SU1432776A1 - Устройство дл измерени времени установлени цифроаналогового преобразовател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  времени установлени  цифроаналоговых преобразователей. Цель изобретени  - повышение надёжности, точности и быстродействи . Устройство дл  измерени  времени установлени  цифроаналоговых преобразователей содержит блок 1 управлени , регистры 2,3 коммутатор 4,формирователь 5 порогового напр жени , цифроаналоговый преобразователь 6 и сумматор 7, ключ 8, интегратор 9, компараторы 10, 1-1, генератор 12 пилообразного напр жени , третий компаратор 13, формирователь 1Д строб-импульса, элементы задержки 15, 16, счетчики 17,18, элемент И 19, компаратор 20 кодов, элемент ЗАПРЕТ 21, триггеры 22,23, измеритель 24 временных интервалов и контролируе - мый цифроаналоговый преобразойатель 25. Формирователь 5 порогового напр жени  выполнен на двух счетчиках и цифроаналоговом преобразователе. Блок 1 управлени  выполнен на генераторе импульсов, делителе частоты, триггере, формирователе короткого импульса и элементе И. Введение элементов задержки 15,16 и элемента И 19 позволило повысить надежность результатов измерени , повышение точности достигнуто за счет введени  цифроаналогового преобразовател  6, а введение компаратора 20 кодов и применение двухступенчатого (грубого и точного) процесса измерени  позволили повысить быстродействие устройства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. ii 3l (О 4i 00 to ч О)

Description

Изобретение относитс  к автома - тике и измерительной технике и предназначено дл  измерени  времени установлени  цифроаналоговых преобра- зователей.

Цель изобретени  - повьшение надежности , точности и быстродейстВИЯ .

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства; на фиг.2 - структурна  схема формировател  порогового напр жени ; на фиг.З - структурна  схема блока управлени ; на фиг.4 - временные диаграммы, иллюст- рирующие работу блока управлени  уст ройством.

Устройство (фиг.1) дл  измерени  времени установлени  цифроаналогово- го преобразовател  содержит блок 1 управлени , регистры 2 и 3, коммутатор 4, формирователь 5 порогового напр жени , цифроаналоговый .преобразователь 6, сумматор 7, ключ 8, ин тегратор 9, компараторы 10 и 11, генератор 12 пилообразного напр жени третий компаратор 13, формирователь 14 короткого импульса, элементы 15 и 16 задержки, счетчики 17 и 18, элемент И 19, компаратор 20 кодов, эле- мент ЗАПРЕТ 21, триггеры 22 и 23, измеритель 24 временных: интервалов и контролируемый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 25.Формирователь 5 порогового напр - жени  (фиг.2) выполнен на двух счет- чиках 26 и 27 и цифроаналоговом преобразователе 28. Блок 1 управлени  (фиг.З) выполнен на генераторе 29 импульсов , делителе 30 частоты, триг- гере 31, формирователе 32 короткого импульса и элементе И 33.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

В исходном состо нии к входам контролируемого ЦАП 25 через коммутатор 4 подключен код регистра 2. Предварительно в регистры 2 и 3 занос тс  конечный N и начальный N,, коды соответственно. Выходной сиг}1ал ЦАП 6 поступает на вьиитающий вход сумматора 7, компенсиру  установившийс  сигнал ЦАП 25. В исходном состо нии сигналом с первого выхода блока 1 управлени  замкнут ключ 8 и нескомпенсированный остаток сигнала ЦАП 25 компенсируетс  с помоицэЮ интегратора 9. В момент начала измер е- ни  сигналом блока 1 управлени  Kjno4

8 размыкаетс , интегратор 9 переводитс  в режим хранени , а коротким импульсом с второго выхода блока управлени  обнул ютс  счетчики 17 и 18 триггер 22, а формирователь 5 устанавливаетс  в состо ние максимального порогового уровн . В режиме измерени  на третьем выходе блока управлени  периодически формируютс  им- пуль сы, подключающие через коммутатор 4 к входам ЦАП 25 начальный код N, регистра 3. Длительность этих импульсов , определ ет врем  подключени  начального кода и выбираетс  в соответствии с техническими услови ми на измерение времени установлени  конкретного типа ЦАП, а период их следовани  выбираетс  больше ожидаемого времени установлени . По окончании импульса на третьем выходе блока 1 управлени  на входах контролируемого ПАП происходит смена кодов

N.

