Устройство для измерения динамических параметров быстродействующих аналого-цифровых преобразователей Советский патент 1989 года по МПК H03M1/10 

СП

ю

4

Фиг.1

поступают на вход первого управляемого элемента 5 задержки, в котором задержка импульсов зависит от выхода первого цифроаналогового преобразователя (ЦМ1) 6. Из задержанных импульсов формируется в формирователе 7 входное напряжение, которое поступает на вход измеряемого АЦП 2. Из-за фазового смещения входного напряжения относительно тактовых импульсов вы

ходные коды измеряемого АЦП 2 изме- -Няются последовательно. Последовательность и частота появления кодов проверяется последовательно цифровым компаратором 14, Время преобразования измеряется путем записи выходных кодов измеряемого АЦП 2 в регистр 9 импульсами, задержанными вторым управляемым элементом задержки 10. 2 ил.

Изобретение относится к приборостроению и измерительной технике и может быть использовано для контроля динамических параметров и измерения времени преобразования быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП) при серийном производстве. Изобретение позволяет повысить производительность и расширить область применения. Генератор 1 импульсов выдает импульсы с частотой, равной максимальной частоте преобразования измеряемого АЦП 2. Формирователь парных импульсов 3 выделяет парные импульсы с частотой повторения пар, определяемой делителем 4 частоты, которые поступают на тактовый вход измеряемого АЦП 2. С делителя 4 частоты поступают импульсы синхронизации. Они поступают на вход первого управляемого элемента 5 задержки, в котором задержка импульсов зависит от выхода первого цифро-аналогового преобразователя /ЦАП/ 6. Из задержанных импульсов формируется в формирователе 7 входное напряжение, которое поступает на вход измеряемого АЦП 2. Из-за фазового смещения входного напряжения относительно тактовых импульсов выходные коды измеряемого АЦП 2 изменяются последовательно. Последовательность и частота появления кодов проверяется последовательно цифровым компаратором 14. Время преобразования измеряется путем записи выходных кодов измеряемого АЦП 2 в регистр 9 импульсами, задержанными вторым управляемым элементом задержки 10. 2 ил.

Изобретение относится к приборо- строеншо и измерительной технике и может быть использовано для контроля динамических параметров и измерения времени преобразования быстродейст- вующргх аналого-цифровых преобразователей (АЦП) при их серийном произ- водстве.

Цель изобретения - повышение производительности и расширение области применения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство для измерения динамических параметров быстродействующих АЩТ. содержит генератор 1 импульсов, измеряемый АЦП 2, формирователь 3 . парных импульсов, делитель 4 частоты, первый управляемый элемент 5 задержки, первый цифроаналоговый преобразователь 6 (ЦАП), формирователь 7 вход- ного напряжения, первый счетчик 8 импульсов, регистр 9, второй управляемый элемент 10 задержкиj формирователь 11 длительности импульсов, второй ЦАП 12, третий счетчик 13 импульсов, цифровой компаратор 14, блок 15 . задания кодов, второй счетчик 16 импульсов, элемент РШИ 17, триггер.18, измеритель 19 временных интервалов, элемент ИЛИ 20, четвертый счетчик 21 импульсов, элемент ИЛИ 22, первьш пе- реключатель 23, второй переключатель 24 .

Устройство работает следующим образом .

Генерат ор 1 импульсов вьщает импульсы (фиг.2а) с частотой, равной максимальной частоте преобразования измеряемого АЦП 2. Эти импульсы поступают на первый вход формирователя 3 парных импульсов и на делитель 4 частоты. Импульсы делителя 4 частоты (фиг, 2б) поступают на второй вход формирователя парных импульсов 3.

