SU1359755A2 - Устройство дл измерени времени установлени тока на выходе сверхбыстродействующих цифроаналоговых преобразователей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и  вл етс  усовер- шенствованием известного устройства по авт.св. № 1200203.

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - пример оптимального выполнени  генера- тора импульсов; на фиг. 3 - временна  диаграмма работы устройства; на фиг. 4-6 - примеры реализации первого и второго управл емых генераторов тока и устройства выборки и хранени  след щего типа соответственно.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, фильтр 2 нижних частот, истоковый повторитель 3, осциллограф 4j первый и второй управл емые гене- раторы 5 и 6 тока, устройство 7 выборки и хранени  след щего типа, ключ 8, генератор 9 вытекающего тока, генератор 10 вытекающего тока, регулируемую задержку 11, диоды 12-15 Шоттки -25 пр жени , размах которых ограничива- и резисторы 16 и 17. Входна  и выход- етс  диодами 12 и 13 до величины

и(0,6-0,9)В. Дл  дальнейшего уменьшени  выбросов напр жени , поступающего на второй вход осциллографа 4,

на  шины устройства подключены соответственно к выходной и входной шинам контролируемого цифроаналогового преобразовател  (ЦАП) 18.

Генератор 1 импульсов содержит генератор 19 опорной частоты, делители 20 и 21 частоты, инвертор 22, элемент ИЛИ 23 и элемент ИЛИ-НЕ 24.

Устройство работает следую1чим образом .

В исходном состо нии при выходном напр жении U, генератора 1 равном логической единице, подаваемом на входную гаину ЦАП 18, выходной ток

35

30 используетс  фильтр 2, на выходе которого размах напр жени  Ug уменьшен за счет ограниченной полосы пропускани  последнего.

Дл  регулировки момента переключени  диодов 14 и 15 (т. Ъ на фиг. 3) используетс  регулируема  задержка 11, а ДЛЯ разв зки выходного сопротивлени  фильт ра 2 и входной емкости осциллографа 4 используетс  повторитель 3. Измер   по осциллографу ин- tepвaл времени tj. от середины среза сигнала U на входе ЦАП (т. а на фиг. З) до момента установлени  напр жени  Ug на втором входе осциллографа с заданной относительной поI , ЦАП имеет значение I, д., равное току 1 генератора 10, токи 1 и 1; генераторов 5 и 6 равны нулю. В атом состо нии ключ 8 разомкнут и диод

15закрыт положительным потенциалом Ujj, на его катоде, а диод 14 открыт и через него ток 1 проходит на выход ЦАП 18. В результате вычитани  тока 1(nQu из тока 1 на резисторе

16удерживаетс  нулевое напр жение. При формировании перепада выходного напр жени  U, генератора 1 от единицы к нулю синхронно с изменением выходного тока I, от значени  к значению выходного тока смеог

щени  нул  1, замыкаетс  ключ 8 и отрицательным напр жением U, образующимс  при прохождении тока 1 генератора 9 через резистор 17, диод

52

открываетс , диод 14 закрьтаетс ,и с этого момента ток 1 генератора 10 проходит через диод 15 на вход гене-, ратора 9, а за счет разностных токов 1.-1,, через резистор 17 на катоде диода 15 устанавливаетс  отрицательное напр жение U4 , достаточное дл  поддержани  его в открытом состо нии.

Благодар  тому, что синхронно с

формированием перепада выходного тока I, ЦАП 18 от IfHOk ° помощью диодов 14.и 15 осуществл етс  переключение направлени  протекани  тока 1, исключаетс  долговременна  перегрузка осциллографа 4, у которого к второму входу, подключенному через фильтр 2 и повторитель 3 к выходу ЦАП установлен коэффициент отклонени  2- 5 мВ/см. Однако при формировании перепада выходного тока I, ЦАП от 1(„дц к 1° и переключении диодов 14 и 15 на резисторе 16 формируютс  выбросы на

используетс  фильтр 2, на выходе которого размах напр жени  Ug уменьшен за счет ограниченной полосы пропускани  последнего.

Дл  регулировки момента переключени  диодов 14 и 15 (т. Ъ на фиг. 3) используетс  регулируема  задержка 11, а ДЛЯ разв зки выходного сопротивлени  фильт ра 2 и входной емкости осциллографа 4 используетс  повторитель 3. Измер   по осциллографу ин- tepвaл времени tj. от середины среза сигнала U на входе ЦАП (т. а на фиг. З) до момента установлени  напр жени  Ug на втором входе осциллографа с заданной относительной погрешностью установлени  (т. е на фиг. 3) и учитыва  задержки t в фильтре 2 и t в повторителе 3, можно определить врем  установлени  напр жени  1)3 на резисторе 16 и выходкого тока I, ЦАП 18 с заданной относительной погрешностью.

После переключени  ЦАП на его выходе устанавливаетс  ток 1, представл ющий собой статическую погрешность ЦАП при нулевом коде на входе ЦАП. Ток I, формирует напр жение Uj на резисторе 16. Напр жение смещени  и дрейф напр жени  смещени  повторите 1

л  3 совместно с напр жением IJ° создают на втором входе осциллографа напр жение и , которое ограничивает тоность измерени  времени установлени  выходного тока I, ЦАП, дела  невозможным измерение малых отклонений выходного тока ЦАП от установившегос  значени . Дл  повышени  точности измерени  используютс  управл емые ге- нераторы 5 и 6 тока и устройство 7 выборки и хранени .

