Устройство для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналогового преобразователя Советский патент 1991 года по МПК H03M1/10 

Изобретение относится к автомата- ке и измерительной технике и может быть использовано в качестве самостоятельного блока и в виде составной части приборов для измерения времени установления выходного сигнала цифро- аналоговых преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности измерения времени установления

выходного сигнала цифроаналогового преобразователя за счет повышения разрешающей способности измерительных блоков устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2- 5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства при различных входных кодах.

Устройство содержит задающий генератор 1 импульсов, задатчик, 2 кодов, переключатель 3 кодов, измеряемый 4 и эталонный 5 цифроаналоговые преобразователи, блок 6 задания зоны сравнения, компараторы 7 и 8, Формирователи 9 и 10 коротких импульсов, генератор 11 квантующих импульсов, счетчик 12, пересчетные схемы 13 и 14, триггер 15, элемент 16 задержки, элементы И 17 и 18, элемент ИЛИ 19, блок

20выдачи результатов измерений, шину

и шину 22 Исходное состояние .

Устройство функционирует следующим образом.

В исходном состоянии импульсы на выходе задающего генератора 1 отсутствуют, на первых выходах задат- чика 2 кодов установлен код N, на вторых выходах - N, на третьих выходах - Njr. На входе измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 установлен код Nц N, что обуславливает на его выходе сигнал с уровнем UNI; на выходе компаратора 7 установлен единичный сигнал, на выходе компаратора 8 - нулевой сигнал, которым блокирована пересчетная схема 14, на выходе триггера 15 .установлен нулевой сигнал, элементы И 17 и 18 , закрыты; на шинах 21 и 22 установлены нулевые сигналы.

Для измерения времени установления tucT, в течение которого выходной сигнал UgAfl измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 возрастает от значения 11щ( до (N Ј tO, код NgT в задатчике 2 кодов устанавливается таким, чтобы сигнал U gr на выходе эталонного цифроаналогового преобразователя 5 был равен установившемуся значению Пц на выходе измеряемого цифроаналогового преобразователя 4. На выходах блока 6 задания зоны сравнения устанавливаются сигналы (U9T + Дм) и (U9T- йц), где &и - сигнал, формируемый в блоке 6 задания зоны сравнения, путем суммирования токов эталонного цифро- аналогового преобразователя 5 (протекающих по резисторам R) с токами источников t токов, направления которых выбраны противоположными,при чем + Uц равен +6,5 младшего кванта выходного сигнала измеряемого цифро- аналогового преобразователя 4. Сиг- налы (UgT+uu) и () воздей0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ствуют на соответствующие входы компараторов 7 и 8 соответственное Таким образом задается зона установления + А и выходного сигнала измеряемого цифроаналогового преобразователя 4. На внешних входах 21 задающего генератора 1 устанавливаются управляющие сигналы

При поступлении с выхода задающего генератора 1 на управляющий вход переключателя 3 кодов импульса U ги происходит смена кода с N на Ng на входах измеряемого цифроаналог гво- го преобразователя 4 и сигнал ицдп на его выходе начинает возрастать, стремясь к значению U. Одновременно с этим по фронту импульса Ur формируется короткий импульс на выходе формирователя 9 импульсов, с помощью которого осуществляется запуск генератора 11 квантующих импульсов и переброс триггера 15 в единичное состояние, выходным сигналом которого открывается элемент И 17 и импульсы генератора 11 проходят в счетчик 12„ Поскольку на выходе компаратора 7 установлен единичный сигнал, то импульсы генератора 11 поступают также на вход пересчетной схемы 13.

При возрастании сигнала 11цдл на соответствующих входах компараторов 7 и 8 они первключаются о В момент равенства сигналов ИцдрИ () на выходе компаратора 8 формируется единичный сигнал, разрешающий прохождение импульсов генератора 11 в пересчетную схему 14 о Если сигнал Ицдп имеет выбросы и выходит за пределы зоны установления + Дц , то в момент равенства сигналов иидйи ( Д.ц) на выходе компаратора 7 формируется нулевой сигнал, блокирующий вход пересчетной схемы 13, и она обнуляется. С течением времени сигнал ицдп начинает убывать и в момент равенства сигналов ищп и () компаратор 7 возвращается в исходное состояние. Если при убывании сигнала он выходит за пределы зоны установления то в момент равенства сигналов ЦАП и эт Ац) опять переключается компаратор 8, на его выходе формируется нулевой сигнал, блокирующий вход пересчетной схемы 14, и она обнуляется. С течением времени сигнал Ицдо начинает снова возрастать и в момент равенства сигналов U цдп и (U,T-&W) опять переключается компаратор 8, и процесс в целом повторяется до установления сигнала U

