Измеритель параметров аналоговых запоминающих устройств Советский патент 1988 года по МПК G11C27/00 G01R29/00 

оо

05

о

4

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения основных параметров аналоговых запоминающих устройств.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей измерителя параметров аналоговых запоминающих, устройств за счет измерения апертурного времени и времени задержки сигнала во входных каскадах.исследуемого аналогового запоминающего устройства (АЗУ).

На фиг. 1 приведена функциональная схема предложенного устройства, на фиг. 2 и 3 - схема блока управления; на фиг. 4 - временная диаграмма работы измерителя в режиме измерения времени выборки.

-Устройство содержит компараторы 1, 2, ключ 3, переключатели 4-6, исследуемое аналоговое запоминающее устройство 7, блок 8 управления, сум матор 9, цифроаналоговые преобразователи 10, 11, счетчики 12, 13 и генератор 14 пилообразного напряжения.

Блок 8 управления содержит элементы И 15-32, элементы ИЛИ 33-45, элементы НЕ 46, 47, триггеры 48-53, од- новибратор 54 и элементы 55, 56 задержки .

Устройство работает следующим образом.

Для измерения времени выбор ки ис;- следуемого АЗУ в счетчик 12 заносится начальное значение кода N , соответствующее допустимой погрешности выборки АЗУ счетчик 13 - код N, определяющий величину времени выборки в первом такте измерения. На вход режима измерителя подается напряжение соответствующее входному напряжению АЗУ, при ко то- ром следует измерить время выборки АЗУ. На входе Время выборки (а) блока 8 управления подают сигнал логической 1, под воздействием которого на выходах и и п устанавливаются единичные сигналы, переключающие переключатели 4 и 6 в положение 2. Измерение времени выборки начинается в момент времени t (фиг. 4) по им- пульсу на входе cf блока управления 8 с приходом которого на выходе л блока 8 устанавливается нулевой сигнал, размыкающий ключ 3, а на выходе блока 8 устанавливается сигнал, по которому измеряемое АЗУ 7 переходит

в режим выборки. Сигнал U,g. на выходе АЗУ начинает возрастать.

Одновременно с началом выборки на выходе д блока 8 появляется импульс запуска генератора 14. Напряжение

и.

на выходе генератора 14,начина0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ет возрастать и сравниваться компаратором 2 с Д Anj-- аналоговый эквивалент кода N. При достижении неравенства U гпн и,АП 2 компаратор 2 срабатывает. По единичному сигналу компаратора 2 блоком 8 формируются задний фронт импульса выборки АЗУ (сигнал на выходе j) и строб-сигнал компаратора 1. Под воздействием сигнала на выходе з- блока 8 управления измеряемое устройство 7 переходит в режим хранения запомненного а налогового сигнала . Под воздействием строб-сигнала на выходе блока 8 компаратор 1 сравнивает сигналы и.,6 и , где Un38+ (величина t/ gj выбирается отрицательной), поскольку время, заданное с помощью цифроаналогового преобразователя 11 и генератора 14, заведомо превьш2ает время выборки измеряемого АЗУ 7, то в первом такте работы изтттт л п

мерителя и )1 f U р и компаратор 1 срабатьшает. В момент его срабатывания на выходе к блока 8 устанавливается сит нал, уменьшающий на единицу младшего разряда код в счетчике 13. Под его воздействием сигнал ицлп, на выходе цифроаналогового преобразователя 11 уменьшается на величину, эквивалентную единицу младшего разряда входного цифрового кода. Одновременно с этим в блоке 8 формируется импульс на выходе А , размыкающий ключ 3. Затем с выхода элемента 55 задержки в блок управления приходит импульс Выборка, начинающий второй такт работы измерителя, аналогичный предьщущему такту.