Управл емый генератор 5 тока (фиг. 4) вьтолнен на двух последовательно соединенных операционных уси- лител х, охваченных отрицательной обратной св зью, и шести резисторах.

- k

К,-Кг

В а г;

R.

При этом ток

R4

-

Управл емый генератор 6 тока (фиг, 5) выполнен на операционном усилителе с отрицательной обратной св зью и четырех резисторах. При э

ток

и

й;

R, Кг т5 р 4 RI

Устройство 7 выборки и хранени  следующего типа (фиг. 6) содержит генератор импульсов, ЦАП, реверсивный счетчик, компаратор, инвертор и два элемента И,

При поступлении на устройство выборки и хранени  управл ющего сигнала сигналы с генератора импульсов в зависимости от выходного напр жени  компаратора проход т на вход либо пр мого, либо обратного счета реверсивного счетчика, выходным кодом которого управл етс  ЦАП. Состо ние выхода компаратора зависит от напр жени  на неинвертирующем входе. В течение управл ющего иъшульса на выходе ЦАП устанавливаетс  напр жение, которому соответствует напр жение

и, ;, близкое к нулю на входе устрой-

ства выборки и хранени  (напр жение на неинвертирзпощем входе компарато- ра).

Фронт импульса напр жени  U на втором выходе генератора 1 задержан относительно среза импульса напр же- ни  и, на первом выходе на интервал времени t,tj, где t - врем  установлени  напр жени  Ug .на выходе повторител  3. В течение,импульса напр жени  и в соответствии с выходны напр жением U° повторител  3 измен етс  выходное напр жение устройства 7 выборки и хранени , задающее ве

55

По окончании

4

ЛИЧИНЫ токов 1ц. и Ij-, импульса напр жени  U, на выходе генератора 5 устанавливаетс  ток 1. , которьш сохран етс  неизменным до слдующего импульса напр жени  И . Разностным током

i,-ir

на резисторе 16

создаетс  напр жение U, отличающеес  от напр жени  U° на величину U, Напр жение U, равно по величине напр жению смещени  и дрейфу напр жени  смещени  повторител  3, но имеет противоположную пол рность, поэтому выходное напр жение повторител  принимает нулевое значение. Таким образом , при повторении сигналов U.j,

следующих за сигналами U,-, изменение

тт°-г о

напр жени  Ц, создаваемого током 1

на резисторе 16, дрейф напр жени  смещени  повторител  3 отслеживаютс  с помощью устройства 7 выборки и хранени  и генератора 5, поэтому не вли ют на измерение времени установлени  выходного тока I, ЦАП при его

5

изменении от

- нач

0

Управл емый гененатор 6 тока используетс  дл  поддержани  нулевого напр жени  U на резисторе 16 при включенном ЦАП. В соответствии с вы- ходнь м напр жением устройства 7 выборки и хранени  на выходе генератора 6 формируетс  ток 1., по величине равньш току 1 генератора 5, но имеющий противоположное направление. При единичном коде на входной шине 5 ЦАП ключ 8 разомкнут, диод S5 закрыт, диод 14 открыт, а разностный ток ()-( равен нулю, на резисторе 6 удерживаетс  нулевое напр жение и,. При нулевом коде на входной вшне ЦДП ключ 8 замкнл т, диод 15 открыт, диод 14 закрыт, ток I j-вы0

читаетс  из 1, а разностный ток -1у проходит .через диод 15 на вход

генератора 9.

0

Б результате введени  первого управл емого генератора тока и уст рой- ства выборки и хранени  след щего типа устранено вли ние .выходного тока смещени  нул  1° ЦАП и его изменени 

(статические погрешности 1Щ1),напр жени  смещени  и дрейфа напр жени  смещени  истокового повторител  3 (статические погрешности устройства 5 измерени  времени установлени ) на точность измерени  времени установлени , а за счет введени  второго управл емого -генератора тока устран етс  вли ние первого генератора тока на

1359755®

процесс измерени  поддержанием нуле- р  ть врем  установлени  пор дка 40- вого напр жени  Uj при единичном ко- ,50 не при погретности установлени  де на входах ЦАП, что позвол ет иэме- тока менее 0,1% от полной шкалы.

и§

Р

ив,

иг

fJff Ue

i

.0

Ь

t

твт ч

фие.З

6/4

(pus.4U т

сриг.5

5

6151/48

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул.. Проектна , 4

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ. ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ ТОКА НА ВЫХОДЕ СВЕРХБЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ по авт.св.

№ 1200203, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два управляемых генератора тока и устройство выборки и хранения следящего./ типа, информационный вход которого соединен с выходом истокового повторителя,управляющий вход - с вторым выходом генератора импульсов, а выход - с входами первого и второго управляемых генера торов тока, выход первого из которых подключен к входу фильтра нижних частот, а выход второго - к аноду первого диода Шоттки.

2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что генератор импульсов выполнен на генераторе опорной частоты, двух делителях частоты, инверторе, элементе ИЛИ и элементе ИЛИ-HE, выход которого является вторым выходом генератора импульсов, первый вход подключен к выходу элемента ИЛИ, а второй вход - к выходу первого делителя частоты, который является первым выходом генератора импульсов, причем выход генератора опорной частоты соединен с входом второго делителя частоты и через инвертор - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с входом первого делителя частоты и подключен к выходу второго делителя частоты, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ.