Устройство для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя Советский патент 1989 года по МПК H03M1/66 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано для контроля динамических параметров цифроаналоговых преобразователей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения времени нарастания, убывания и распростра нения выходного сигнала цифроанало- говых преобразователей.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для контроля динамических параметров цифроана- логового преобразователя; на Ьиг. 2- 5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства в различных режи- мах контроля.

Устройство (фиг. 1) содержит зада ющий генератор 1 импульсов, задатчик 2 кодов, переключатель 3 кодов, эталонный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, генератор 5 тактовых импульсов, блок 6 задания зоны сравнения, компараторы 7 и 8, формирователи 9 и 10 импульсов, блок 1I индикации результата измерения, элемент 12 задержки, элементы И 13-16, элементы ИЛИ 17 и 18, элемент НЕ 14, счетчик 20 импульсов, блок 21 задержки, выполненный на двух линиях 22 и 23 задержки и переключателе 24, блок 25 элементов И, регистр 26, элемент ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 27 и контролируемый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 28. Блок 6 задания зоны сравнения выполнен на источниках 29 и 30 тока и токоограничивающих элементах 3 и 32, реализованных на резисторах.

Устройство для контроля динамических -параметров цифроаналогового преобразователя работает следующим образом.

В исходном состоянии импульсы на выходе задающего генератора 1 отсутствуют, на первых выходах задатчика 2 кодов установлен код К , на вторых выходах - К 2, на третьих выходах - N зт. На входе контролируемого ЦАП 28 установлен код N , 12 что обуславливает на его выходе сигнал с уровне U Ni на выходах компараторов 7 и 8 установлены нулевые сигналы, элементы И 13-16 закрыты, переключатель 24 установлен в такое положение, которое обеспечивает задержку импульса

g

$

0

5

0

5

0

5

0

5

на выходе блока 21 задержки на время, соответствующее диапазону контролируемого динамического параметра ДАН 28, на входных шинах управления установлены нулевые сигналые

Для измерения времени распространения tn, соответствующего времени изменения выходного сигнала ЦАП 28, на величину, равную кванту младшего разряда, код в задатчике 2 кодов устанавливается так, что сигнал ( + + du) на первом выходе блока 6 задания зоны сравнения (следовательно, и на первом входе компаратора 8) превышает на квант младшего разряда ЦАП 28 сигнал UNi, где II эт - сигнал

на выходе эталонного ЦАП 4, а д„- сигнал, формируемый в блоке 6 задания зоны сравнения, путем суммирования токов эталонного ЦАП 4 (протекающих по резисторам 31 и 32) с токами источников 29 и 30 тока, направления которых выбраны противоположными. На входной шине управления Нарастание устанавливается единичный сигнал, открывающий элемент И 14.

При поступлении с выхода задающего генератора 1 на управляющий вход переключателя 3 кодов импульса U ги происходит смена кода t N1 и N2 на входах контролируемого ЦАП 28 и сигнал на его выходе начинает возрастать, стремясь к значению . Одновременно с этим по фронту импульса U ги формируется короткий импульс на выходе формирователя 9 импульсов, с помощью которого осуществляется запуск генератора 5 тактовых импульсов. Импульс с выхода формирователя 9 поступает также на вход линии 22 задержки блока 21, где задерживается на время, определяемое положением переключателя 24, соответствующее ожидаемому значению времени распространения tp. Далее с выхода переключателя 24 импульс поступает на вход второй линии 23 задержки и появляется последовательно на ее выходах, начиная с первого, причем время задержки на каждом последующем выходе равно сумме времен задержки на предыдущих выходах линии 23 с учетом задержки линии 22.

При возрастании сигнала на втором входе компаратора 8, последний переключается в момент равенства сиг- налов, U и и (U эт + Дм). На выходе

компаратора 8 формируется сигнал

Лог. 1, которьй через открытый элемент И 14 и элемент ИЛИ 17 поступает на первые входы элементов И блока 25, на вторые входы которого воздействуют импульсы с выходов блока 21 задержки. При совпадении на входах одного из элементов И блока 25 задержанного импульса с выхода блока 21 задержки с сигналом Лог. 1 с выхода элемента ИЛИ 17, на выходе 1-го элемента И блока 25 (а затем и на всех последующих) появляются сигналы Лог. 1, которые записываются в ре- гистр 26.

По окончании на выходе задающего генератора 1 импульса UrH сигнал на выходе контролируемого ДАЛ 28 начинает убывать, стремясь к величине UN . Одновременно формируется короткий импульс на выходе формирователя 10, который блокирует генератор 5, разрешает запись информации с выходов регистра 26 в блок 11 индикации результатов контроля. Этим импульсом с задержкой, определяемой элементом 12 задержки, достаточной для считывания информации, регистр 26 устанавливается в исходное состояние, т.е. обнуляется. В момент равенства сигналов на входах компаратора 8 на выходе последнего появляется сигнал Лог. О и устройство в целом устанавливается в исходное состояние.

Для контроля времени распростране- ния t p в процессе убывания выходного сигнала контролируемого ДАЛ 28 от значения U до UN (при К t N2) в

задатчике 2 кодов устанавливается код 40 соответственно (N 1 N-j), код NJT в NJT такой, что (U эт - зи) на первом входе компаратора 7 меньше UN на величину младшего кванта ЦАП 28. На входной шине управления Убывание устанавливается сигнал Лог. I, от- 45 входной шине управления Убывание

задатчике 2 кода устанавливается так, что сигнал (U эт - д и ) на первом входе компаратора 7 равен требуемому уровню (0,9 U |yf2 или 1,0 U д,4) . На

устанавливается сигнал Лог. 1, открывающий элемент И 15. Далее контроль осуществляется также, как в слу чае контроля tp при убывании выходно го сигнала ЦАИ 28.

крывающий элемент И 15. Далее процесс контроля происходит также, как и в случае нарастания сигнала на выходе ЦАП 28, с тем лишь отличием, что сигнал Лог. 1 на первые входы элементов И блока 25 поступает с выхода компаратора 7 (уровень Лог. О) через элемент НЕ 19, элемент И 15 и элемент ИЛИ 17.

Значение времени распространения tp, за которое сигнал на выходе контролируемого ЦАП 28 изменяется на ве- . личину младшего кванта, определяется

интервалом времени от момента появления импульса на выходе формирователя 9 до момента первого совпадения за- держанного импульса на втором входе одного из элементов И блока 25 с сигналом Лог. 1

на его первом входе.

При этом значение t „ равно сумме вре

мени задержки линии 22 t 23 t, г , т.е. t „ t ку значение t

3)1

+ t

и линии По скользд, .

з„ 1 равно ожидаемому значению и устанавливается переключателем 24, то результатом контроля яв5

0

ляется определение величины t

232

т.е,

эт

отклонения времени t p от ожидаемого значения. Этот результат в виде цифрового кода с выходов регистра 26 поступает в блок II, где осуществляется его дешифрация и индикация в принятых единицах размерности.

Для контроля времени нарастания t4, когда выходной сигнал контролируемого ЦАП 28 возрастает от значения UN, до Uf, определяемых кодами Nr и

5 N.J, соответственно (N 1 К4), код N в задатчике 2 кода устанавливается так, что сигнал (U эт + ду) на пер вом входе компаратора 8 равен требуемому уровню (0,9 U N.2 или 1,0 UN2). На

0 входной управляющей шине Нарастание устанавливается сигнал Лог. 1, открывающий элемент И 14. Далее контроль осуществляется также, как в случае контроля tp при нарастании выходного сигнала ЦАП 28.

Для контроля времени убывания t ,.$, когда выходной сигнал контролируемо-, го ЦАП 28 убывает от значения U до Ь ,, определяемых кодами К, и N2,

соответственно (N 1 N-j), код NJT в входной шине управления Убывание

задатчике 2 кода устанавливается так, что сигнал (U эт - д и ) на первом входе компаратора 7 равен требуемому уровню (0,9 U |yf2 или 1,0 U д,4) . На

соответственно (N 1 N-j), код NJT в входной шине управления Убывание

устанавливается сигнал Лог. 1, открывающий элемент И 15. Далее контроль осуществляется также, как в случае контроля tp при убывании выходного сигнала ЦАИ 28.

Для контроля времени установления tycT , в течение которого выходной сигнал контролируемого ЦАП 28 возрастает от значения U до U цг (N , . N 4), код N Зг в задатчике 2 кодов устанавливается так, что сигнал Иэт на выходе эталонного ЦАП 4 равен ус- тановившемуся значению U цг на выходе ЦАП 28. На выходах блока 6 задания

514

зоны сравнения устанавливаются сигналы (U}T + Аи) и (изт-ди), поступающие на первые входы компараторов 8 и 7 соответственно Таким образом, задается зона установления ± & выходного сигнала контролируемого ЦАП 28, равная ± 0,5 младшего кванта выходного сигнала ЦАП 28. На входной 1 шине управления Установление ycia- навливается сигнал Лог. 1.

При нарастании сигнала на выходе контролируемого ЦАП 28 работа устройства иллюстрируется диаграммами (фиг. 2). На фиг. 2а показан импульс U генератора 1, поступающий на вход формирователя 9 в момент времени tc, на фиг. 26 - сигнал на выходе контролируемого ЦАП 28, изменяющийся от значения U Ni до U Nt и сигналы (U3r + ли) и (U9r-%), задающие верхнюю и нижнюю зоны установления соответственно. В момент переключени компаратора 7 (момент t , фиг. 2в) на его выходе формируется сигнал Лог. 1, открывающий элемент И 13 и разрешающий прохождение импульсов генератора 5 на счетный вход счетчика 20 импульсов (фиг. 2ж).При дальнейшем возрастании выходного сигнала ЦАП 28 срабатывает компаратор 8 и на его выходе формируется сигнал Лог. 1 (момент t 2, Фиг 2г), который через элемент ИЛИ 18 устанавливает счетчик 20 импульсов в исходное состояние, т.е. счетчик 20 обнуляется. С течением времени сигнал на выходе контролируемого ЦАП 28 начинает убывать. При достижении равенства сигналов на выходе ЦАП 28 (U эт+ + йц) компаратор 8 переключается в исходное состояние (уровень Лог. 0) (момент t, фиг. 2г), при этом счетчик 20 начинает новый счет импульсов генератора 5 (фиг. 2ж).

При дальнейшем убывании выходного сигнала контролируемого ЦАП 28 компаратор 7 возвращается в исходное состояние (момент t4, фиг. 2в), закрывая элемент И 13, обнуляя счетчик 20 через элемент НЕ 19 и элемент ИЛИ 18

В дальнейшем (моменты времени t Ј, tA fc7 fc8 Фиг. 2) работа устройства в целом повторяется. Наконец (момент t9, фиг. 2) происходит последне срабатывание компаратора 7, на его выходе устанавливается единичный сигнал (фиг. 2в), открывающий элемент И 13 и разрешающий прохождение импуль5

8916

сов генератора 5 на вход счетчика 20 (фиг. 2и). Поскольку сигнал контролируемого ЦАП 4 в этом случае не выходит из пределов зоны установления ±А то сброса счетчика 20 в исходное состояние больше не происходит до окончания процесса контроля. Счет дапульсов генератора 5 продолжается 0 до заполнения счетчика 20 (фиг. 2к), после чего на его выходе переполнения устанавливается единичный сигнал окончания счета (фиг. 2з), который проходит через элемент ИЛИ 17 и воз- 5 действует на первые входы элементов И блока 25. В момент совпадения задержанного импульса на вторых входах элементов И блока 25 (фиг. 2е) с единичным импульсом на первых входах 0 (Фиг. 2з), на соответствующих выходах блока 25 устанавливаются единичные сигналы (фиг. 2и).

После окончания действия импульса игц генератора 1 сигнал на выходе 5 контролируемого ЦАП 28 опять изменяется и с течением времени стремится к U(V|1« Одновременно с этим по срезу импульса Uru формирователем 10 формируется короткий импульс блокирования 0 генератора 5, который также с задержкой, достаточной для выдачи результата контроля из регистра 26 в блок 11 , устанавливает регистр 26 в исходное состояние

В момент времени, когда изменяющийся сигнал на выходе контролируемого ЦАП 28 выходит за нижний уровень зоны установления ± &v, компаратор 7 опять срабатывает, на его выходе появ- 0 ляется нулевой сигнал и устройство в целом устанавливается в исходное состояние. С приходом следующего импульса UrM с выхода генератора 1 процесс контроля повторяется. 5Время установления выходного сигнала контролируемого ЦАП 28 в пределах заданной зоны + Доопределяется как разность интервалов времени, первый из которых фиксируется от появле- 0 ния короткого импульса формирователя 9 на входе линии 22 задержки до момента первого совпадения задержанного импульса на вторых входах элементов И блока 25 с единичным сигналом на их первых входах и равен сумме времени задержки линий 22 и.23 (т.е. t 3g, + С34р а вт°Р°й равен времени сче5

та счетчика 20, т.е. t + t,) - t

уст

(t

,

Поскольку время задержки t3g, равно ожидаемому времени установления контролируемого ЦАП 28, включает в себя время счета tcu счетчика 20 и устанавливается с помощью переключателя 24 перед началом работы устройства, то результатом контроля является определение величины отклонения времени t VCr в контролируемом ЦАП 28 jg 23 задержки, поступает через элемент от ожидаемого значения, установление- И 16 на вход Неисправность блока 11 го с помощью переключателя 24„ Этот результат, равный времени задержки t3-2, в виде цифрового кода с выходов

регистра 26 поступает в блок И, где 15 служить либо неработоспособность производится дешифрация и осуществля- контролируемого ЦАП 28, либо сбои в ется его выдача в принятых единицах размерности.