ЦАП

в зоне + U

u

При нарастании сигнала на выходе измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 работа устройства иллюстрируется диаграммами фиг. 2. На фиг. 2а показан импульс иги генератора 1 поступающий на вход формирователя 9 в момент времени tfl; на фиг. 2б - сигнал Uj-др на выходе измеряемого цифроаналогового преобразователя 4, изменяющийся от значения Пщ, до Ufo , и сигналы ( +ДЦ) и (и9т-Ди), задающие верхнюю и нижнюю зоны установ- ления соответственно; на Лиг. 2в - короткий импульс формирователя 9, запускающий генератор 11 квантующих импульсов и устанавливающий триггер 15 в единичное состояние, при котором импульсы генератора 11 проходят в счетчик 12 (фиг. 2и); на фиг. 2г - единичный сигнал на выходе компаратора 7, разрешающий прохождение импульсов генератора 11 в пересчетную схему 13 (фиг. 2д). В момент переклю

чения компаратора 8 (момент t на фиг. 2е) на его выходе формируется единичный сигнал, разрешающий прохождение импульсов генератора 11 в пересчетную схему 14 (фиг. 2ж).

При дальнейшем возрастании сигнала U ц дп срабатывает компаратор 7 и на его выходе формируется нулевой сигнал (момент t на фиг. 2г), блокирующий вход пересчетной схемы 13, и она обнуляется (фиг. 2д). С течением времени сигнал Пцдп начинает убывать. При достижении равенства сигналов ицдд и (U9T+ Дц) компаратор 7 переключается в исходное состояние (момент tj на фиг. 2г), при этом пересчетная схема 13 начинает новый счет импульсов генератора 11 (фиг. 2д).

При дальнейшем убывании сигнала Пцдл компаратор 8 возвращается в исходное состояние (момент t. на фиг. 2е), блокируя вход и обнуляя пересчетную схему 14 (фиг. 2ж).

В дальнейшем, при новом возрастании сигнала Пцдп, компаратор 8 снова переключается (момент t,. на фиг.2е) и на его выходе формируется единичный сигнал, разрешающий прохождение

10

J543776

ления Аи TO обнуления пересчетных схем 13 и 14 не происходит до окончания процесса измерения. После окон- чания счета пересчетной схемы 13

20

(момент t, на фиг. 2д), а затем и пересчетной схемы 14 (момент t на фиг. 2ж) на их выходах устанавливаются единичные сигналы, под воздействием которых в момент t устанавливается единичный сигнал на выходе логического элемента И 18 (фиг„ 2з), по которому триггер 15 перебрасывается в нулевое состояние и закрывает элемент И-17, прекращая тем самым прохождение импульсов генератора 11 в счетчик 12 (фиг. 2и).

После окончания действия импульса игигенератора 1 сигнал ицдпопять изменяется и с течением времени стремится к UN. Одновременно по срезу импульса Urv1 формирователем 10 формируется короткий импульс блокирования генератора 11 и выдачи результата счета из счетчика 12 в блок 20, который также через элемент 16 задержки обнуляет счетчик 12

В момент времени, когда изменяющийся сигнал Пцддна выходе измеряе- 30 мого цифроаналогового преобразователя 4 выходит за нижний уровень зоны установления + Ду, компаратор 8 опять срабатывает, на его выходе появляется нулевой сигнал, и устройство в целом устанавливается в исходное состояние. С приходом следующего импульса U гц с выхода генератора 1 процесс измерения повторяется.

25

35

Время tucr установления выходного сигнала измеряемого циброаналогового преобразователя 4 в пределах заданной зоны jf Д.. определяется как разность интервалов времени NTri(M и tC4, т.е„ t,,er NTrKM- tCy, где N - количество импульсов генератора 11, подсчитанное счетчиком 12, ТгКИ

- период следования импульсов генератора 11, a tcl - время счета пересчетной схемы 14 (фиг. 2к).

Поскольку время счета tcy идентичных пересчетных схем 13 и 14 является постоянным и его значение устанавливается в блоке 20 перед началом рабо

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано для измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей Целью изобретения является повышение точности измерения времени установления выходного сигнала цифроаналого- вого преобразователя за счет повышения разрешающей способности измерительных блоков устройства, содержащего задающий генератор импульсов, задатчик кодов, переключатель кодов, измеряемый и эталонный цнфроаналого- вые преобразователи, блок задания зоны сравнения, два компаратора, два формирователя коротких импульсов, генератор квантующих импульсов, счетчик, две пересчетные схемы, триггер, элемент задержки, два элемента И, элемент ИЛИ, блок выдачи результатов измерений, Особенность устройства заключается в том, что управление каждой из двух пересчетных схем осуществляется соответствующими компараторами, срабатывание которых зависит лишь от положения выходного сигнала измеряемого цифроаналогового преобразователя относительно зоны установления и не взаимосвязано друг с другом. Точность измерения времени установления зависит только от чувствительности компараторов и частоты следования импульсов генератора квантующих импульсов, подсчитываемых , счетчиком и пересчетными схемами. Выдача результата измерения, а также сигнала неисправности производится с помощью блока выдачи в каждом рабочем такте устройства0 5 ил. г со

импульсов генератора 11 в пересчетную ты устройства, то определение разноссхему 14 (фиг„ 2ж). Поскольку сигнал 11цЛпизмеряемого цифроаналогового преобразователя 4 в этом случае больше не выходит за пределы зоны установти (NTrky, - t) осуществляется в блоке 20, где производится также дешифрация и выдача результата измерения в принятых единицах размерности.

