Измеритель динамических параметров компараторов Советский патент 1977 года по МПК G04F10/00 

1

Изобретение относится к измерительной и импульсной технике и может использоваться для измерения динамических параметров компараторов.

Известно устройство для измерения динамических параметров (время задержки включения, время задержки выключения и время стробирования) компараторов Г.

Однако известное устройство обладает рядом недостатков: ручное управление, низ кая точность измерения, большое время измерения, обусловленное ручными операциями.

Цель изобретения - повысить точность измерения и быстродействие устройства.

Это достигается тем, что в измеритель динамических параметров компараторов, содержащий генератор импульсов опорной частоты, два резистора, источник опорного напряжения, генератор строб-импульсов, первый выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого подключен к резистору нагрузки, дополнительно введены операционный усилитель, запоминающее устройство, два пероговых устройства, элемент ИЛИ, RS -триггер, преобразователь масщтаба времени, элемент И, счетчик импульсов, программное устройство управления, два двухвходовых элтронных ключа, первые входы которых соединены с источником постоянного напряжения, а выходы двухвходовых электронных ключей соединены через резисторы с общей шиной устройства и через реле с первым выходом программного устройства управления и со вторым и третьим входами компаратора, второй: вход которого соединен с выходом операционного усилителя, один из входов которого связан с выходом источника опорного напряжения, а другой вход операционного усилителя через запоминающее устройство соединен с выходом компаратора и со входами двух пороговых устройств, выходы которых 4epei3 элемент ИЛИ подключены к одному из входов PS - триггера, выход - триггера соединен через преобразователь масштабного времени с одним из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу генератора импульсов опорной частоты, а выход элемента И подключен ко входу счетчика импульсов, при этом другой входВЗтриггера соединен со вторым выходом генератора строб-импульсов, один из входов которого подключен к второму выходу программного устройства управления и ко второму входу первого электронного ключа, другой вход генератора строб-импульсов соединен с третьим выходом программного устройства управления, четвертый выход которого подключен ко второму входу второго электронного ключа, а пятый выход программного устройства управления соединен с четвертым входом компаратора. На чертеже приведена функциональная схема измерителя динамических параметров компараторов. Устройство содержит компаратор 1, наг руженный на нагрузку 2. Входы через контакты реле 3 подключены к опорным резис торам 4, 5 и ко входам двухвходовых элек тронных ключей 6 и 7. Один из входов ключей 6, 7 через резисторы 8 и 9 подключен к источнику 10 стабильного постоя ного напряжения. Операционный усилитель 11, на вход которого подключено опорное напряжение Ug другим входом через запоминающее устройство 12 соединено с выходом компаратора 1. Выход уси,лителя 11 через резистор 13 подключен к первому входу компаратора 1. Выход компаратора 1 подключен ко входам пороговых устройств 14 и 15, а выходы последних ч рез элемент ИЛИ 16 подключены к первом входу RS - триггера 17. Выход триггера 1 подключен к преобразователю масштаба времени 18 и входу элемента И 19. Другой вход элемента 19 подключен к генератору опорной частоты 2О, а выход элемента 19 - к счетчику 21. Вход ключа 6 подклю чен к первому выходу генератора 22 тестсигналов. Второй выхор генератора 22 под ключен ко второму входу RS - триггера и третий выход генератора 22 - ко входу ге нератора стробирования строб компаратора 1. Синхронизацию работы блоков обес печивает программное управляющее устройство 23. С отдельных выходов устройства 23 управляется ключ 7 И подаются питающие напряжения на компаратор 1. Рассмотрим работу устройства. До момента измерения времени включения i программное устройство 23 обеспечивает положение контактов реле 3. При этом ключи 6 и 7 закрыты и на входы компаратора подаются нулевые напряжения, а на вход генератора стробирования-постоянное напряжение. При этом работает система автоматической балансировки компаратора. Выходное напряжение последнего сравниватся усилителем 11 с опорным напряжени- мПо. Усилитель 11 вырабатывает сигнал рассогласования, воздействующий через езистор 13 на вход компаратора 1, что приводит к его автоматической балансировке. Спустя время, достаточное для балансировки, программное устройство включает ключ 7 (момент времени {/ ) и на его выходе устанавливается опорное напряжение -Е„Р.,/Р, (1) а оа при Rj, т Компаратор при этом переключается в состояние логического О на выходе. Спустя время t,. , необходимое для завершения переходного процесса переключения компаратора (момент t-) программное устройство запускает генератор тест-сигналов 22. Этот генератор вырабатывает импульсы с малой длительностью фронта ( « 1 НС ). Эти импульсы включают TJSтриггер 17 и электронный ключ 6. На выходе ключа 6 появляется скачок с амплитудойи.Е.,,/, (2) Г 01 , при Длительность фронта этого скачка также не превышает 1 не (для этого ключ 6 выполнен на сверхбыстродействующих диодах Шоттки). При Up U(,f, компаратор начинает переключаться в состояние логической 1 на выходе и его выходное напряжение начинает расти. Спустя время включения д это напряжетние достигает заданного уровняи ор ( в данном случае это пороговое напряжение переключения последующей за компаратором логической микросхемы, на работу с которой он рассчитан). Момент tj фиксируется быстродействующим пороговым устройством 14 ( вьшолнено на лавинном транзисторе). Через элемент ИЛИ 16 импульс с выхода поргового устройства 14 поступает на входРЯ- триггера 17 и возвращает его в исходное состояние. Таким образом, на выходе быстродействующего триггера 17 (вьшолнен на туннельном диоде) формируется интервал времени включения tfj . Поскольку этот интервал составляет (2О-2ОО не), то для упрощения счетчика 21 в устройство введен преобразователь масштаба времени, обеспечивающий расширение интервала i° в заданное число раз (в нашем случае в ЮО раз), Расширенный интервал времени измеряет ся путем подсчета числа импульсов генератора 20, прошедших через элемент 19. Подсчет осуществляется счетчиком 21.

