SU1522401A1 - Устройство дл измерени динамических параметров быстродействующих аналого-цифровых преобразователей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению и измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  динамических параметров и измерени  времени преобразовани  быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП) при серийном производстве. Изобретение позвол ет повысить производительность и расширить область применени . Генератор 1 импульсов выдает импульсы с частотой, равной максимальной частоте преобразовани  измер емого АЦП 2. Формирователь парных импульсов 3 выдел ет парные импульсы с частотой повторени  пар, определ емой делителем 4 частоты, которые поступают на тактовый вход измер емого АЦП 2. С делител  4 частоты поступают импульсы синхронизации. Они поступают на вход первого управл емого элемента 5 задержки, в котором задержка импульсов зависит от выхода первого цифро-аналогового преобразовател  /ЦАП/ 6. Из задержанных импульсов формируетс  в формирователе 7 входное напр жение, которое поступает на вход измер емого АЦП 2. Из-за фазового смещени  входного напр жени  относительно тактовых импульсов выходные коды измер емого АЦП 2 измен ютс  последовательно. Последовательность и частота по влени  кодов провер етс  последовательно цифровым компаратором 14. Врем  преобразовани  измер етс  путем записи выходных кодов измер емого АЦП 2 в регистр 9 импульсами, задержанными вторым управл емым элементом задержки 10. 2 ил.

Description

СП

ю

4

Фиг.1

поступают на вход первого управл емого элемента 5 задержки, в котором задержка импульсов зависит от выхода первого цифроаналогового преобразовател  (ЦМ1) 6. Из задержанных импульсов формируетс  в формирователе 7 входное напр жение, которое поступает на вход измер емого АЦП 2. Из-за фазового смещени  входного напр жени  относительно тактовых импульсов вы

ходные коды измер емого АЦП 2 изме- -Н ютс  последовательно. Последовательность и частота по влени  кодов провер етс  последовательно цифровым компаратором 14, Врем  преобразовани  измер етс  путем записи выходных кодов измер емого АЦП 2 в регистр 9 импульсами, задержанными вторым управл емым элементом задержки 10. 2 ил.

Изобретение относитс  к приборо- строеншо и измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  динамических параметров и измерени  времени преобразовани  быстродейст- вующргх аналого-цифровых преобразователей (АЦП) при их серийном произ- водстве.

Цель изобретени  - повышение производительности и расширение области применени .

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство дл  измерени  динамических параметров быстродействующих АЩТ. содержит генератор 1 импульсов, измер емый АЦП 2, формирователь 3 . парных импульсов, делитель 4 частоты, первый управл емый элемент 5 задержки , первый цифроаналоговый преобразователь 6 (ЦАП), формирователь 7 вход- ного напр жени , первый счетчик 8 импульсов , регистр 9, второй управл емый элемент 10 задержкиj формирователь 11 длительности импульсов, второй ЦАП 12, третий счетчик 13 импульсов , цифровой компаратор 14, блок 15 . задани  кодов, второй счетчик 16 импульсов , элемент РШИ 17, триггер.18, измеритель 19 временных интервалов, элемент ИЛИ 20, четвертый счетчик 21 импульсов, элемент ИЛИ 22, первьш пе- реключатель 23, второй переключатель 24 .

Устройство работает следующим образом .

Генерат ор 1 импульсов вьщает импульсы (фиг.2а) с частотой, равной максимальной частоте преобразовани  измер емого АЦП 2. Эти импульсы поступают на первый вход формировател  3 парных импульсов и на делитель 4 частоты. Импульсы делител  4 частоты (фиг, 2б) поступают на второй вход формировател  парных импульсов 3.

15 20

25

JQ ас 40 45

)0

5

Формирователь парных импульсов 3 фор - мирует тактовые парные импульсы (фиг. 2в) с частотой повторени  пар, равной частоте импульсов, выход щих с делител  частоты 4, а временна  задержка в паре соответствует периоду импульсов генератора 1. Формирователь импульсов представл ет собой логический элемент И, на первый вход которого поступают импульсы от г.енератора 1, а на второй - импульсы делител  4 через два последовательно соединенных одновибратора, которые устанавливают определенную задержку и длительность импульсов. Импульсы делител  4 частоты, кроме того, служат импульсами синхронизации дл  всего устройства . Входное напр жение формируетс  от импульсов синхронизации, которые, поступают на первый вход первого управл емого элемента 5. Фронт импульсов (фиг. 2г) задерживаетс  первым управл емым элементом 5 в зависимости от выходного напр жени  (фиг. 2д) первого ЦАЛ 6, которое поступает на ее. второй вход. С задержанного фронта импульсов формирователем входного напр жени  7 формируетс  входное напр жение (фиг . 2е). Первым ЦАП 6 управл ет первый счетчик В, на счетный вход которого поступают синхроимпульсы .. -Па один вход измер емого АЦП 2 поступают тактовые импульсы, а на другой - входное напр жение. Выходные коды измер емого А1Д1 2 поступают на первый вход регистра 9. На второй вход его поступают импульсы записи (фиг. 2ж), которые формируютс  вторым управл емым элементом 10 задержки из синхроимпульсов, которые поступают на первый ее вход. На второй вход поступает напр жение, управл ющее задержкой либо от формировател  11 длительности импульсов, либр от

51522401

второго ЦАП 12 в зависимости от положени  контактов переключател  24. Формирователь 11 представл ет собой подстраиваемый резистор, подключенный к источнику питани , а управл емый элемент задержки - одновибратор. Код дл  второго ЦДЛ 12 задает счетчик 13, которьй считывает импульсы, поступающие на первый вход с выхода Q (переполнени ) счетчика 8. Записанные Б регистр 9 коды поступают с него на первые входы цифрового компаратора 14, на вторые входы которого поступает опорньш код с блока 15. Выходной 15 уровень цифрового компаратора 14, информирующий о равенстве кодов, поступает на вход разрешени  счета счетчика 16. При поступлении на этот вход уровн  совпадени  кодов счетчик 16 20 считьгоает синхроимпульсы, поступающие на его счетный вход. Импульсы переполнени  счетчика 16 через элемент ИЛИ 17 поступают на счетный вход блока 15. Импульсы с его выхода перепол- 25 щее работу генератору импульсов 1 и нени  поступают на первый вход триг- подготавливающее к работе измеритель гера 18 (с индикацией), фиксиру  19 временных интервалов. Счетчик 8

нйе, соответствующее началу измерени . Триггер 18 и счетчик 21 имеют индикаторы. По шине Задание кода, подключенной к входам предустановки счетчика 16, определ ют исходный код дл  него, который записьшаетс  в начале измерени  с ка адым импульсом пе реполнени  счетчика 16, поступающим через элемент ИЛИ 22 на вход, и в ре жиме измерени  времени преобразовани с каждым импульсом переполнени  счет чика 8.

Сначала устанавливаютс  первый и второй переключатели 23 и 24 в нижне по схеме положение, соответствующее режиму проверки пропусков кодов изме р емого АЦП 2. После этого устройств запускаетс  по шине Сброс. При это в нулевое состо ние сбрасьшаетс  . счетчик 8, счетчик 13, блок 15, счет чик 21 . В счетчик 16 записываетс  выбранное значение, а триггер 18 сбрасываетс  на состо ние, резрашаюокончание измерени . Выходной уровень триггера 18 поступает на вход измерител  временных интервалов 19. Этот ЗО уровень дает команду измерить интерсчитывает с1Шхроимпульсы и после каж дого мен ет маленькими шагами напр жение первого ЦДЛ 6, которое маленькими шагами мен ет задержку наклонной части входного напр жени , поступающего на второй вход измер емого АЦП 2. При этом на первьм вход его поступают парные импульсы. Первый импульс пары дает команду работать измер емому АЦП 2. Так как задержка входного напр жени  увеличиваетс  маленькими шагами, то моментное знавал времени t (фиг. 2) между первым из пары тактовых импульсов, поступающих на один из входов, и фронтом импульсов , поступающих на другой вход измерител  19, т.е. измер ет задержку записи кодов в регистр 9. Также уровень с выхода триггера 18 поступает на вход генератора ) импульсов, .запреща  его работу. 1 1мпульсы пере- полнени  с выхода счетчика 8 через контакты переключател  23 поступают либо на вход сброса блока 15 через элемент ШИ 20, либо на вход блока , 15 через, первый элемент ИЛИ 17 и на вход счета счетчика 21 (с индикацией).

