Пристрій для контролю часу встановлення цифроаналогового перетворювача

ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЧАСУ ВСТАНОВЛЕННЯ ЦИФРОАНАЛОГОВОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА J _ L-Г 1 П П 1 і, U h h Ь ізд і--------------- п ,bt U in, -і:УСТ M II 1 J 1 I---------~* f— іь -It t At? и *& is ^ Коректор О.Кравцова Підписне fl t*9,-i»h (20) 95320483. 07.09.93 (21J4829250/SU (22)29.05.90 (24) 30.06.97 (46)30.06.97. Бюл. №3 (56) 1. Авторское свидетельство СССР l\fc 790298, кл. Н 03 M 1/66, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР № 1481891, кл. Н 03 М 1/66, 1989 (прототип). (72) Клочан Петро Степанович (73) Інститут кібернетики їм. В.М. Глушкова HAH України (UA) (57) Устройство для контроля времени уста новления цифроаналогового преобразовате ля, содержащее задающий гэнератор импульсов, вход которого является шиной "Пуск", а выход соединен с входом управле ния переключателя кодов и входами перво го и второго формирователей импульсов, эадатчик кодов, первые, вторые и третьи выходы которого соединены соответствен но с соответствующими первыми и вторы ми информационными входами перек лючателя кодов и с соответствующими ин формационными входами эталонного циф роаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу блока задания зоны сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к пер вым входам первого и второго компарато ров, вторые входы которых являются входной шиной устройства, выходной ши ной которого являются выходы переключа теля кодов, выход первого компаратора соединен с первым входом первого элемен та И, выход первого формирователя импуль сов подключен к входу блока задержки, ВЫХОДЫ С ПРПРПГП ПП fn-iVuu глапниоин *» рого соединены с соответствующими информационными входами регистра и элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, а выходы регистра соединены соответственно с информационными входами блока индикации результата контроля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены третий формирователь импульсов и два триггера, при этом первый вход элемента ИЛИ является шиной "Исходное состояние", второй вход соединен с выходом первого формирователя импульсов, а выход подключен к входам установки в ноль регистра, первого и второго триггеров, выход первого компаратора соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к инфор- мационному входу первого триггера и через третий формирователь импульсов подключен к стробирующему входу блока элементов И, n-ый выход блока задержки соединен с входом синхронизации первого триггера, неинвертирующий выход которого подключен к первому входу второго зіемента И, первый вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов и объединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, третий вход второго элемента И соединен с инвертирующим выходом второго триггера, а выход подключен к управляющему входу блока индикации результата контроля, инвертирующий выход первого триггера соединен со вторым входом третьего элемента И, второй вход четвертого элемента И подключен к неинвертирующему выходу второго триггера, вход синхронизации которого соединен с (п+1)-ым выходом блока задержки, а информационный вход с выходом элемента ЭКВИВАЛЕНТ с > СЛ ОО О времени установления выходного сигнала 5 цифроаналогового преобразователя. Известны устройства для измерения времени установления выходного сигнала быстродействующих цифроаналоговых преобразователей [1, 2], использующие компа- 10 раторные методы измерений. Погрешность измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей зависит от разрешающей способности по амплитуде и времени и определяется па- 15 раметрами компараторов (их чувствительностью по времени и амплитуде), частотой и нестабильностью генераторов импульсов и счетчиков. Наиболее близким по технической сущ- 20 ности предлагаемому устройству является устройство для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя [2]. Устройство-прототип содержит задаю- 25 щий генератор импульсов, задатчик кодов, переключатель кодов, эталонный цифроаналоговый преобразователь, генератор тактовых импульсов, блок задания зоны сравнения, компараторы, формирователи 30 импульсов, блок индикации результата измерения, элемент задержки, элементы И, элементы ИЛИ, элемент НЕ, пересчетную схему, блок задержки, выполненный на двух линиях задержки и переключателе, блок эле- 35 ментов И, регистр, элемент ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ. Блок задания зоны сравнения выполнен на источниках тока и токоограничивающих элементах в виде резисторов. Устройство-прототип представляет со- 40 бой измеритель с широкими функциональными возможностями и позволяет автоматически измерять время распространения, нарастания и убывания выходного сигнала цифроаналогового преобразовате- 45 ля и времй установления его выходного сигнала без предварительного определения вида переходного процесса, который может быть как экспоненциальным, так и с выбросами или с затухающими колебаниями. С 50 помощью устройства возможно оценивать динамические свойства как всего ЦАП, так и отдельных составных частей. Преимущества такого устройства для контроля динамических параметров относительно медленно- 55 устройства. Кроме того наличие логических элементов в цепях определения момента окончания переходного процесса приводит к возникновению задержек и искажений, увеличивающих погрешность по мере повышения быстродействия контролируемых цифроаналоговых преобразователей. Таким образом, недостатком устройства-прототипа является наличие больших задержек и искажений в измерительных цепях и вызванную этим низкую точность контроля времени установления выходного сигнала быстродействующих ЦАП. В основу изобретения поставлена задача создать такое устройство