Аналогично происходит измерение времени выключения. В этом случае программно

устройство 23 переключает контакты реле 3 и входы компаратора меняются местами. При измерении i,. выходное напряжеаД

ние компаратора меняется от уровня логической 1 до порогового и . Момент равенства фиксируется пороговым устрой- ством 15.

При измерении времени стробирования программное устройство вначале включает оба ключа 6 и 7, а реле устанавливается в положение, соответствующее измерению времени включения. При этом на входе (+) компаратора устанавливается уровень U у., на входе (-) - уровень , а на вход генератора стробирования вместо постоянного напряжения подается импульс стробирования, вырабатываемый также генератором 22. Время роста выходного напряжения до порогового уровня (Ьстроб

меряется аналогично времени t д включения

Весь цикл измерений каждого параметра не превышает 15 мкс. За это время благодаря включению аналогового запоминающего устройства 12 с соответствующей постоянной времени компаратор сохраняет балансировку.

Кроме того, программное устройство обеспечивает подачу питающего напряжения на компаратор лишь на время проведения всех вспомогательных и основных операций ( 1 с).

Формула изобретения

Измеритель динамических параметров компараторов, содержащий генератор импульсов опорной частоты, два резистора, источник опорного напряжения, генератор строб-импульсов, первый выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого подключен к резистору нагрузки, отличающийся тем.

что, с целью повышения точности измерения и быстродействия устройства, в него дополнительно введены операционный усилитель, запоминающее устройство, два пороговых устройства, элемент ИЛИ,TJS-триггер, преобразователь масштаба времени, элемент И, счетчик импульсов, программно устройство управления, два двухвходовых электронных ключа, первые входы которых соединены с источником постоянного напряжения, а выходы двухвходовых электронных ключей соединены через резисторы с общей шиной устройства и через реле с первым выходом программного устройства управления и со вторым и третьим входами компаратора, второй вход которого соединен с выходом операционного усилителя, один из входов которого связан с выходом источника опорного напряжения, а другой вход операционного усилителя через запоминающее устройство соединен с выходом компаратора и со входами двух пороговых устройств, выходы которых через элемент ИЛИ подключены к одному из входов RS- триггера, выход TJS - триггера соединен через преобразователь масштаба времени с одним из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу генератора импульсов опорной частоты а выход элемента И подключен ко входу счетчика импульсов, при этом другой входТ 3 - триггера соединен со вторым выходом генератора строб-импулсов, один из входов которого подключен к второму выходу программного устройства управления и ко второму входу первого электроного ключа, другой вход генератора стробимпульсов соединен с третьим выходом программного устройства управления, четвертый выход которого подключен ко второму входу второго электронного ключа, а пятый выход программного устройства управления соединен с четвертым входом компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1 Электронная промышленность № 8, 1975, с. 54-56.