N., начинаетс  контролируемый

переходной процесс. Одновременно запускаетс  генератор 12 пилообразного напр жени , выходной сигнал которого сравниваетс  компаратором 13с- максимальным сигналом формировател  5. Напр жение генератора 12 достигает порогового напр жени  через максимальное врем  после переключени  ЦАП 25. При этом срабатьшает компаратор 13 и на выходе-формировател  14 формируете короткий строб-импульс. Времй первоначальной задержки строб- импульса выбираетс  исход  из максимального измер емого времени установлени , поэтому выходной сигнал ЦАП 25 в момент стробировани  компараторов 10 и 11 находитс  в зоне, ограниченной опорными уровн ми компараторов 10 и 11. Компараторы 10 и И фиксируютс  в единичном состо нии, а генератор 12 пилообразного напр жени  обнул етс . Строб-импульс через элемент 15 задержки поступает на счетный вход счетчика 18 и через открытый элемент И 19 - на счетный вход счетчика 17. Переключение ЦАП 25 и стробирование компараторов 10 и 11 осуществл етс  периодически с частотой следовани  импульсов на третьем выходе блока 1 управлени , управл ющих коммутатором 4 и запускающих генератор 12 пилообразного напр жени . Количество измерений подсчитьшаетс  счетчиком J8, а число попаданий сигнала ЦАП в заданную зону - счетчиком 1 7 .

К измерений при неизменном положении строб-импульса определ етс  ем- ,костью счетчика 18, импульс переполнени  которого разрешает компаратору 20 кодов осуществить сравнение кодов счетчика 17 с эталонным кодом N. Величина Nдт может быть, как и в известном устройстве,выбрана, например , из соотношени  N 0,5 К, В случае, если код счетчика 17 больше или равен коду Ng, импульс с первого выхода компаратора 20 кодов через элемент ЗАПРЕТ 2 поступает на первый вход- формировател  5 порого- вого напр жени , вызыва  уменьшение его нап р жени  на величину 2 h, где h - величина кванта НЛП 25, Импульс переполнени  счетчика 18 через элемент 16 задержки обнул ет счетчик 17, а измерение продолжаетс  при новом положении строб-импульса, который сдвинут относительно начального положени  к началу переходного процесса на интервал t, 2 h/S, где S - крутизна пилообразного напржени  генератора 12. Сдвиг строб-импульса влево по временной оси продолжаетс  до тех пор, пока задержка строб-импульса относительно начала переходного процесса не станет меньше измер емого времени установлени .

В этом случае один из компараторов 10,11 будет фиксироватьс  в нулевом состо нии и строб-импульс не будет поступать на «ход счетчика 17 или поступать с частотой, меньшей чем расчетна , определ ема  соотношением N

-ЭТ

И К. После К измерений

в результате сравнени  кода счетчика 17, меньшего N, компаратор 20 формирует импульс на втором выходе, ко- торый устанавливает в единичное состо ние триггер 22 и поступает на тре тий вход формировател  5, выходной сигнал которого увеличиваетс  на величину h, что вызьшает сдвиг строб импульса вправо по В1)еменной оси на интервал At h/S. Сдвиг строб- импульса к концу переходного процесса после К измерений продолжаетс  до вхождени  сигнала ЦАП 25 в заданную зону, когда компараторы 10 и 11 снова начинают фиксироватьс  в единичном состо нии. Код счетчика 17 после К измерений снова будет превышать Ng, но результат сравнени  с первого выхода компаратора 20 кодов

5 0

0

5

5

0

0

5

не вызывает изменени  состо ни  фор- мировател5 5, так как элемент ЗАПРЕТ заблокирован С 1гналом триггера 22. Положение .строб-импульса в дальнейшем остаетс  неизменным. Триггер 23 устанавливаетс  в единичное состо ние в момент начала переходного процесса, а обнул етс  строб-импульсом . На выходе триггера 23 периодически формируетс  импульс, длительность которого равна времени установлени  1ЬШ 25 и измер етс  с помощью измерител  2Д временных интервалов.

