Устройство для измерения времени установления выходного напряжения цифро-аналогового преобразователя Советский патент 1978 года по МПК H03K13/32 C06F3/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ. ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЦИФРО-АНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ рамматора поразрядно Соединены со входами эталонного цифро-аналогового преобразователя, при этом один вход триггера еоединен с выходом переключателя, второй его вход соедн-. ней с выходом дополнительного инвертора, а V выход подключен ко входу упомянутого вентиля. Структурная электрическая схема устройства приведена на чертеже. Устройство содержит генератор 1 импульсов, эталонный цифро-аналоговый преобразователь 2, блок 3 дешифрации и индикации, нуль-орган 4, программатор 5, состоящий из задатчиков кодов б-8, блоки логических элементов И 9, 10, инвертор 11, блок логических элементов ИЛИ 12, расширитель 13, инвертор 14, переключатель 15, триггер 16, вентиль J7, квантующий генератор 18, счетчик 19. На чертеже также показан измеряемый цифро-аналоговый преобразователь 20. Принцип работы устройства заключаются в следующем. ;/ В исходном состоянии импульс на выходе .генератора импульсов 1 отсутствует, напряжение на выходе исследуемого цифро-аналогового .преобразователя равно нулю; на выходе нуль-органа 4 установлен «нулевой сигнал, вентиль 17 закрыт «нулевым сигналом триг.гера 16 и импульсы генератора 18 в счетчик 19 не. проходят. При появлении импульса U.,: ге. нёратора импульсов 1, воздействующего на пер. вые входы элементов И первого блока элементов И 9, управляющие сигнальг с первого за. датчика кодов 6, воздействующие на вторые входы эле.ментов И блока эле.ментов И 9 (в f -соответствии с заданной комбинацией Ni), про.ходят через соответствующие элементы ИЛИ блока 12 и воздействуют, на входы исследуе .мого цифро-аналогового преобразователя 20. Напряжение на выходе исследуемого цифроаналогового преобразователя 20 начинает возрастать и с течением вре.мени достигает хстановившегося значения Uf.. После окончания импульса Uia. генератора импульсов 1 на выходе инвертора 11 появляется импульс LjV«,, кото.рый воздействует на первые входы элементов И блока 10, разрешая тем самы.м прохождение управляющих сигналов с задатчика кодов 7, воздействующих на вторые входы элементов И блока 10 (в соответствии с заданной кодовой комбинацией N2), на входы элементов ИЛИ блока 12 и далее на соответствующие входы исследуемого цифро-аналогового преобразователя 20. На выходе исследуе.мого цифро-аналогового преобразователя 20 начинает нарастать напряжение от UN, до Uh-j Время установления этого напряжения расщиряется расширителем 13. С выхода расщирителя 13 выходное напряжение исследуемого цифро-аналогового преобразователя 20 поступает на первый вход нуль-органа 4, на второй вход которого подается напряжение с выхода эталонного цифро-аналогового преобразователя 2, определяю-щее уровель срабатывания нуль-органа 4. При достижении равенства этих напр-яжений, нуль-орган 4срабатывает, т.е.. на его i ыходе появляется «единичный сирпал который перебрасывает триггер 16 из «едиНичного состояния в «нулевое. На выходе триггера 16 появляется «нулевой сигнал, закрывающий вентиль 17 и запрещающий прохождение импульсов генератора 18 в счетчик 19. Счет импульсов генератора 18 прекращается. После окончания действия импульса Ц генератора импульсов 1 напряжение на выходе исследуемого цифро-аналогового преобразователя 20 начинает уменьщаться и с течением вре.мени становится равным . В мо.мент, когда убывающее по экспоненте выходное напряжение исследуемого цифро-аналогового преобразователя 20 становится меныне выходного напряжения эталонного преобразователя 2, нуль-орган 4 опять срабатывает, т.е. на его выходе появляется «нулевой сигнал. С приходом следующего импульса U генератора импульсов 1 происходит процесс установления напряжения от И до UN (и от U до UM после окончания действия импульса С.-) на выходе исследуемого цифро-аналогового преобразователя 20, и работа устройства в целом повторяется. Время установления выходного напряжения исследуемого цифро-аналогового преобразователя 20 определяется, как произведение количества и.мпульсов генератора 18 (подсчитанное счетчиком 19 за промежуток времени t с момента появления импульсов 1 генератора импульсов 1 до момента достижения выходны.м напряжением Ub..x исследуемого цифро-аналогового преобразователя 20 ровня из.мерения Uyp, заданного эталонны.м цифро-ана,1ого1 ы.м преобразователем 2) и периода с.ииованин этих импульсов, разделенное на коэффициент расширения расширителя 13. t - t у с ш - т -где N - количество импульсов генератора 18, подсчитанное счетчиком 19; Ttxii. - период следования импульсов генератора 18; Крое,, - коэффициент расширения расщирителя 13. После окончания каждого цикла измерения рез льтат счета счетчика 19 поступает в блок дешифрации и индикации, где производится его дешифрация и осушесгь 1яется выдача результата в принятых единицах измерения. Для измерения времени установления при нарастании выходного напряжения исследуемого цифро-аналогового преобразователя от значения LV , определяемого кодовой комбинацией NI, до напряжения U//, определяемого кодовой комбинацией N2, в случае если кодовая ко.мбина11ия NI больше кодовой ко.мбинании .NJ5(Ni N2), переключатель 15 устанавливается в другое положение. Далее устройство работает аналогично его работе, при измерении времени установления в случае, описанном выше, с тем лишь отличием, что с помощью эталонного цифро-аналогового преобразователя 2 задается новый требуемый уровень измерения, а переброс триггера 16 осуществляется импульсом с выхода инвертера 14.

