Устройство для измерения динамических характеристик быстродействующих цифроаналоговых преобразователей Советский патент 1992 года по МПК H03M1/10 

Предлагаемое изобретение относится к цифроаналоговой технике.

Устройство может быть использовано для исследований образцов ЦАП при изготовлении, а также при входном и выходном контроле изготовителями и потребителями ЦАП.

Известно устройство для измерения динамических характеристик ЦАП, содержание датчик кодов, двойной компаратор, источник напряжений и осциллограф 1.

Однако оно предназначено для определения времени установления выходного напряжения ЦАП на заданном уровне и не

позволяет исследовать процесс в любой его точке.

Известно устройство для измерения динамических характеристик быстродействующих ЦАП, содержащее датчик кода выходы которого являются выходной шиной, генератор импульсов, управляемый ис- точник опорного напряжения, вход которого является первой входной шиной, а выход соединен с первым входом сумматора, управляемый делитель, управляющий вход которого является второй входной шиной, а выход подключен к второму входу сумматора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход котоXI

О (Л 00 Ч) О

рого является третьей входной шиной, и осциллограф 2.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения динамических характеристик быстродействующих ЦАП из-за погрешности компаратора, обусловленной конечностью времени восстановления компаратора после перегрузки. При измерении колебательных процессов на выходе ЦАП требуется многократное срабатывание и восстановление компаратора устройства в течение одного периода сигнала, что приводит к значительным погрешностям измерений в известном устройстве.

Таким образом, целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения динамических характеристик быстродействующих ЦАП, содержащее датчик кода, выходы которого являются выходной шиной, генератор импульсов, управляемый источник опорного напряжения, вход которого является первой входной шиной, а выход соединен с первым входом сумматора, управляемый делитель, управляющий вход которого является второй входной шиной, а выход подключен к второму входу сумматора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является входной шиной, и осциллограф, введены ЦАП вертикальной и ЦАП горизонтальной развертки записи, счетчик вертикальной и счетчик горизонтальной развертки записи, блок строб-развертки, делитель частоты, два формирователя, блок памяти, мультиплексор, преобразователь уровней напряжения, ЦАП ветикальной и ЦАП горизонтальной развертки считывания и счетчик вертикаль- ной и счетчик горизонтальной развертки .считывания, вход первого из которых объединен с входом счетчика вертикальной развертки записи и с входом делителя частоты и соединен с выходом генератора им- пульсов, первый выход подключен к входу счетчика горизонтальной развертки считывания, выходы которого соединены с входами ЦАП горизонтальной развертки считывания, и старшими разрядами первых входов мультиплексора, младшие разряды которых объединены с входами ЦАП вертикальной развертки считывания и подключены к выходам счетчика вертикальной развертки считывания, выходы ЦАП верти- кальной и горизонтальной развертки считывания подключены к входам вертикального и горизонтального отклонения осциллографа соответственно, первый выход счетчика вертикальной развертки записи соединен с

входом счетчика горизонтальной развертки записи, выходы которого подключены к входам ЦАП горизонтальной развертки записи и к старшим разрядам вторых входов мультиплексора, младшие разряды которых объединены с входами ЦАП вертикальной развертки записи и подключены к входам счетчика вертикальной развертки записи, выход ЦАП вертикальной развертки записи соединен с вторым входом управляемого делителя напряжения, выход ЦАП горизонтальной развертки записи подключен к входу блока строб-развертки, первый выход которого соединен с входом датчика кода, а второй - с стробирующим входом компаратора, выход которого подключен к первому входу блока памяти, выход которого через преобразователь уровней соединен с входом подсвета осциллографа, выход делителя частоты подключен к входам формирователей, выход первого из которых соединен с вторым входом блока памяти, выход второго - с третьим входом мультиплексора, выходы которого подключены к третьим входам блока памяти.

В процессе проработки научно-технической и патентной литературы не удалось обнаружить технических решений, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими предлагаемое техническое решение от прототипа.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

На фиг.1 приведена функциональная схема предложенного устройства.

Предлагаемое устройство содержит датчик 1 кода, генератор 2 импульсов, управляемый источник 3 опорного напряжения, сумматор 4, управляемый делитель 5 напряжения, компаратор 6, осциллограф 7, ЦАП 8 и 9 вертикальной и горизонтальной развертки записи, счетчики 10 и 11 вертикальной и горизонтальной развертки записи, блок 12 строб-развертки, делитель 13 частоты, формирователи 14 и 15, блок 16 памяти, мультиплексор 17, преобразователь 18 уровней напряжения, ЦАП 19 и 20 вертикальной и горизонтальной развертки считывания и счетчики 21 и 22 вертикальной и горизонтальной развертки считывания. Выходы датчика 1 кода являются первой выходной шиной 23 устройства. Управляющие входы источника 3 опорного напряжения и управляемого делителя 5 напряжения являются первой 24 и второй 25 входными шинами. Выход источника 3 соединен с первым входом сумматора 4, второй вход которого подключен к выходу делителя 5. Выход делителя 5 соединен с первым входом компаратора 6, второй вход которого является третьей входной шиной 26. Вход счетчика 21 объединен с входом делителя 13 частоты и соединен с выходом генератора 2 импульсов, первый выход подключен к входу счет- чика 22 горизонтальной развертки считывания, выходы которого соединены с входами ЦАП 20 горизонтальной развертки считывания, и старшими разрядами первых входов мультиплексора 17, Младшие разряды первых входов мультиплексора 17 объединены с входами ЦАП 19 вертикальной развертки считывания и подключены к вторым выходам счетчика 21 вертикальной развертки считывания. Выходы ЦАП 19 и 20 вертикальной и горизонтальной развертки считывания подключены к входам вертикального и горизонтального отклонения осциллографа 7 соответственно. Первый выход счетчика 10 вертикальной развертки записи соединен с входами счетчика 11 горизонтальной развертки записи, выходы которого подключены к входам ЦАП 9 горизонтальной развертки записи и к старшим разрядам вторых входов мультиплексора 17. Младшие разряды вторых входов мультиплексора 17 объединены с входами ЦАП 8 вертикальной развертки записи и подключены к выходам счетчика 10 вертикальной развертки записи. Выход ЦАП 8 вертикальной развертки записи соединен с вторым входом управляемого делителя 5. Выход ЦАП 9 горизонтальной развертки записи подключен к входу блока 12 строб-развертки, первый выход которого соединен с входом датчика 1 кода, а второй - с стробирующим входом компаратора 6. Выход компаратора 6 подключен к первому входу блока 16 памяти, выход которого через преобразователь 18 уровней соединен с входом Z подсвета осциллографа 7, Выход делителя 13 частоты подключен к входу счетчика вертикальной развертки считывания и к входам формирователей 14 и 15, выход первого из которых соединен с вторым входом блока 16 памяти, выход формирователя 15 - с третьим входом мультиплексора 17, выходы которого подключены к третьим входам блока 16 памяти.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый ЦАП 27 подключается с помощью шин 28 входного кода к выходным шинам 23 устройства, Выходная шина 29 ЦАП 27 подключается к входной шине 26 устройства.

Измерение динамических параметров (времени установления выходного напряжения, времени задержки, задержки распространения и др.) осуществляется в

предложенном устройство по теневому изображению, которое образуется на экране осциллографа и является отображением исследуемого переходного процесса.

В устройстве экран осциллографа условно разбит на К участков (где К N-M), образованных N столбцами и М строчками, причем М 2Ш, где m - число разрядов счетчиков 10, 21 и ЦАП 8, 19 вертикальной

0 развертки, а N 2П, где п - число разрядов счетчиков 11,22 и ЦАП 9,20 горизонтальной развертки.

С выхода ЦАП 8 вертикальной развертки записи пилообразный ступенчатый сиг5 нал поступает на вход управляемого делителя 5, где изменяется его масштаб в соответствии с масштабом входного сигнала. Выходной сигнал делителя 5 складывается с напряжением источника 3 для

0 смещения начала измерения динамических характеристик ЦАП 27, на требуемый уровень напряжения, Сигнал с выхода ЦАП 9 горизонтальной развертки записи поступает на вход блока 12 ст роб-развертки, в кото5 ром формируются управляющие сигналы для датчика 1 кода и компаратора 6. По сигналу первого блока 12 на вход исследуемого ЦАП 27 поступают с выходов датчика 1 - кода чередующиеся две комбинации кодов

0 LI и . По сигналу с второго выхода блока

12 строб-развертки на вход стробирования

компаратора 6 поступает сигнал с перемен ной задержкой относительно управляющего

сигнала с первого выхода блока 12, что по5 зволяет определить результат сравнения входных сигналов компаратора 6 в момент подачи строба от 0 до N. Результат сравнения с выхода компаратора 6 записывается в блок 16 памяти.

0На втором этапе работы устройства сигналы с счетчиков 21 и 22, поступая на входы ЦАП 19 и 20, выводят луч осциллографа в строго определенное место, где он образует (или нет) яркую точку, в зависимости от сиг5 нала значения в блоке 16 памяти, Преобразователь 18 уровней напряжения служит для согласования уровней на выходе блока 16 памяти с требуемыми уровнями на входе подсвета осциллографа 7.

0 Так как работа устройства по I и II этапа проводится одновременно, в устройстве используется мультиплексор 17, который подключает попеременно входы адресной шины блока 16 памяти то к счетчикам 10, 11

5 записи, то к счетчикам 21, 22 считывания. Частота работы блока 16 памяти определяется делителем 13, а соотношение временных интервалов запись/считывание/ параметрами формирователей 14 и 15. Для получения изображения хорошего качества

частота считывания выбирается более высокой, чем частот записи.

При этом изображение на осциллографе 7 представляет собой, как и в известном устройстве, растр прямоугольной формы, который состоит из К точек (святящихся или нет в зависимости от исследуемого сигнала). Так как число К достаточно велико (при п 6, a m 5 К 2е- 25 - 211 2000), то образуется теневое изображение исследуемого переходного процесса. Длительность исследуемого участка выбирается установкой выбора соответствующих постоянных в блоке 12 строб-развертки (см. фиг.2), состоящем из аналоговых сумматоров 30, компараторов 31 и генератора 32 пилообразного напряжения. Работа и устройство блока 16 строб-развертки аналогична работе и устройству блоков строб-развертки в стробоскопических осциллографах и поэтому здесь не описывается 3.

В заявленном устройстве максимальная точность измерения динамических характеристик, как и в известном, определяется компаратором 6, но за счет введения новых блоков и связей удалось избежать вторичного срабатывания компаратора 6 в течение одного периода входного сигнала, что резко увеличивает точность (или пределы) измерения динамических характеристик за счет снижения требований к быстродействию компаратора б (допускает длительное восстановление после перегрузки).

По данному техническому предложению на предприятии изготовлен макет, который прошел лабораторные испытания.

Введенные блоки конструктивно просты и широко используются в различных радиоэлектронных устройствах. Формирователи 14 и 15 представляют собой последо- .вательное соединение двух одновиб- раторов. Преобразователь уровней 18 - один транзисторный ключевой каскад.

Формула изобретения Устройство для измерения динамических характеристик быстродействующих цифроаналоговых преобразователей, содержащее датчик кода, выходы которого являются выходной шиной, генератор импульсов, управляемый источник опорного напряжения, вход которого является первой входной шиной, а выход соединен с первым входом сумматора, управляемый делитель напряжения, управляющий вход которого является второй входной шиной, а выход подключен к второму входу сумматора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого

является третьей входной шиной, осциллограф, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены цифроаналоговый преобразователь

вертикальной развертки записи, цифроаналоговый преобразователь горизонтальной развертки записи, счетчик вертикальной развертки записи, счетчик горизонтальной развертки записи, блок строб-развертки,

0 делитель частоты, два формирователя, блок памяти, мультиплексор, преобразователь уровней напряжения, цифроаналоговый преобразователь вертикальной развертки считывания, цифроаналоговый преобразо5 ватель горизонтальной развертки считывания, счетчик горизонтальной развертки считывания и счетчик вертикальной развертки считывания, вход которого объединен с входом делителя частоты и соединен с выхо0 дом генератора импульсов, первый выход подключен к входу счетчика горизонтальной развертки считывания, выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя гори5 зонтальной развертки считывания и старшими разрядами первых информационных входов мультиплексора, младшие разряды которых объединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразо0 вателя вертикальной развертки считывания и подключены к соответствующим вторым выходам счетчика вертикальной развертки считывания, выходы цифроаналогового преобразователя вертикальной развертки

5 считывания и цифроаналогового преобразователя горизонтальной развертки считывания подключены к входам вертикального и горизонтального отклонения осциллографа соответственно, первый выход счетчика

0 вертикальной развертки записи соединен с входом счетчика горизонтальной развертки записи, выходы которого подключены к соответствующим входам цифроаналогового преобразователя горизонтальной разверт5 ки записи и к старшим разрядам вторых информационных входов мультиплексора, младшие разряды которых объединены с входами цифроаналогового преобразователя вертикальной развертки записи и под0 ключены к соответствующим вторым входам счетчика вертикальной развертки записи, выход цифроаналогового преобразователя вертикальной развертки записи соединен с вторым входом управляемого делителя, вы5 ход цифроаналогового преобразователя горизонтальной развёртки записи подключен к входу блока строб-развертки, первый выход которого соединен с управляющим входом датчика кода, а второй - со стробирующим входом компаратора, выход

которого подключен к информационному входу блока памяти, выход которого через преобразователь уровней соединен с входом подсвета осциллографа, выход делителя частоты подключен к входу счетчика вертикальной развертки записи и к входам

первого и второго формирователей, выход первого из которых соединен с входом запись-считывание блока памяти, выход второго - с адресным входом мультиплексора, выходы которого подключены к соответствующим адресным входам блока памяти.

Изобретение относится к цифроанало- говой технике, в частности к измерителям динамических характеристик (времени установления выходного напряжения, времени задержки, задержки распространения и др.) ЦАП. Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность измерения при исследованиях ЦАП, выпускаемых промышленностью. Выходной код датчика 1 кода поступает на вход испытуемого ЦАП 27. Напряжение, образующееся на выходе ЦАП 27, сравнивается на компараторе 6 с напряжением сложной формы, формирующимся на выходе сумматора 4 из постоянного напряжения источника 3 и пилообразного напряжения управляемого делителя 5 и ЦАП 8 вертикальной развертки записи. Из сигнала ЦАП 9 горизонтальной развертки записи в блоке 12 стробразвертки формируется стробсигнал для компаратора. Выходной сигнал компаратора 6 записывается с помощью счетчиков 10 и 11 и мультиплексора 17 в блок 16 памяти. Информация об исследуемом процессе считывается из блока памяти с помощью счетчиков 21 и 22 и отображается на экране осциллографа 7 с помощью ЦАП 19, 20. 2 ил. Ј