Таким образом, строб-импульс сдвигаетс  к конечному положению на временной оси с /дискретностью At,, что повышает скорость измерени . После грубой оценки времени установлени  с дискретностью t, измер емый интервал уточн етс  путем сдвига строб- импульса в обратном направлении с дискретностью иt,обеспечива  тре-у буемую точность. Сокращение времени измерени  выше, чем вьш1е соотношение A i/itj. В случае монотонного переходного процесса ограничений на величину /,tj нет. В случае колебательного - интервал Лt. не должен превышать длительности последнего выхода переходного процесса ЦАП 25 i из заданной зоны, иначе этот выброс может быть не зафиксирован (если он попадет между соседними положени ми строб-импульса) и измер емое врем  установлени  будет занижено

Измеритель 24 временных, интервалов может быть реализован на основе измерител , содержащего последова- ; тельно соединенные преобразователь средних значений на операционном усилителе , след щий АЦП и устройство индикации.

Формирователь 5 порогового напр жени  работает след пощим образом. В начальном состо нир при обнулении счетчиков 26 и 27 на выходе ЦАП 28 устанавл1-шаетс  максимальный уровень, так как на его старшие разр ды поступают уровни логических единиц с ив- версных выходов счетчика 26. При поступлении импульса на вход счетчика 26 напр жение на выходе ЦАП 28 „ 1Н( ,

уменьшаетс  на величину 2 п, где (п+1) - номер разр да ЦАП 28, подключенного к младшему разр ду счетчика 26,- При поступлении импульса

5

на вход счетчика 27 напр жение 1Ш1 28 увеличиваетс  на величину h.

Блок управлени  работает следую- рим образом. Генератор 29 вырабатывает импульсы, длительность Т которых равна максимальному времени установлени  контролируемого ЦАП Г (фиг . 4а). Период следовани  импульсов ;равен 2Т. Период следовани  импульсов на выходе делител  30 частоты р |вен 2Т т (фиг.46), где m - коэффици |ёнт делени  делител  30. Интервал 2т.га (фиг.4в) на первом выходе блока управлени  (пр мой выход триггера 31) определ ет врем  коррекции и врем  измерени  между коррекци ми. При переключении триггера 31 на втором вы ходе блока I (фиг.4д) по вл етс  установочный импульс формировател  32 JKopoTKoro импульса, а на третьем I выходе формируютс  импульсы управ- |лени , поступающие с выхода генерат |ра 29 через элемент И 33 (фиг.4г). iВеличина m делител  30 определ етс  из максимального времени измерени . I Например, при измерении t. в диапа I зоне 10-20 МКС период импульсов ге- Iнератора 29 равен 2Т 40.мкс. Если I например, b.t, Ь 500 не и ivt - 1 50 НС, то при tucT 10 МКС строб- I импульс сдвигаетс  из положени  I 20 МКС до положени  10 мкс за 10 мк ;/0,5 мкс 20 циклов. Число циклов сдвига строб-импульсов вправо на ut не более At, /lit 500 нс/50 не 10, Максимально число циклов сдви

N,

t(j -

Ц utT

+

itj

20 + 10 30..

Если число усреднений в каждом цикле К 100, то число тактов изме- jpeни  N Кц К 3000. Врем  измере- imn 2TN 120 мс, а коэффи-- циент делени  делител 

m 21

NT- 3000.