Первый и второй переключатели 23 и 24 переключают режим работы устройства: в верхнем по схеме положении устройство работает в режиме измерени  времени преобразовани , а в нижнем - в режиме проверки пропусков кодов . При наличии сигнала сброс счетчики 8 и 13 устанавливаютс  в ноль. Сигнал сброса через элемент ИЛИ 22 поступает к входу счетчика 16, через элемент ИЛИ 20 - к входу блока 15, к входу триггера 18, к входу счетчика 21, сбрасыва  их на исходное состо щее работу генератору импульсов 1 и подготавливающее к работе измеритель 19 временных интервалов. Счетчик 8

нйе, соответствующее началу измерени . Триггер 18 и счетчик 21 имеют индикаторы. По шине Задание кода, подключенной к входам предустановки счетчика 16, определ ют исходный код дл  него, который записьшаетс  в начале измерени  с ка адым импульсом переполнени  счетчика 16, поступающим через элемент ИЛИ 22 на вход, и в режиме измерени  времени преобразовани  с каждым импульсом переполнени  счетчика 8.

Сначала устанавливаютс  первый и второй переключатели 23 и 24 в нижнее по схеме положение, соответствующее режиму проверки пропусков кодов измер емого АЦП 2. После этого устройство запускаетс  по шине Сброс. При этом в нулевое состо ние сбрасьшаетс  . счетчик 8, счетчик 13, блок 15, счетчик 21 . В счетчик 16 записываетс  выбранное значение, а триггер 18 сбрасываетс  на состо ние, резрашаюО

5

считывает с1Шхроимпульсы и после каждого мен ет маленькими шагами напр жение первого ЦДЛ 6, которое маленькими шагами мен ет задержку наклонной части входного напр жени , поступающего на второй вход измер емого АЦП 2. При этом на первьм вход его поступают парные импульсы. Первый импульс пары дает команду работать измер емому АЦП 2. Так как задержка входного напр жени  увеличиваетс  маленькими шагами, то моментное знаи чение во времени первого тактового импульса мен етс  маленькими шагами. Измер емый АЦП 2 работает как стробоскопический преобразователь. Шаг изменени  моментного значени  входного напр жени  во много раз меньще ступеньки квантовани  измер емого А1Д1 2, поэтому на его выходе по нескольку раз последовательно должны по вл тьс  все коды. Количество по влени 

0 каадого кода пропорционально ступен м квантовани  измер емого АЦП 2. Годным считаетс  тот измер емый АЦП 2, количество каждого кода которого не менее заданной нормы, определ ес мой априорно. Дл  проверки кодов, они подр д считываютс  в регистр 9. Выходное состо ние регистра зависит от длительности импульсов записи

- .....

(фиг. 2ж. Длительность задаетс  рав5

ной максимальной времени преобразовани  измер емого.АЦП 2 формирователем 11. Если фактическое врем  преобразовани  измер емого АЦП 2 меньше заданного значени , то выходные коды в регистр 9 записьюаютс  установившимис , т.е. последовательность их не нарушаетс , а если больше заданного значени , то записьшаютс  неустановившиес  коды, т.е. без пор дка. Выходные коды регистра 9 на цифровом компараторе 14 сравниваютс  с опорным кодом с первого выхода бло- ка 15. Если коды совпадают, то на выходе цифрового компаратора 14 по вл етс  уровень, разрешаюш;ий работу счетчику 16. Так как он считьшает синхроимпульсы, а с каждым синхроимпульсом измер емый А11П 2 вьвдает новый код (он может и повтор тьс ), то счетчик 16 считьшает количество по влени  кодов, соответствующих данному значению опорного кода. При поступлении на счетчик 16 количества совпадений кодов, превьшающего соответствующее заданному значению, он переполн етс . Импульс переполнени  через элемент ИЛИ 17 мен ет опорный код, т.е. состо ние блока 15 на единицу , и через элемент 22 записывает код предустановки. Далее провер етс  количество по влени  следующего опорного кода и т.д. Если до заполнени  счетчика 8 раньше заполнитс  блок 15, то выкод переполнени  последнего переключит триггер 18, который извещает, что измерение-закончено, а также дает команду измерителю 19 временных интервалов измерить значение задержки считывани  кодов и запрещает работу генератора I импульсов. Если какой-то код измер емого АЦП 2 пропущен или ступень квантовани  меньше заданного значени , или врем  преобразовани  больше максимального значени , то на счетчик 16 не поступит ни один или поступит недостаточное количество совпадени  кодов и с выхода переполнени  счетчика 16 до переполнени  счетчика 8 не поступит ш тульс сдвига дл  блока 15 и последний стоит. Тогда импульс переполне-- ни  первого счетчика 8 через контакты второго переключател  23 и элемент 1ЩИ 17 сдвинет состо ние блока 15. Также этот импульс поступит и на счетчик 21, который фиксирует, что пропущен один код. Далее устройство

5

0

5

0

5

0

5

50

55

работает так же до следующего пропуска кода или до переполнени  блока 15, импулье переполнени  которого переворачивает триггер 18. После этого счетчик 21 показьшает количество пропусков кодов. При отсутствии пропусков кодов измер емый АЦП считаетс  годным.

