Стробоскопический измеритель временных интервалов Советский патент 1983 года по МПК G01R13/20 

чен к внхолу второго усилителя, а вторые входы пятого и шестого блоков сравнения - к общей шине, вход формирователя строб-им пульсов связан с выходом второго кварцевого генератора, а вход второго цифроаналогового преобразователя - с выходом счетчика импульсов.

СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержа111ИЙ два кварцевых генератора, выхода которых соединены с входами детектора сигналов биений, выходом подключенного к входу блока управления, первый выход которого связан с первым входом блока отсчета, два стробоскопических смесителя, вторыиш входами соединенные с выходом формирователя строб-импульсов, а выходами - с входами первого и второго усилителей, формирователь импульса запуска, первый и второй блоки сравнения, отличающийся тем, что, С целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности и,эмерения динамических параметров выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей с высокими точностью и производительностью, он снабжен двумя блоками уровней отсчета, тремя сумматорами, третьим, четвертым, пятым и .шестым блоками сравнения, счетчиком импульсов, реверсивным счетчиком импульсов, двумя цифроаналоговыми преобразователякш и усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, первый вход - к выходу первого усилителя и первому входу шестого сравнения, а второй вход - к выходу первого циф/ipoaналогового преобра зователя, вход SU, 3(SO G 01 R которого связан с выходом реверсивного счетчика импульсов, входом соеди-г ненного с выходом первого блока сравнения, третий вход котсного подклю(чен к второму выходу блока управле,ния, а второйВХОД - к выходу первого блока уровней отсчета и первому входу первого сумматора, второй вход которого связан с выходом втсдарго цифроаналогового преобразователя/ а выход - с первыми входами второго и третьего сумматоров и втсдаым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с входом счетчика имnyjjbcoB, третий вход - с третьим выходом блока управления, а первый вход - с выходом усилителя с рвгулируег.ым коэффициентом усиления первым входом третьего блока сравнения и первым входом четвертого блока сравнения, третий вход которого подключен к четвертому выходу блока S . управления и третьему входу третьего блока сравнения/ второй вход к выходу третьего сумматора, а выв ход - к третьему зходу блока отсчета, четвертый вход которого с&язан to .с выходом пятого блока сравнения, со I пятый вход - с выходом шестого блока сравнения, а второй вход - с выходом третьего блока сравнения, 00 CD второй вход которого соединен с клходом втсярого сумматора, вторым входом подключенного к первому выходу второго блока уровней отсчета, второй выход которого связан с вторым входом третьего сумматора, причем вход формирователя импульса запуска соединен с выходом первого , кварцевого генератора, а выход - с первым входом второго стробоскопического смесителя и входной шиной исследуемого цифроаналогового преобразователя, выходная шина которого связана с первым входом перового стробоскопического смесителя, первый вход пятого блока сравнения подклю