Claims (3)

1. Устройство дл  измерени  времени установлени  цифроаналогового преобразовател , содержащее первый и

50 напр жени , третий вход которого объединен с вторьп-1 входом второго триггера и подключен к первому выходу компаратора кодов, второй выход которого соединен с вторым входом эле- второй счетчики, измеритель временных gg мента ЗАПРЕТ, вторые информационные интервалов, коммутатор, выходь кото- входы компаратора кодов  вл ютс  вход- рого  вл ютс  выходной тиной, а вход ной шиной эталонного кода, а его управлени  соединен с первым выходом вход управлени  объединен с вторым блока управлени , второй выход кото- входом первого элемента задержки и

рого соединен с управл ющим входом ключа, выход которого через интегратор подключен к первому входу сумма- , тора, второй вход которого  вл етс  входной информационной тиной, а выход соединен с информационными входами ключа, первого и второго компараторов , вход стробировани  первого

компаратора объединен с одноименным входом второго компаратора, с входом обнулени  генератора пилообразного напр жени , первым входом первого триггера и подключен к выходу формировател  строб-импульса, вход которого соединен с вькодом третьего компаратора , первый и второй входы кото- рого соединены с выходами соответственно генератора пилообразного напр жени  и формировател  порогового напр жени , первый вход которого подключен к выходу элемента ЗАПРЕТ, первый вход которого соединен с выходом второго триггера, первый вход которого подключен к третьему выходу блока управлени , вход измерител  временных интервалов соединен с выходом первого триггера, второй вход которого объединен с входом запуска генератора пилообразного напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности, точности и быстродействи , в него введены первый и второй регистры, цифроаналоговый преобразователь, компаратор кодов , два элемента задержки и элемент И, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго компараторов, а

выход подключен к счетному входу первого счетчику, выходы которого соединены с соответствующими первыми информационными входами компаратора кодов, вход обнулени  соединен с

выходом первого элемента задержки, первый вход которого объединен с первым входом второго триггера, входом обнулени  второго счетчика и вторым входом формировател  порогового

напр жени , третий вход которого объединен с вторьп-1 входом второго триггера и подключен к первому выходу компаратора кодов, второй выход коподклю 1ен к выходу второго счетчика, счетный вход которого объединен с третьим входом элемента И и через второй элемет задержки подключен к выходу формировател  строб-импульса, выход цифроаналогового преобразовател  соединен с третьим входом сумматора , а его входы объединены с сооткоторого подключены к пр мым вьгходам второго счетчика, вход обиулени  первого счетчика объединен с входом обнулени  второго счетчика и  вл етс  входом формировател  порогового напр жени , счетные входы первого и второго счетчиков  вл ютс  соответственно первым и третьим входами .

ветствующими первыми входами коммута- 10 формировател  порогового напр жени , тора и подключены к соответствующим выходам первого регистра, вьтходы второго регистра соединены с соответствующими вторыми входами коммутатора, вход запуска генератора пилообраз- 15 кого напр жени  подключен к первому выходу блока управлени ,

2. Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что формирователь порогового напр жени  вьшолнен 20 на двух счетчиках и N-разр дном циф- роаналоговом преобразователе, вькод которого  вл етс  выходом формировател  порогового напр жени , инверсные выходы первого счетчика соеди- 25 нены с соответствующими с N-ro по (п+1)-й входы цифроаналогового пре3 . Устройство по П.1, отличающеес  тем, что блок управлени  вьшолнен на генераторе импульсов, делителе частоты, триггере ,формирователе короткого импульса и элементе И, выход которого  вл етс  третьим выходом блока, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И и входом делител  частоты, выход которого подключен к входу триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом элемента И и входом формировател  короткого импульса, выход которого  вл етс  вторым выходом блока , пр мой выход триггера  вл етс  первым выходом блока.

образовател , входы с п-гр по первый

формировател  порогового напр жени ,

3. Устройство по П.1, отличающеес  тем, что блок управлени  вьшолнен на генераторе импульсов, делителе частоты, триггере ,формирователе короткого импульса и элементе И, выход которого  вл етс  третьим выходом блока, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И и входом делител  частоты, выход которого подключен к входу триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом элемента И и входом формировател  короткого импульса, выход которого  вл етс  вторым выходом блока , пр мой выход триггера  вл етс  первым выходом блока.

Ф(л.г

J/

Z9

ППППППППППППЛП

b

ПППП

бб/Х.2

3/

32

dbfx.2

ЛЗ

дб/X.J

-

.J

ППЛПП