При измерении времени установления, когда выходное напряжение исс.тедуемого цифро-аналогового преобразователя убывает от значения , определяемого кодовой комбинацией N2, до значения UN., определяемого кодовой комбинацией NI, устройство работает с тем отличием, что кодовая комбинация NI задается задатчиком кодов 7, а кодовая комбинация N2 задается задатчиком кодов 6.

При измерении времени установления, когда выходное напряжение исследуемого цифро-аналогового преобразователя убывает от значения Ur, до значения UM, .устройство работает с тем отличием, что кодовая комбинация Ni задается задатчиком кодов 7, а кодовая комбинация Nj задается задатчиком кодов 6.

Уровень амплитуды измерения (уровень ера батывания нуль-органа 4) при измерении времени установления как в рассмотренных основных, так и в других случаях, задается выходным напряжением эталонного цифро-аналоговего преобразователя, определяемым входной кодовой комбинацией, задаваемой задатчиком кодов 8. Точность задания уровня амплитуды, до момента достижения которого измеряется время установления выходного напряжения исследуемого цифро-аналогового преобразователя, и точность калибровки нуль-органа 4 (которая производится путем включения младшего разряда эталонного цифро-аналогового преобразователя 2 с помощью задатчика кодов 8), при одинаковом диапазоне выходных напряжений исследуемого и эталонного цифро-аналоговых преобразователей, зависит от соотношения числа разрядов преобразователей.

Кроме точности задания уровня амплитуды измерения и точности калибровки нуль-органа 4, точность измерения времени установления выходного напряжения исследуемого цифро-аналогового преобразователя определяется также числом уровней квантования импульса выходного напряжения на участке его нарастания или убывания. Число уровней квантования выходного напряжения исследуемого цифро-аналогового преобразователя, до момента установления этого напряжения зависит от соотношения времени установления выходного напряжения исследуемого цифро-аналогового преобразователя, коэффициента расширения расширителя и частоты следования импульсов генератора 18, а также от стабильности этой частоты, от стабильности порога срабатывания

нуль-органа 4 и от соотношения частот импульсов генератора импульса 1 и генератора 18.

Формула изобретения

Устройство для измерения времени установления выходного напряжения цифро-аналогового преобразователя, содержаш.ее генератор импульсов, эталонный цифро-аналоговый преобразователь, выход которого соединен с одним из входов нуль-органа, второй вход которого через расширитель соединен с выходом измеряемого цифро-аналогового преобразователя, а выход расширителя соединен через инвертор и непосредственно с переключателем, блок дешиф рации и индикации, входы которого поразрядно соединены с выходами счетчика, вход которого через вентиль соединен с выходом квантующего генератора, отличающееся тем, что, с повышения точности, в него введены программатор, состоящий из трех задатчиков кодов; два блока логических Эv eмeнтoв И,.блок логических элементов ИЛИ, дополнительный инвертор и триггер, причем выходы первого и второго задатчиков соединены с первыми входами соответствующих блоков логических элементов И, выход генератора импульсов соединен со вторыми входами одного из блоков логических элементов И непосредственно, а с вторыми входами второго блока логических элементов И через дополнительный инвертор, выходы блока логических элементов И соединены по разрядно через блок логических элементов ИЛИ со входами измеряемого цифро-аналогового преобразователя, а выходы третьего задатчика кодов программатора поразрядно соединены со входами эталонного цифро-аналогового преобразователя, при этом один вход триггера .соединен с выходом переключателя, второй вход триггера соединен с выходом дополнительного инвертора, а выход триггера подк.-1ючен ко входу упомянутого вентиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Data Conversion Handboock by Donald В. Bruck Hyerid Systems Corporation, First Edition, 1974, c. 2-52.

2. Балашов В. П., Валитов P. А. и др. Автоматизация радиоизмерений. Сов. радио, М., 1966, с. 291.