Временная диаграмма работы устрой- положения переключателя 24 блока 21 ства при контроле времени установле- 20 и управляющих сигналов на входных ния tycw когда выходной сигнал конт-рданах. Возможность обнаружения неисролируемого ЦАП 28 возрастает от значения UN, до U Na (при N 1 N,j) в случае вхождения выходного сигнала

исследуемого ЦАП в зону установления 25 вать динамические параметры, как од- ±AV со стороны верхнего уровня (U эт + нополярных ЦАП с выходными сигналами + йу), показана на фиг. 3. При этомположительной или отрицательной поустройство работает также, как и влярности, так и биполярных ЦАП. Алрассмотренном случае контроля t VCT,горитм его работы остается таким же,

с тем лишь отличием, что в момент t7 30 как и в рассмотренных случаях, но происходит последнее срабатываниепри этом изменение выходного сигнала

компаратора 8, на его выходе устанав- от нулевого значения (или от значения ливается нулевой сигнал (фиг. Зг), сположительной полярности для биполярпоявлением которого счетчик 20 начи-ных ЦАП до значений отрицательной понает последний цикл счета импульсов 35 лярности должно восприниматься как генератора 5 (фиг. Зж)./его убывание и, наоборот, изменение

Временная диаграмма работы устрой- ВЫХОДного сигнала от значений отрица- ства при контроле времени установле-тельной полярности до нулевого значения tytT, когда выходной сигнал конт- (шш значения положительной по- ролируемого ЦАП 28 убывает от значе 40 mpsocrH рдя биполярных ЦАП)должно ния UWt до UN:2 (при N 7 К2) в слу-восприниматься как его нарастание,

чае вхождения выходного сигнала конт- д обеспечения возможности контроля ролируемого ЦАП в зону установлениядинамических параметров биполярных

±Д„со стороны верхнего уровня ( цд эталонный ЦАП 4 также должен + Л и), показана на фиг. 4, а со сто- быть биполярным, что может быть обеесли в результате контроля на всех выходах элементов И блока 25 сформированы нулевые сигналы или единичные сигналы, то на выходе элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 27 устанавливается единичный сигнал, который в конце рабочего такта устройства и с необходимой задержкой, определяемой линией

и воспринимается как неисправность в работе устройства. Причиной появления сигнала неисправности может

работе блоков устройства, а также ошибки в установке кодов Nn, N, N Зт

правности позволяет повысить достоверность результатов контроля.

Устройство позволяет контролиророны нижнего уровня (U эт- дн) - на фиг. 5. При этом устройство работает также, как и в рассмотренных случаях контроля tye-r-c теми лишь отличиями,что в момент t-, первым срабатывает компаifrfk J -1 w j-iv, t livi-nt n -1 ,f - Ji/i jt nirici

ратор 8 и на его выходе устанавлива- 3 мических параметров цифреаналогевого ется нулевой сигнал (фиг. 4г и 5г). преобразователя, содержащее задатчик

Для исключения влияния возможных сбоев в работе блоков устройства на достоверность результатов контроля в

спечено путем смещения однополярного диапазона.

Формула изобретения 1. Устройство для контроля дина 55

кодов, первые, вторые и третьи выходы которого соединены соответственно с соответствующими первыми и вторыми информационными входами переключателя кодов и с соответствующими входами эталонного цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен

нем осуществляется выдача сигнала не исправности. Этот сигнал формируется элементом ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 27 по выходным сигналам блока 25. В случае,

23 задержки, поступает через элемент И 16 на вход Неисправность блока 11

если в результате контроля на всех выходах элементов И блока 25 сформированы нулевые сигналы или единичные сигналы, то на выходе элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 27 устанавливается единичный сигнал, который в конце рабочего такта устройства и с необходимой задержкой, определяемой линией

23 задержки, поступает через элемент И 16 на вход Неисправность блока 1

и воспринимается как неисправность в работе устройства. Причиной появления сигнала неисправности может

служить либо неработоспособность контролируемого ЦАП 28, либо сбои в

положения переключателя 24 блока 21 и управляющих сигналов на входных рданах. Возможность обнаружения неисработе блоков устройства, а также ошибки в установке кодов Nn, N, N Зт

вать динамические параметры, как од- нополярных ЦАП с выходными сигналами положительной или отрицательной поправности позволяет повысить достоверность результатов контроля.