15 20

25

JQ ас 40 45

)0

5

Формирователь парных импульсов 3 фор - мирует тактовые парные импульсы (фиг. 2в) с частотой повторения пар, равной частоте импульсов, выходящих с делителя частоты 4, а временная задержка в паре соответствует периоду импульсов генератора 1. Формирователь импульсов представляет собой логический элемент И, на первый вход которого поступают импульсы от г.енератора 1, а на второй - импульсы делителя 4 через два последовательно соединенных одновибратора, которые устанавливают определенную задержку и длительность импульсов. Импульсы делителя 4 частоты, кроме того, служат импульсами синхронизации для всего устройства. Входное напряжение формируется от импульсов синхронизации, которые, поступают на первый вход первого управляемого элемента 5. Фронт импульсов (фиг. 2г) задерживается первым управляемым элементом 5 в зависимости от выходного напряжения (фиг. 2д) первого ЦАЛ 6, которое поступает на ее. второй вход. С задержанного фронта импульсов формирователем входного напряжения 7 формируется входное напряжение (фиг . 2е). Первым ЦАП 6 управляет первый счетчик В, на счетный вход которого поступают синхроимпульсы.. -Па один вход измеряемого АЦП 2 поступают тактовые импульсы, а на другой - входное напряжение. Выходные коды измеряемого А1Д1 2 поступают на первый вход регистра 9. На второй вход его поступают импульсы записи (фиг. 2ж), которые формируются вторым управляемым элементом 10 задержки из синхроимпульсов, которые поступают на первый ее вход. На второй вход поступает напряжение, управляющее задержкой либо от формирователя 11 длительности импульсов, либр от

51522401

второго ЦАП 12 в зависимости от положения контактов переключателя 24. Формирователь 11 представляет собой подстраиваемый резистор, подключенный к источнику питания, а управляемый элемент задержки - одновибратор. Код для второго ЦДЛ 12 задает счетчик 13, которьй считывает импульсы, поступающие на первый вход с выхода Q (переполнения) счетчика 8. Записанные Б регистр 9 коды поступают с него на первые входы цифрового компаратора 14, на вторые входы которого поступает опорньш код с блока 15. Выходной 15 уровень цифрового компаратора 14, информирующий о равенстве кодов, поступает на вход разрешения счета счетчика 16. При поступлении на этот вход уровня совпадения кодов счетчик 16 20 считьгоает синхроимпульсы, поступающие на его счетный вход. Импульсы переполнения счетчика 16 через элемент ИЛИ 17 поступают на счетный вход блока 15. Импульсы с его выхода перепол- 25 щее работу генератору импульсов 1 и нения поступают на первый вход триг- подготавливающее к работе измеритель гера 18 (с индикацией), фиксируя 19 временных интервалов. Счетчик 8

нйе, соответствующее началу измерения. Триггер 18 и счетчик 21 имеют индикаторы. По шине Задание кода, подключенной к входам предустановки счетчика 16, определяют исходный код для него, который записьшается в начале измерения с каяадым импульсом пе реполнения счетчика 16, поступающим через элемент ИЛИ 22 на вход, и в ре жиме измерения времени преобразовани с каждым импульсом переполнения счет чика 8.

Сначала устанавливаются первый и второй переключатели 23 и 24 в нижне по схеме положение, соответствующее режиму проверки пропусков кодов изме ряемого АЦП 2. После этого устройств запускается по шине Сброс. При это в нулевое состояние сбрасьшается . счетчик 8, счетчик 13, блок 15, счет чик 21 . В счетчик 16 записывается выбранное значение, а триггер 18 сбрасывается на состояние, резрашаюокончание измерения. Выходной уровень триггера 18 поступает на вход измерителя временных интервалов 19. Этот ЗО уровень дает команду измерить интерсчитывает с1Шхроимпульсы и после каж дого меняет маленькими шагами напряжение первого ЦДЛ 6, которое маленькими шагами меняет задержку наклонной части входного напряжения, поступающего на второй вход измеряемого АЦП 2. При этом на первьм вход его поступают парные импульсы. Первый импульс пары дает команду работать измеряемому АЦП 2. Так как задержка входного напряжения увеличивается маленькими шагами, то моментное знавал времени t (фиг. 2) между первым из пары тактовых импульсов, поступающих на один из входов, и фронтом импульсов, поступающих на другой вход измерителя 19, т.е. измеряет задержку записи кодов в регистр 9. Также уровень с выхода триггера 18 поступает на вход генератора ) импульсов, .запрещая его работу. 1 1мпульсы пере- полнения с выхода счетчика 8 через контакты переключателя 23 поступают либо на вход сброса блока 15 через элемент ШИ 20, либо на вход блока , 15 через, первый элемент ИЛИ 17 и на вход счета счетчика 21 (с индикацией).