ти (NTrky, - t) осуществляется в блоке 20, где производится также дешифрация и выдача результата измерения в принятых единицах размерности.

Временная диаграмма работы устройства при измерении времени установления t,.cr , когда выходной сигнал измеряемого цифроаналогового преобразователя 4 возрастает от значения иН(до ищ4 (при N Nu) в случае вхождения сигнала ицдпв зону установления + Дц со стороны верхнего уровня (), показана на фиг 3t При этом устройство работает так же, как и в случае измерения tuCT c тем лишь отличием, что в момент tч происходит последнее срабатывание компаратора 7, на его выходе устанавливается единичный сигнал (фиг. Зг), с появлением которого пересчетная схема 13 начинает последний счет импульсов генератора 11 (фиг. Зд).

Временная диаграмма работы устройства при измерении времени установления t,,cr, когда выходной сигнал По.,, измеряемого циАроаналогового преобразователя 4 убывает от значени UN, до UN2 (при F N), в случае вхождения сигнала 11цдп в зону установления + &и со стороны верхнего уровня () показана на фиг„ 4, а со стороны нижнего уровня (UgT + + йц) на Фиг. 5. При этом устройство работает так же, как и в случая измерения t,,eT, с теми лишь отличиями 9 что в исходном состоянии на выходе компаратора 7 установлен нулевой сигнал, а на выходе компаратора 8 - единичный сигнал и в момент t первым срабатывает компаратор 7 (фиг. 4г, е и 5г, е).

Для исключения влияния возможных сбоев в работе блоков устройства на достоверность результатов измерения в нем осуществляется выдача сигнала неисправности. Этот сигнал формируется на сигнальном выходе счетчика 12 в случае его переполнения, если в

течение времени измерения t

не

произошел переброс триггера 15 в нулевое состояние, при котором закрывается элемент И 17. Причиной появления сигнала неисправности может служить либо неработоспособность измеряемого цифроаналогового преобразователя 4, либо сбои в работе компараторов 7 и 8 или пересчетных схем 13 и 14, а также ошибки в установке кодов NI, N(j и N-. Возможность обнаружения неисправности позволяет повысить достоверность результата изме0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

рения. Устанбвка устройства в исходное состояние после устранения неисправности осуществляется единичным сигналом Исходное состояние на шине 22.

Устройство позволяет измерять время установления выходного сигнала как однополярных цифроаналоговых преобразователей с выходными сигналами положительной или отрицательной полярности, так и биполярных цифро- аналоговых преобразователей. Алгоритм его работы остается таким же, как и в рассмотренных случаях, но при этом изменение выходного сигнала от нулевого значения (или от значения положительной полярности для биполярных цифроаналоговых преобразователей) до значений отрицательной полярности должно восприниматься как его убывание и, наоборот, изменение выходного сигнала от значений отрицательной полярности до нулевого значения (или значения положительной полярности для биполярных цифроаналоговых преобразователей) должно восприниматься как его нарастание.

Для обеспечения возможности измерения времени установления выходного сигнала биполярных цисЬроаналоговых преобразователей эталонный цифроана- логовый преобразователь 5 также должен быть биполярным, что может быть обеспечено путем смещения однополяр- ного диапазона.

Формула изобретения

Устройство для измерения времени установления выходного сигнала аналогового преобразователя, содержащее задающий генератор импульсов, вход которого является шиной Пуск, а выход соединен с входом управления переключателя кодов и через первый формирователь коротких импульсов подключен к входу запуска генератора квантующих импульсов и к входу установки в 1 триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора квантующих импульсов, первые, вторые и третьи выходы задатчика кодов соединены соответственно с соответствующими первыми и вторыми информационными входами переключателя кодов и с соответствующими информационными входами

эталонного цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу блока задания зоны сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым входам первого и второго компараторов, вторые входы которых объединены и являются входной шиной, выходной тиной устройства являются выходы переключателя кодов, второй элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, счетчик, второй формирователь коротких импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет повышения разрешающей способности устройства, в него введены две пересчетные схемы и блок выдачи результата измерения, причем выходы первого и второго компараторов подключены к входам блокирования соответственно первой и второй пересчетных схем, счетные входы

которых подключены к выходу генератор квантующих импульсов, а их выходы соединены через второй элемент И с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого является шиной Исходное состояние, а выход соединен с входом установки в О триггера, вход второго формирователя коротких импульсов подключен к выходу задающего генератора импульсов, а его выход соединен с входом блокирования генератора квантующих импульсов, подключен к первому управляющему входу бло5 ка выдачи результата измерения и через элемент задержки соединен с входом обнуления счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выходы соедн0 нены с соответствующими входами блока выдачи результата измерения, второй управляющий вход которогр подключен к сигнальному выходу счетчика.