В дальнейшем измеритель работает аналогично,причем в каждом такте после срабатывания компаратора 1 сигнал , уменьшается на единицу дискретности (фиг. 4). Это продолжается до тех пор, пока в одном из так- тов происходит несрабатывание компаратора 1, т.е. наступление неравенства и «(Зх р (t р на фиг. 4) . В этом случае цикл измерений заканчивается. Результат измерения времени выборки АЗУ определяется кодом N , с выхода счетчика 13. Время выборки

ts где К -,

3

,

,коэффициент пропорциональности-,

oi - угол наклона пилообразного сигнала Урпн генератора 13. Для измерения времени хранения АЗУ Сур код Н, в исходном состоянии измерителя устанавливается эквивалентным допустимой погрешности хранения , а код N 2 - таким, чтобы времен}юй интервал, задаваемьш с помощью цифроаналот ового преобразователя 11, превышал возможное время хранения измеряемо1 о устройства 7 , На входе Время хранения блока управления 8 устанавливают единичный сигнал, по которому ключи 4 и 6 переключаются в положение 2, а на выходе и б7юка 8 формируется постоянно действующий строб-сигнал компаратора 1 .

Измерение времени хранения начинается как измерение времени выборки подачей импульса на вход Выборка (б) блока 8, по которому измеряемое АЗУ переходит в режим выборки. Величина запоминаемого аналогового сигнала Uy начинает возрастать и сравниваться компаратором ,1 с сиг на- лом и ,,р При достижении

неравенства U, р компаратор 1 срабатывает и на его выходе устанавливается единичный сигнал. По этому сигналу блоком В формируется импульс хранения, под воздействием которого измеряемое устройство 7 переходит в режим хранения запомненного сигнала Uv,g|j . С течением времени из-за токов утечки в устройстве выборки и хранения, сигнал начинает уменьшаться. Как только погрешность хранения превысит допустимое значение V8X , компаратор 1

4 хр

т.е. и V8X , компаратор опять срабатывает и на его выходе устанавливается нулевой сигнал. Одновременно с импульсом хранения на выходе блока 8 появляется импульс запуска г-енератора 14. Напряжение

и

гпн

на выходе генератора 14 воз- и сравнивается компаратором

растает

2. с Кцдг,, . При достижении неравенства и ррн U, АПл компаратор -2 срабатывает и на ег о выходе устанавливается единичный сигнал. Поскольку время, заданное с помощью цифроаналогового преобразователя 11 и генератора 14, заведомо превышает время хранения измеряемого устройства 7, то в перпос„ДП

и ур..

367044

вом такте работы измерителя компаратор 2 срабатывает после повторного срабатывания компаратора 1, т.е. ле поступления неравенства U, t Поэтому по единичному сигналу компаратора 2 на выходе k блока 8 формируется импульс, по которому напряже. н

ние и цлп, У 6ньшaeтcя на величину, 10 эквивалентную единице нпадшего разряда цифровог о кода. Одновременно с этим в блоке 8 формируется импульс установки в нуль и выборки, так и в предыдущем режиме. Под воздействием 15 импульса выборки, который следует

после импульса установки в нуль с соответствующей задержк-ой, начинается следующий такт работы измерителя. В дальнейшем измеритель работает

20 так, как рассмотрено выше, причем в каждом такте после срабатывания компаратора 2 сигнал и

.

уменьшается

на единицу дискретности. Это продолжается до тех пор, пока в одном из 5 тактов срабатывание компаратора 2 происходит до повторного срабатывания компаратора 1, т.е. до наступления неравенства

и

VS

т.е. до

, ,- Ап

b р .

В этом

30

случае цикл измерения времени хранения заканчивается. По единичным сигналам кошшраторов 1 , 2 на выходе м блока 8 устанавливается сигнал готовности результата измерений. Результат

35

измерения - время деляется как

t р и цлп о К tg о( ,

1 Де Для

0

Ss на

соответствует коду N. измерения апертурного времени и апертурной погрешности о УВХ заданном уровне входного аналогового си1 нала АЗУ U

U :

КОД N, в исходном состоянии измерителя устанавливается таким, чтобы компенсировать влияние пог решностей о выборки, коэффициента передачи УВХ и смещения нуля компаратора 1 на результат измерения, т.е. чтобы на втором входе компаратора 1 установился сигнал

0 VP

ся таким

Uu3B +

с. Код N устанавливаетчтобы сигнал U,

5

ЦДЛ, задаваемый с помощью ЦАП 11, был равен сигналу (с учетом компенсации погрешности смещения нуля компаратора 2), т.е. в исходном состоянии на