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении динамических параметров нифроаналоговых преобразователей. Известен стробоскопический измеритель временных интервалов, содержавдий два кварцевых генератора, генератор строб-импульсов, стробоскопический смеситель, усилитель-ра 1тшритель , плавно регулируемый фазовращатель , фс мирюватель импульсов и детектор сигнала биений tl. Недостатком этого устройства является низкая точность измерения. Наиболее близким к изобретений по технической сущности является стробоскопический измеритель времен ных интервалов, содержащий детектор сигналов биений, включенный на выхо ;ле двух кварцевых генераторов, два стробоскопических смесителя, входами подключенные к входным клеммам измерителя и выходу фop IИpoвaтeля строб-импульсов, а выходами подключенные к соответствуюьшм усилителям выходы которых подключены к двум входам первого коммутатора, первый выход которого соединён с первым . входом первого изме жтеля а тлитуды и с первым входом первого блока сра нения, второй вход коммутатора соединен с первым входом второго блока сравнения и первым входом второго измерителя амплитуд, выходы первого и второго измерителя амплитуд соеди нены со вторыми входами Соответству ющих блоков сравнения, выходы кото,рых соединены с входами первого j три-ггера, блок задержек подключен к выходу первого кварцевого генератора и к выходу формирователя импульса запуска, выходы блока задержек подключены к первому входу второго коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго кварцевого генератора, выход детектора соединен с входом блока управления, выхода которого соединены с третьим входом второго коммутатора, с входами первого и второго триггеров , с .первьм входом блока отсчета, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход второго триггера соединен с управляющим входом первого и второго кварцевых генераторов С2 . Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных возможностей - оно не обеспечивает возможности изменения динамических па;Ьаметров выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей с высокой точностью и производительностью. Целью изЪбретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности измерения динамических параметров выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей С высокими точностью .и производительностью. Цель достигается тем, что стробоскопический измеритель временных интервалов, содержащий два кварцевых генератора, выходы которых соединены с входами детектора сигналов биений, выходом подключенного к входу блока управления, перилй выход которого связан с первЕШ входом блока отсчета, два стробоскопяческих смесителя, вторыми входарда юоединенные с выходом формироватеаяя строб-игшульсов, а выходами .- с входами первого и второго усилитеяей, фсфмирователь импульса звука, первый и второй блоки сравнения, снабжен двумя блоками уровней отсчета, тремя сумматорами, третьим, четвертым, пятым и шестым блоками сравнения, счетчиком импульсов , реверсивным счетчиком игтуль сов, двумя цифроаналоговыми- преобразователями и усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, первый вход к выходу первого усилителя и первому входу шестого блока сравнения, а второй вход - к выходу первого цифроаналогового преобразователя, вход которого связан с выходом реверсивного счетчика импульсов, входом соединенного с Выходом первого блока сравнения, третий вход которого подключен к второму выходу блока управления, а второй вход - к выходу первого блока уровней отсчета и первому входу первого сумматора, второй вход которого связан с выходом второго цифроаналогового преобразователя, а выход - с первыми входагИ второго и третьего сумматоров и вторым входом второго блока сравнения, выход кото ого соединен с входом счетчика импульсов, третий вход - с третьим выходом блока управления, а первый вход - с выходом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, первым входом третьего блока сравне ния и первым входом четвертого блок сравнения, третий вход которого под ключен к четвертому выходу блока управления и третьему входу третьего блока сравнения, второй вход к выходу третьего сумматора, а выход к третьему входу блока отсчета четвертый вход которого связан с выходом пятого блока сравнения, пятый вход - с выходом шестого блока сравнения, а второй вход - с выходом третьего ;бйока сравнения, второй вход которЬго соединен с выходом второго сугшатора, вторым входом подключенного к первому выхо ду второго блока уровней отсчета, второй выход которого связан со вто рым входом третьего сумматора, причем вход формирователя импульса запуска соединен с выходом первого кварцевого генератора, а выход с первым входом второго стробоскопи ческого смесителя и входной шиной исследуемого цифроаналогового преоб разователя, выходная шина которого связана с первым входом первого стробоскопического смесителя, первы вход пятого блока сравнения подключен к, выходу второго усилителя, а вторые входы пятого и шестого блоков сравнения - к общей шине, вход формирователя строб-импульсов связан .с входом BTOport) кварцевого генератора, а вход второго цифроаналогового преобразователя - с выходом счетчика импульсов. Структурная электрическая схема устройства представлена на чертеже Устройствосостоит из входной и выходной шин 1 и 2 исследуемого .цифро.аналогового преобразовтеля (ЦАП), первого кварцевого генерато ра 3, формирователя 4 импульса запу ка, первого стробоскопического смесителя 5, второго кварцевого генер тора 6, формирователя 7 строб-импул сов , первого усилителя 8, усилителя 9 с регулируемым коэффициентом усиления, первого блока 10 сравнен первого блока 11 уровней отсчета, реверсивного счетчика 12 импульсов первого ЦЛП 13, второго блока 14 сравнения, первого cy 1мaтopa 15, второго ЦАП 16, детектора 17 сигналов биений, счетчика 18 и myльcoв, второго и третьего сумматоров 19 и .второго блока 21 уровней отсчета, третьего и четвертого блоков 22 и 2 сравнения, блока 24 отсчета, второ стробоскопического смесителя 25, в ого усилителя 26, пятого и шестого блоков 27 и 28 сравнения и блока29 правления. Устройство работает следующим образом. Цикл измерения начинается после поступления в блок 29 управления импульса внешнего звука. На входную ину 1 исследуемого цифроаналогового преоброзователя (ЦАП) поступают и myльcы запуска с выхода формиро- вателя 4. Под действием импульсов звука выходное напряжение исследуемого ЦАП изменяется от минимального до максимального значения и обратно. Этот сигнал поступает по шине 2 на вход первого смесителя 5. На второй вход смесителя подаются строб-импульсы, синхронные с выходным сигналом второго кварцевого генератора 6. Так частота второго .кварцевого генератора 6 выбрана {например на 500 Гц) вы11е частоты первого кварцевого генератора 3, то происходит сдвиг строб-импульса относительно исследуемого сигнала, и в смесителе 5 осуществляется преобразование временного мааитаба выходного сигнала исследуемого ЦАП. При этом исследуемый сигнал преобразуется от спада к фронту. Преобразованный сигнал после усиления в первом усилителе 8 и усилителе с регулируемым усилением 9 поступает на первый- вход первого блока 10 сравнения, на второй вход которого поступает уровень отсчета с первого блока 11 уровней отсчета. В блоке 10 происходит сравнение амплитуды выходного сигнала усилителя 9 и уровня отсчетаt задаваемого локом 11. При их отличии выходной сигнгш первого блока 10 сравнения управляет подачей импульсов счета или вычета в рейерсивный счетчик 12, Код реверсивного счетчика 12 подается на входы первого цифроаналогово-. го преобразователя 13, выходное напряжение которого управляет коэффициентом усиления усилителя 9. После определенного времени амплитуда выходного сигнала усилителя 9 нормализуется. На первый вход второго блока 14 сравнения подается выходной сигнсШ усилителя 9, а на второй постоянное напряжение с выхода первого сумматора 15. На первый вход первого сумматора 15 поступает уро-. вень отсчета с первого блока 11 уровней отсчета и выходной сигнал второго цифроаналогового-преобразователя 16. Кпок 29 правления в моменты времени, ко.гда выходной сигнал уси- . лителя 9 минимален, включает второй блок 14 сравнения. Эти моменты ремени устанавливаются изменением задержки влючения второго блока 14