Первый и второй переключатели 23 и 24 переключают режим работы устройства: в верхнем по схеме положении устройство работает в режиме измерения времени преобразования, а в нижнем - в режиме проверки пропусков кодов. При наличии сигнала сброс счетчики 8 и 13 устанавливаются в ноль. Сигнал сброса через элемент ИЛИ 22 поступает к входу счетчика 16, через элемент ИЛИ 20 - к входу блока 15, к входу триггера 18, к входу счетчика 21, сбрасывая их на исходное состоящее работу генератору импульсов 1 и подготавливающее к работе измеритель 19 временных интервалов. Счетчик 8

нйе, соответствующее началу измерения. Триггер 18 и счетчик 21 имеют индикаторы. По шине Задание кода, подключенной к входам предустановки счетчика 16, определяют исходный код для него, который записьшается в начале измерения с каяадым импульсом переполнения счетчика 16, поступающим через элемент ИЛИ 22 на вход, и в режиме измерения времени преобразования с каждым импульсом переполнения счетчика 8.

Сначала устанавливаются первый и второй переключатели 23 и 24 в нижнее по схеме положение, соответствующее режиму проверки пропусков кодов измеряемого АЦП 2. После этого устройство запускается по шине Сброс. При этом в нулевое состояние сбрасьшается . счетчик 8, счетчик 13, блок 15, счетчик 21 . В счетчик 16 записывается выбранное значение, а триггер 18 сбрасывается на состояние, резрашаюО

5

считывает с1Шхроимпульсы и после каждого меняет маленькими шагами напряжение первого ЦДЛ 6, которое маленькими шагами меняет задержку наклонной части входного напряжения, поступающего на второй вход измеряемого АЦП 2. При этом на первьм вход его поступают парные импульсы. Первый импульс пары дает команду работать измеряемому АЦП 2. Так как задержка входного напряжения увеличивается маленькими шагами, то моментное знаи чение во времени первого тактового импульса меняется маленькими шагами. Измеряемый АЦП 2 работает как стробоскопический преобразователь. Шаг изменения моментного значения входного напряжения во много раз меньще ступеньки квантования измеряемого А1Д1 2, поэтому на его выходе по нескольку раз последовательно должны появляться все коды. Количество появления

0 каадого кода пропорционально ступеням квантования измеряемого АЦП 2. Годным считается тот измеряемый АЦП 2, количество каждого кода которого не менее заданной нормы, определяес мой априорно. Для проверки кодов, они подряд считываются в регистр 9. Выходное состояние регистра зависит от длительности импульсов записи

- .....

(фиг. 2ж. Длительность задается рав5

ной максимальной времени преобразования измеряемого.АЦП 2 формирователем 11. Если фактическое время преобразования измеряемого АЦП 2 меньше заданного значения, то выходные коды в регистр 9 записьюаются установившимися, т.е. последовательность их не нарушается, а если больше заданного значения, то записьшаются неустановившиеся коды, т.е. без порядка. Выходные коды регистра 9 на цифровом компараторе 14 сравниваются с опорным кодом с первого выхода бло- ка 15. Если коды совпадают, то на выходе цифрового компаратора 14 появляется уровень, разрешаюш;ий работу счетчику 16. Так как он считьшает синхроимпульсы, а с каждым синхроимпульсом измеряемый А11П 2 вьвдает новый код (он может и повторяться), то счетчик 16 считьшает количество появления кодов, соответствующих данному значению опорного кода. При поступлении на счетчик 16 количества совпадений кодов, превьшающего соответствующее заданному значению, он переполняется. Импульс переполнения через элемент ИЛИ 17 меняет опорный код, т.е. состояние блока 15 на единицу, и через элемент 22 записывает код предустановки. Далее проверяется количество появления следующего опорного кода и т.д. Если до заполнения счетчика 8 раньше заполнится блок 15, то выкод переполнения последнего переключит триггер 18, который извещает, что измерение-закончено, а также дает команду измерителю 19 временных интервалов измерить значение задержки считывания кодов и запрещает работу генератора I импульсов. Если какой-то код измеряемого АЦП 2 пропущен или ступень квантования меньше заданного значения, или время преобразования больше максимального значения, то на счетчик 16 не поступит ни один или поступит недостаточное количество совпадения кодов и с выхода переполнения счетчика 16 до переполнения счетчика 8 не поступит ш тульс сдвига для блока 15 и последний стоит. Тогда импульс переполне-- ния первого счетчика 8 через контакты второго переключателя 23 и элемент 1ЩИ 17 сдвинет состояние блока 15. Также этот импульс поступит и на счетчик 21, который фиксирует, что пропущен один код. Далее устройство