вторых входах компараторов 1, 2 установлены равные (с учетом сигнала ЦАП 10, компенсирующего погрешности выборки и коэффициента передачи ИВХ)

сигналы. На входе Аперт. время блока 8 устанавливается единичньй сигнал, по которому переключатели 5, 6 остаются в положении 1,

Измерение t и с начинается в момент времени t по импульсу выборки на входе Б блока 8, с приходом которого на выходе / блока 8 устанавливается нулевой сигнал, размыкающий ключ 3, а на выходе j блока 8 устанавливается сигнал, по которому измеряемое устройство 7 переводится в режим выборки. Одновременно с началом выборки на выходе блока 8 появляется импульс запуска г енерато- ра 14. Напряжение U на выходе генератора 14 начинает возрастать и через переключатель 4, входной усилитель и замкнутый ключ АЗУ 7 поступает на запоминающий конденсатор АЗУ 7 и через переключатель 6 на первый вход компаратора 2. Компаратор 2 сравнивает напряжения U и При достижении неравенства U , и д,, компаратор 2 срабатывает, на его .выходе устанавливается единичный сигнал. По единичному сигналу компаратора 2 блоком 8 формируется строб-сигнал компаратора 1 и на выходе j блока 8 управления устанавливается сиг- .нал, по которому АЗУ 7 переходит в режим хранения. На его выходе устанавливается напряжение U, , которое из-за наличия апертурной задержки АЗУ больше сигнала U р в момент срабатывания компаратора 2 (обозначим

и

срб

ГРИ

). Поскольку ключ АЗУ 7 размыкается не мгновенно, а за некоторый промежуток времени, в течение которого сигнал .и pf, имеет возможность проходить через ключ АЗУ 7, то на момент полного размыкания ключа на

установится сигнал U yj где лигпн - приравыходе АЗУ

+ гпн

ли

гпн

щение сигнала U

гпн

от момента подачи

управляющего сиг-нала на размыкание ключа АЗУ 7 до момента его- размыкания. Чем более медленнодействующий ключ АЗУ 7, тем бол ьше приращение AU|.p, . В сущности приращением 4U определяется апертурная погрешность АЗУ. Поэтому в конце первого такта U ,(- и компаратор 1 срабатывает, что, в свою очередь, приводит к уменьшению сигнала Оцд, затем с выхода элемента задержки 55 в блоке 8 поступает импульс и на;чи- нается второй такт работы. Процесс

измерения продолжается до наступления неравенства U

VBx

rU

УР

при котором не срабатывает компаратор 1 , Это неравенство может наступить толко в случае уравновешивания прира - щения /jUrnH уменьшением выходного сигнала ЦАП 11 на соответствующую величину. Так как

ли

гпн J

п

UVP иц,п ,

+ Z4U

ИАП 2

5

0

0

5

0

5

- значение сигнала U,

IJU

14АПг

и,Апг

в момент наступления неравенства ,

сумма -эквивалентов единиц младшего разряда входного кода ДАЛ 11, уравновешивающего то приращение U может быть определено через разность ицдп5 иддг;г Поскольку приращением опреде- 5 ляется апертурная погрешность , то значение этой погрешности может быть найдено в виде K(, - - ), а значение апертурного времени t в К(и цдпг-УмпР

0 Для измерения времени t задержки аналогового сигнала во входных каскадах АЗУ 7 (его фазового сдвига) код N в исходном состоянии измерителя устанавливается эквивалентным

. допустимой погрешности сигнал

и VP в °Д 1 таким, чтобы уровни и были одинаковы. На входе Время задержки блока 8 устанавливается единичный сигнал, по которому переключатели 5, 6 переключаются в положение 2, а переключатель 4 остается в положении 1. На выходе и блока 8 формируется постоянный строб-сигнал компаратора 1.