Измерение времени преобразовани  производитс  при верхнем по схеме положении первого и второго переключателей 23, 24. В режиме измерени  времени преобразовани  много раз провер ютс  пропуски кодов измер емого АЦП 2 и при каждом следующем измерении увеличиваетс  маленькими шагами задержка считьгоани  кодов t. до исчезновени  пропусков кодов. При этом задержку считывани  кодов задает второй ЦАП 12, который после каждого переполнени  счетчика В, т.е. после каждой проверки пропусков кодов, увеличивает задержку на маленькое значение , а также переполнением счетчика 8 сбрасьшаетс  через элемент ИЛИ 20, блок 15 и через элемент ИЛИ 22 записываетс  в счетчик 16 код предустановки . Увеличение задержки считывани  кодов происходит до по влени , подр д всех кодов и количество по влени  их не менее заданных значений. Все коды по вл ютс  подр д, когда задержка считьгоани  равна времени пре- образовани  измер емого АЦП 2. После переполнени  блока 15 при переворачивании триггера 18, поступит команда измерителю 19 временных интервалов измерить задержку считьшани  t, котора  равна времени преобразовани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  динамических параметров быстродействующих аналого-цифровых преобразователей, содержащее генератор импульсов, цифровой компаратор, блок задани  кодов, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами цифрового компаратора, отличающее- с   тем, что, с целью цовьшзени  производительности и расширени  области применени , введены формирова- тель парных импульсов, делитель частоты , формирователь входного напр - , жени , регистр, два управл емых элемента , задержки,.два цифроаналоговых 11реобразовател , формирователь дли;

   тельности импульсов, четыре счетчика импульсов, три элемента ИЛИ, триггер , измеритель временных интервалов два переключател , причем выход генератора импульсов соединен с первым выходом формировател  парных импульсов и с входом делител  частоты, выход которого соединен с первыми входами первого и второго управл емых элементов задернжи, с вторым входом формировател  парных импульсов и счетными входами первого и второго счетчиков импульсов, кодовые выходы первого из которых соединены с соответствующими входами первого цифро- аналогового преобразовател , выход которого соединен с вторым входом первого управл емого элемента задержки , выход которого соединен с входом формировател  входного напр жени , выход которого  вл етс  первой выходной шиной, выход формировател  пар- ных импульсов  вл етс  второй выходной шиной и соединен с первым входом измерител  временных интервалов, второй вход которого соедш ен с выходом второго управл емого элемента задержки , а третий вход объединен с управл ющим входом генератора импульсов и подключен к выходу триггера, вход установки в О которого объединен с входами установки в О первого, третьего и четвертого счетчиков импульсов , первыми входами первого и второго элементов ШИ и  вл етс  шиной Сброс, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к пер

   0

   5

   0

   0

   5

   ному выходу первого переключател , в торой выход которого соединен со счетным входом четвертого счетчика импульсов и первьм входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и подключен к выходу переполнени  второго счетчика импульсов , входы предустановки которого  вл ютс  шиной Задание кода, вход разрешени  счета соединен с выходом цифрового компаратора, а вход синхронизации с выходом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки в О блока задани  кодов, информационный вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а выкод переполнени  с входом установки в 1 триггера, выход переполнени  первого счетчика соединен с входом первого переключател  и счетным входом третьего счетчика импульсов, выходы которого соединены с соответствующими входами второго цифроаналогового преобразовател , выход которого соединен с входом второго переключател , первый и второй выходы которого соединены с входом формировател  длительности импульсов и BTopbDvt входом ВТОРОГО управл емого элемента задержки, выход которого соединен с тактовым входом регистра, информационные входы которого  вл ютс  входной шиНой, а выходы соединены с соответствующими вторыми входами цифрового компаратора.