5

0

5

0

5

0

5

50

55

работает так же до следующего пропуска кода или до переполнения блока 15, импулье переполнения которого переворачивает триггер 18. После этого счетчик 21 показьшает количество пропусков кодов. При отсутствии пропусков кодов измеряемый АЦП считается годным.

Измерение времени преобразования производится при верхнем по схеме положении первого и второго переключателей 23, 24. В режиме измерения времени преобразования много раз проверяются пропуски кодов измеряемого АЦП 2 и при каждом следующем измерении увеличивается маленькими шагами задержка считьгоания кодов t. до исчезновения пропусков кодов. При этом задержку считывания кодов задает второй ЦАП 12, который после каждого переполнения счетчика В, т.е. после каждой проверки пропусков кодов, увеличивает задержку на маленькое значение, а также переполнением счетчика 8 сбрасьшается через элемент ИЛИ 20, блок 15 и через элемент ИЛИ 22 записывается в счетчик 16 код предустановки. Увеличение задержки считывания кодов происходит до появления, подряд всех кодов и количество появления их не менее заданных значений. Все коды появляются подряд, когда задержка считьгоания равна времени пре- образования измеряемого АЦП 2. После переполнения блока 15 при переворачивании триггера 18, поступит команда измерителю 19 временных интервалов измерить задержку считьшания t, которая равна времени преобразования.

Формула изобретения

Устройство для измерения динамических параметров быстродействующих аналого-цифровых преобразователей, содержащее генератор импульсов, цифровой компаратор, блок задания кодов, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами цифрового компаратора, отличающее- с я тем, что, с целью цовьшзения производительности и расширения области применения, введены формирова- тель парных импульсов, делитель частоты, формирователь входного напря- , жения, регистр, два управляемых элемента, задержки,.два цифроаналоговых 11реобразователя, формирователь дли;

тельности импульсов, четыре счетчика импульсов, три элемента ИЛИ, триггер, измеритель временных интервалов два переключателя, причем выход генератора импульсов соединен с первым выходом формирователя парных импульсов и с входом делителя частоты, выход которого соединен с первыми входами первого и второго управляемых элементов задернжи, с вторым входом формирователя парных импульсов и счетными входами первого и второго счетчиков импульсов, кодовые выходы первого из которых соединены с соответствующими входами первого цифро- аналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом первого управляемого элемента задержки, выход которого соединен с входом формирователя входного напряжения, выход которого является первой выходной шиной, выход формирователя пар- ных импульсов является второй выходной шиной и соединен с первым входом измерителя временных интервалов, второй вход которого соедш ен с выходом второго управляемого элемента задержки, а третий вход объединен с управляющим входом генератора импульсов и подключен к выходу триггера, вход установки в О которого объединен с входами установки в О первого, третьего и четвертого счетчиков импульсов, первыми входами первого и второго элементов ШИ и является шиной Сброс, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к пер

0

5

0

0

5

ному выходу первого переключателя, в торой выход которого соединен со счетным входом четвертого счетчика импульсов и первьм входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и подключен к выходу переполнения второго счетчика импульсов, входы предустановки которого являются шиной Задание кода, вход разрешения счета соединен с выходом цифрового компаратора, а вход синхронизации с выходом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки в О блока задания кодов, информационный вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а выкод переполнения с входом установки в 1 триггера, выход переполнения первого счетчика соединен с входом первого переключателя и счетным входом третьего счетчика импульсов, выходы которого соединены с соответствующими входами второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом второго переключателя, первый и второй выходы которого соединены с входом формирователя длительности импульсов и BTopbDvt входом ВТОРОГО управляемого элемента задержки, выход которого соединен с тактовым входом регистра, информационные входы которого являются входной шиНой, а выходы соединены с соответствующими вторыми входами цифрового компаратора.