Измерение t начинается по импульсу выборки на входе б блока 8, с приходом которого ключ 3 размыкается и АЗУ 7 переходит в режим выборки. Напряжение на его конденсаторном выводе U ygj, начинает нарастать, воздействуя через переключатель 5 на первый вход компаратора 1. Одновременно с этим на вькоде (J блока 8 - появляется импульс запуска генератора 14. Напряжение U на выходе генератора 14 возрастает и сравниваетм

ся компаратором 2 с сигналом При достижении неравенства ,

компаратор 2 срабатывает и на его выходе устанавливается единичный сигнал. Поскольку нарастание напряжения Uyjy- происходит с задержкой относительно и , то компаратор 2 срабатывает раньше компаратора 1.. По его сигналу блоком 8 формируется импуль на выходе с блока 8 и напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 11 увеличивается на величину, эквивалентную единице младшего разряда входного цифрового кода.

При достижении неравенства

и

7/

достижении и ;,„. срабатывает компаратор 1

Убх -jBx

По его единичному сигналу блоком 8 формируется задний фронт импульса выборки на вТз1ходе j блока 8, по которому измеряемое устройство 7 переходит в режим хранения. Одновременно с этим в блоке 8 формируются импульсы установки в нуль и выборки, как и в предьщущих режимах. Под их воздействием начинается следующий такт работы измерителя.

В дальнейшем измеритель раб.отает аналогично причем с каждым срабатыванием компаратора 2 сигнал U ц увеличивается на единицу дис5 ретнос- ти. Это продолжается до тех пор, пока в одном из тактов произойдет одновременное срабатывание компараторов 1,2. В зтом случае измерение t заканчивается. По единичным сигналам компараторов 1, 2 на выходе м блока 8 устанавливается сигнал готовности результата измерений. Время задержки определяется как

(и и,

).K.tg о;;

Зд цлпг liMi Таким образом, предложенный измеритель помимо измерения времени выборки и времени хранения АЗУ позволяет измерить апертурное время и время задержки сигнала во входных каскадах АЗУ. Кроме того, при использовании в качестве блока управления 8 микро-ЭВМ могут быть реализованы другие алгоритмы работы предложенного измерителя, например по измерению погрешности коэффициента передачи исследуемого АЗУ.

Формула изобретения

Измеритель параметров аналоговых запоминающих устройств, содержащий первый компаратор, неинвертирующий вход -которого соединен с выходом

5

0

5

первого переключателя, первый вход которого подключен к вьпсоду исследуемого аналогового запоминающего устройства, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого подключен к шине нулевого потенциала, а вход - к выходу для подключения накопительного элемента исследуемого аналогового запоминающего устройства, первый / счетчик, выходы которого являются первой группой выходов измерителя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерителя за счет измерения апертурного времени и времени задержки сигнала во входных каскадах исследуемого аналогового запоминающего устройства, в него введены генератор пилообразного напряжения, второй и третий переключатели, второй компаратор, второй счетчик, первый и второй цифроаналоговые преобразователи и сумматор,выход которого подключен к инвертирующему входу первого компаратора, первый вход сумматора подключен к выходу первого цифроаналогового преобразователя, второй вход сумматора подключен к второму входу второго переключателя и является входом режима измерителя, вход первого ключа соединен с вторым и первым входами соответственно первого и третьего переключателей, стробируюнщй вход генератора пилообразного напряжения подключен к третьему выходу блока управления, а выход.-, к второму входу третьего переключателя и первому входу второго переключателя, выход которого подключен к входу исследуемого аналогового запоминающего устройства, стробирующий вход первого компаратора соединен с четвертым выходом блока управления, а выход - с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом второго g компаратора, инвертирующий вход которого соединен с выходом второго цифроаналогового преобразователя, входы которого подключены к соответствующим выходам второго счетчика и к выходам второй группы устройства, суммирующие входы первого и второго счетчиков соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока управления, седьмой и восьмой выходы

0

5

0

5

5

iJt

фие

JUH.COCff).

ж

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров аналоговых запоминающих устройств (АЗУ). Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя параметров АЗУ .за счет измерения апертурного времени и времени задержки сигнала во входных каскадах исследуемого АЗУ. Введение в предложенный измеритель генератора пилообразного напряокения, напряжение с выхода которого может подаваться одновременно на вход исследуемого АЗУ и один из входов дополнительно введенного компаратора, позволяет за счет изменения напряжения на его другом входе добиваться одновременного срабатывания данного компаратора и компаратора, подключенного к выходу АЗУ, и замерять тем самым задержку сигнала в АЗУ. 4 ил. (f сл

Фиг ч