Устройство позволяет контролиро J -1 w j-iv, t livi-nt n -1 ,f - Ji/i jt nirici

мических параметров цифреаналогевого преобразователя, содержащее задатчик

спечено путем смещения однополярного диапазона.

Формула изобретения 1. Устройство для контроля дина

кодов, первые, вторые и третьи выходы которого соединены соответственно с соответствующими первыми и вторыми информационными входами переключателя кодов и с соответствующими входами эталонного цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен

к входу блока задания зоны сравнения, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго компараторов, выход последнего из -которых соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход первого компаратора объединен с одноименным входом второго компаратора и является информациоч- ной входной шиной, выходы переключателя кодов являются выходной информационной шиной, задающий генератор импульсов, выход которого соединен с входом управления переключателя кодов и через первьй формирователь импульсов подключен к входу блокирования генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, второй формирователь импульсов, блок из п элементов И, второй элемент ИЛИ, второй элемент И, элемент PIE и элемент задержки, о т- лич ающее ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения времени нарастания убывания и распространения выходного сигнала цифроаналогового преобразователя, в него введены блок индикации результата измерения, блок задержки, регистр, третий и четвертый элементы И и элемент ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, выход которого через второй элемент И соединен с входом Неисправность блока индикации результата измерения, вход разрешения записи которого соединен с выходом первого формирователя им- пульсов и через элемент .задержки - с входом обнуления регистра, а информационные входы подключены к соответствующим выходам регистра, информационные входы которого объединены с соот- ветс хвующими входами элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ и подключены к соответствующим выходам блока элементов И, первьй вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а вторые входы соединены с соответствующими выходами блока задержки, (n+l)-7i выход которого соединен с вторым входом второго

0 5 0 5 д ,-

0

элемента И, вход блока задержки объединен с входом запуска генератора тактовых импульсов и через второй формирователь импульсов подключен к выходу задающего генератора импульсов, второй вход первого элемента И является входной шиной Установление, третий вход первого элемента И соединен с выходом первого компаратора и через элемент НЕ подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и вому входу третьего элемента И, второй вход которого является входной шиной Убывание, а выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, первьй вход которого является входной шиной Нарастание, а второй вход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу обнуления счетчика импульсов, выход переполнения которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ.

2.Устройство по п. 1, о т л и - чающе еся тем, что блок задержки выполнен на первой линии задержки и второй (п+1)й отводной линии задержки и переключателе, вывод подвижного контакта которого соединен с входом второй линии задержки, п+1 выходов которой являются соответствующими выходами блока, выходы первой линии задержки соединены с соответствующими выводами неподвижных контактов переключателя, вход первой линии задержки является входом блока.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок задания зоны сравнения выполнен на двух источниках тока и двух токоограничи- вающих элементах, выполненных в виде резисторов, первый вывод первого резистора объединен с первым выводом второго резистора и является входом блока, вторые выводы первого и второго резисторов соединены с выходами соответственно первого и второго источников тока и являются соответственно первым и вторым выходами блока.

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения времени нарастания, убывания и распространения выходного сигнала цифроаналогового преобразователя. Устройство для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя 28 содержит задающий генератор 1 импульсов, задатчик 2 кодов, переключатель 3 кодов, эталонный цифроаналоговый преобразователь 4, генератор 5 тактовых импульсов, блок 6 задания зоны сравнения, компараторы 7, 8, формирователи 9, 10 импульсов, блок 11 индикации результата измерения, элемент 12 задержки, элементы И 13-16, элементы ИЛИ 17, 18, элемент НЕ 19, счетчик 20 импульсов, блок 21 задержки, выполненный на двух линиях 22, 23 задержки и переключателе 24, блок 25 элементов И, регистр 26, элемент 27 ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ. Блок 6 задания зоны сравнения выполнен на источниках 29, 30 тока и токоограничивающих элементах 31, 32 в виде резисторов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фиг.2

Фиг.З