Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей Советский патент 1988 года по МПК G04F10/04 

Од О1 СП

QD

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения времени установления выходного напряжения цифро- аналоговых преобразователей (ЦАП).

Целью изобретения является сокращение времени измерения и повышение точности.

На чертеже приведена структурная схема устройства дня измерения времени установления выходного сигнала ЦАП,

Устройство содержит генератор 1, элемент И 2, делитель 3 частоты, регистр 4 сдвига, переключатель 5,, коммутатор 6, первый и второй регистры 7 и 8, сумматор 9, усилитель- ограничитель 10, осциллограф 11, пер

вый источник 12 напряжения, второй источник 13 напряжения, источник 14 регулируемого напряжения, ЦАП 15, делители 16 и 17 напряжения, управляемые ключи 18 и 19, группу инфор- ,мационных выходных шин 20, выходную шину 21 гмтания, входную информационную шину 22 для подключения контролируемого ЦАП 23,

Выход генератора 1 соединен с первым входом элемента И 2, входом син- хронизацрш осциллографа 11 и через делитель 3 частоты с входом регистра 4 сдвига. На второй вход элемента И через переключатель.5 подключаются уровни логического нуля и единицы

Первьш, второй и третий выходы регистра 4 соединены соответственно с управляющими входами ключей 18 и 19 и третьим входом элемента И 2, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 6. С первой и второй группами входов коммутатора 6 соединены соответственно выходы регистров 7 и 8.

Контролируемьш ЦАП 23 подключает- ся к группе информационных выходных шин 20 устройства, входом опорного напряжения к выходной шине 21 устройства, к которому подключен источник 13, а выходом - к входной шине 22 устройства, к которой подключен первый вход сумматора 9. К второму входу сумматора подключен вьпсод источника 12 напряжения, к третьему входу - выходы ключей 18 и 19, сигнальные входы которых через делите- ли- 16 и 17 напряжения соединены с первым и вторым выходами регулируемого источника 14, второй выход ко

торого соединен с входом опорного напряжения ЦАП 15,

Информационные входы ЦАП 15 соединены с выходами регистра 8, а выход - с четвертым входом сумматора 9, Выход сумматора через усилитель- ограничитель 10 соединен с инфррма- ционным входом осциллографа 11,

Устройство работает следующим образом,

В режиме балансировки на второй вход элемента И 2 через переключатель 5 подключают уровень логического нуля. Импульсы генератора 1 на управляющий вход коммутатора 6 не поступают, а к информационным входам ЦАП 23 и 15 подключен код N: регистра 8,

Балансировка заключается в регулировке источников 12 или 14 таким образом, чтобы сигнал на выходе сумматора бьш равен нулю и его изображение находилось в центре экрана осциллографа 11,.

При этом

и-, де и

и.

UK,

ли

и + и,,

+ /зи о ,

(1)

выходной сигнал ЦАП 23; выходной сигнал ЦАП 15; напряжение источника 12; приведенное ко входу сумматора напряжение смещения сумматора и усилителя-ограничителя.

Коэффициент суммирования по всем входам сумматора 9 принят равным единице ,

Выходной сигнал контролируемого ЦАП .3 определяется как

-(

Uon 2 - К , Z1 а- 2 + 4U,

-п

(2)

и,„- 2 -K,.Nj + 4U,,

где UQ - напряжение источника 13; п - число разрядов ЦАП 23; К RJC/R - масштабный коэффициент ЦАП 23;

h-1

Zl а j2 - двоичное представление ко- да N.;

ди,- остаточный сигнал (смещение нуля) ЦАП 23,

Выходной сигнал ЦАП 15 определяется следующим образом:

г и,

и

2.К.

.-N

Ч

п-1

.

Kj-Ny + аи

+ 4U,

а

(3)

любого кода, т.е. компенсация автоматически выполняется во всех точках шкалы контролируемого ЦАП. При этом

и

KI

не зависит от N

J2

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство для . измерения времени установления йьг- ходного сигнала цифроаналоговых преобразователей содержит генератор 1, элемент И 2, делитель 3 частоты, регистр 4 сдвига, переключатель 5,коммутатор 6, регистры 7, 8, сумматор 9, усилитель-ограничитель 10, осциллограф 11, источники 12, 13 напряжения, делители 16, 17 напряжения, управляемые ключи 18, 19, группу информационных выходных Шин, выходную шину питания и входную информационную шину, источник 14 регулируемого напряжения, цифроаналоговый преобразователь 15. Устройство имеет повы- шенную точность и сокращенное время измерения о 1 ил. It I (Л с

где и - напряжение регулируемого источника «14, являющееся опорным для ЦАП 15. Совместно решая уравнения (1), ю

(2) и (3) и обозначив

ли, + 4U + ли /jUj,

получим

-п

к, N; +

j + и

j

+ ли

UK,-2

-h

К X

О

Балансировка осуществляется сле- дукшщм образом: устанавливают значение и ц О, записывают в регистр 8 код Nj, регулировкой 1} напряжения источника 12 добиваются величины суммарного сигнала, равной нулю.