сравнения относительно выходного сигнала детектора 17 сигналов биений частота повторения импульсов которого равна разности частит повторения кварцевых генераторов 3 и б - частоте повторения преобразованного исследуемого сигнала.

При поступлении импульсов запуска из блока 29 управления в блоке 1,4 производится сравнение мгновенного значения преобразованного исследуемого сигнала и постоянного напряжения первого сумматора 15. Если мгновенное значение выходного сяг нала усилителя 9 ниже выходного напряжения первого суммато1ра 15, то блок 14 вырабатывает импульс, производящий досчет импульсов в счетчике 18. Выходной код последнего изменяет выходное напряжение второго цифроайалоговогой; преобразователя 16. РазноЬть между мгновенным значением выходного сигнала усилителя 9 и напряжением сумматора 15 при этом уме ньшается. Процесс продолжается до тех пор, пока выходное напряжение первого сумматора 15 не станет равным мгновенному значению выходного сигнала усилителя 9. Этим производится точная фиксация нулевого уровня сигнала. При этом выхо;цное напряжение первого сумматора 15 с определенной точностью равно нулевому уровню исследуемого сигнала. Это напр.яжение подается на вхо дда второго и третьего сумматоров 19 и 20, на вторые входы которых от второго блока 21 уровней отсчета поступают плюсовый (на второй сумматор 19 ) и гуганусовый (на третий сумматор 20) уровня от.счета, например, равные половине младшего разряда исследуемого ЦАП.

При этом на вторые входы третьего и четвертого блоков 22 и 23 сравнения подаются уровни отсчета. Блок 29 управления включает блок 24 отсчета и ТРИТИЙ и четвертый блоки 22 к 23 сравнения. Тестовый сигнал о выхода формирователя 4 импульсов запуска, преобразованный во времени во втором смесителе 25 и усиленный на втором усилителе 26, поступает на пятыйблок 27 сравнения. Когда преобразо;ванный и усиленный тестовый сигнал

I (

достигает половины своей амплитуды/ блок 27 вырабатывает импульс,запускающий отсчет времени устанбвления в блоке 24 отсчета,а при достижении выхо ным сигналом усилителя 9 одного Из уровней отсчета, фо1 «ируемых вторым или третьим сумматорами 19 или 20, блок 22 либо блок 23 гарантирует импульс изменения в блоке 24 отсче1 а.

При измерении времени задержки идследуемого ЦАП останов измерения в блоке 24 отсчета производится импульсом шестого блока 28 сравнения. Генерирование импульса останова в данном блоке произвойится при достижении выходным сигналом первого усилителя 8 половины амплитудного значения.

Устройство позволяет произвести точную фиксацию нулевого уровня сигнала исoiедуемого ЦАП и установит с требуемой точностью уровни отсчета времени установления (интервала между моментом, когда импульс запуска достигает половины амплитуды, и моментом, когда ВЫХОДНОЙ сигнал исследуемого ПАП становится равньа определенной величине ). При этом ф Ф в1:руются два уровня отсчета уровней выходного сигнала исследуемого ЦАП (с плюсовым и минусовым отклонения1 га от установившегося значения ).

Фиксация первого перехода мгновенным значением выходного сигнала исследуемого ци(й оайалогового преобразователя уровня отсчета осуществляется выбором, частот повторения кварцевых генераторов. При этом первое достижение «тгновенным значением исследуемого Сигнала одного из уровней отсчета и является последним переходом сягнала через уроteeHb отсчета при нормальном направлении преобразования (от фронта к спа,цу) временного масштаба, т.е. требуемым дяя останова изме{ ения времени установления,

Устр( обеспечивает возможность измерения времени установления с ВЫСОКОЙ точностью (суммарная погрешность измерения не более 10%)

Устройство позволяет пошлсить производительность измерений (до 200 шт/ч). .

hH

f7

f i