При этом величина значения U определяется из (4):

-(и

on

K,N +

/}U).

Затем в регистр 8 записьгеают код NJ и компенсируют суммарный сигнал путем регулировки напряжения U KJ источника 14. Значение U ц источника 14 определяется из зависимости (4) при подстановке значения U tc из формулы (5):

--П

к. N;, + 4К.

И

-п 2

K.Nj- +.Ли

- (и

оп

2

X К,-N.- + ли-. ) 0; . J1 .

II - 1 и С 1 1

1 Гл N7

i J

С учетом значений U « и U симость (4) принимает вид

Uo. 2.К NJ. + Uon-2 x

. К, (|i - 1) N - Uon- 2.KvNj, О .

Если выполняется условие N j, О, то суммарный сигнал равен нулю для

К,

к.

on

срю

15

20

.

25

) 30

14

35

40

,

45

50

55

Пороговые уровни формируются путем деления напряжения U и -U к источника 14 с помощью делителей 16 и 17. При этом пороговые уровни формируются с учетом действительного значения масштабного., коэффициента контролируемого ЦАП. Относительная величина пороговых уровней не зависит от разброса параметров контролируемых ЦАП.

Балансировка заключается в совмещении с противоположными знаками характеристик контролируемого и дополнительного ЦАП 15. С помощью источника 12 компенсируется постоянный сигнал на входе сумматора. С помощью источника 14 регулируется наклон характеристики ЦАП 15. Точность совмещения характеристик по двум точкам будет максимальной, если в качестве точек совмещения выбрать начальную и конечную точки шкалы выходного сигнала ЦАП.

В режиме измерения переключатель 5 устанавливается в положение, при котором на второй вход элемента И 2 подается уровень логической единицы.

В первых двух тактах на вход сумматора 9 поочередно через ключи 18 и 19 подключаются опорные уровйи, сформированные относительно скомпенсированного установившегося сигнала исследуемого ЦАП 23.

На время трет ьего такта импульсом с выхода регистра 4 отпирается элемент И 2. Импульсы генератора 1 поступают через элемент И 2 на управляющий вход коммутатора 6. На время действия импульса генератора на- вход ЦАП 23 подключается код N регистра 7. В момент обратной смены кодов N на NJ происходит контролируемый переходной процесс выходного сигнала ЦАП 23. На экране осциллрграфа наблюдаются переходной процесс и пороговые уровни. Бремя установления определяется по моменту последнего вхождения переходного процесса в зону, ограниченную пороговьпФ уровнями.

Время установления выходного сигнала ЦАЛ при использовании изобретения меньше, чем у известного устройства, так как в известном устройстве необходима многократная регулировка.

Формула изобретения

Устройство для измерения времени становления выходного сигнала циф- оаналоговых преобразователей, со- ержащее генератор, элемент И, дели- ель частоты, регистр сдвига, пере- 1ключатель, коммутатор, первый и второй регистры, сумматор усилитель-ограничитель, осциллограф, первый и второй источники напряжения, первый 1 второй делители напряжения, пер- |вый и второй управляемые ключи, груп информационных выходных шин, вы- кодную шину питания и входную информационную шину, выход генератора со- эдинен с входом синхронизации осциллографа, первым входом элемента.И и зходом делителя частоты, выход кото- оого соединен с входом регистра сдвига, первый и второй выходы которого лодключены к управлякяцим входам соответственно первого и второго уп- авляемых ключей, а третий выход ре- -истра сдвига соединен с третьим входом элемента И, второй вход которо- 0 подключен к выходу переключателя, первый и второй входы которого со- 1 динены соответственно с уровнем ло- ического нуля и уровнем логической

5

0

5

0

5

единицы, а выход элемента И подключен к управлякщему входу коммутатора,пер- вая и вторая группы информационных входов Которого соединены с информационными выходами соответственно первого и второго регистров, информационные выходы коммутатора являются информационными выходами устройства, входная шина которого подключена к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого источника напряжения, а третий вход сумматора подключен к выходам первого и второго управляемых ключей,сиг-, нальные входы которых соединены с выходами первого и второго делителей напряжения соответственно, а выход сумматора подключен к входу усилителя-ограничителя, выход которого соединен с информационным входом осциллографа, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия измерения времени и повьше- ния точности, в него введены источник регулируемого напряжения и цифро- аналоговый преобразователь,информационные входы которого соединены с выходами второго регистра, а информационный выход подключен к четвертому входу сумматора, первый и второй выходы источника регулируемого напряжения соединены с входами соответственно первого и второго делителей напряжения, а второй выход источника регулируемого напряжения подключен к входу цифроаналогового преобразователя.