для контроля времени установления ЦАП, которое позволило бы уменьшить задержки и искажения сигналов в цепях определения момента окончания переходного процесса и тем самым повысить точность измерения времени установления ЦАП и достоверность контроля. Поставленная задача достигается тем, что устройство для контроля содержит третий формирователь импульсов и два триггера, при этом первый вход элемента ИЛИ является шиной "Исходное состояние", второй вход со'единен с выходом первого формирователя импульсов, а выход подключен к входам установки в ноль регистра, первого и второго триггеров, выход первого компаратора соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к информационному входу первого триггера и через третий формирователь импульсов подключен к стробирующему входу блока элементов И, п-ый выход блока задержки соединен с входом синхронизации первого триггера, неинвертирующий выход которого подключен к первому входу второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов и объединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, третий вход второго элемента И соединен с инвертирующим выходом второго триггера, а выход подключен к управляющему входу блока индикации результата контроля, инвертирующий выход первого триггера соединен со вторым входом третьего элемента И, второй вход четвертого элемента И подключен к nuvnnu птпппгП тпмгг*» НІ C\J ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ~ / IV*r-Aul ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЧАСУ ВСТАНОВЛЕННЯ ЦИФРОАНАЛОГОВОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА Л ПППППДППП П П 1 JLJL \ I, h it iz ІЬ ІУ X U t ho ht і: Усі П . — --- _ T —I-----г ............. П П П і ---------- Із -Іч ізд* i и it •Ьдг Коректор О.Кравцова Підписне It ftX4io Ц*ut I (20) 95320483, 07.09.93 (21)4829250/SU (22) 29.05.90 (24) 30.06.97 (46)30.06.97. Бюл. №3 (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 790298, кл. Н 03 М 1/66, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР iSfe 1481891, кл. Н 03 M 1/66, 1989 (прототип). (72) Клочан Петро Степанович (73) Інститут кібернетики їм. В.М. Глушкова HAH України (UA) (57) Устройство для контроля времени уста новления цифроаналогового преобразовате ля, содержащее задающий гзнератор импульсов, вход которого является шиной "Пуск", а выход соединен с входом управле ния переключателя кодов и входами перво го и второго формирователей импульсов, задатчик кодов, первые, вторые и третьи выходы которого соединены соответствен но с соответствующими первыми и вторы ми информационными входами перек лючателя кодов и с соответствующими ин формационными входами эталонного циф роаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу блока задания зоны сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к пер вым входам первого и второго компарато ров, вторые входы которых являются входной шиной устройства, выходной ши ной которого являются выходы переключа теля кодов, выход первого компаратора соединен с первым входом первого элемен та И, выход первого формирователя импуль сов подключен к входу блока задержки. ВЫХОЛМ г пРпвпгп nn рого соединены с соответствующими информационными входами регистра и элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, а выходы регистра соединены соответственно с информационными входами блока индикации результата контроля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены третий формирователь импульсов и два триггера, при этом первый вход элемента ИЛ И является шиной "Исходное состояние", второй вход соединен с выходом первого формирователя импульсов, а выход подключен к входам установки в ноль регистра, первого и второго триггеров, выход первого компаратора соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к инфор- мационному входу первого триггера и через третий формирователь импульсов подключен к стробирующему входу блока элементов И, n-ый выход блока задержки соединен с входом синхронизации первого триггера, неинвертирующий выход которого подключен к первому входу второго зіемента И, первый вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов и объединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, третий вход второго элемента И соединен с инвертирующим выходом второго триггера, а выход подключен к управляющему входу блока индикации результата контроля, инвертирующий выход первого триггера соединен со вторым входом третьего элемента И, второй вход четвертого элемента И подключен к неинвертирующему выходу второго триггера, вход синхронизации которого соединен с (п+1)-ым выходом блока задержки, а информационный вход с выходом элемента ЭКВИВАЛЕНТ С > сл оо О времени установления выходного сигнала 5 цифроаналогового преобразователя. Известны устройства для измерения времени установления выходного сигнала быстродействующих цифроаналоговых преобразователей [1, 2], использующие компа- 10 раторные методы измерений. Погрешность измерения времени установления выходного сигнала цифроаналоговых преобразователей зависит от разрешающей способности по амплитуде и времени и определяется па- 15 раметрами компараторов (их чувствительностью по времени и амплитуде), частотой и нестабильностью генераторов импульсов и счетчиков. Наиболее близким по технической сущ- 20 ности предлагаемому устройству является устройство для контроля динамических параметров цифроаналогового преобразователя [2]. Устройство-прототип содержит задаю- 25 щий генератор импульсов, задатчик кодов, переключатель кодов, эталонный цифроаналоговый преобразователь, генератор тактовых импульсов, блок задания зоны сравнения, компараторы, формирователи 30 импульсов, блок индикации результата измерения, элемент задержки, элементы И, элементы ИЛИ, элемент НЕ, пересчетную схему, блок задержки, выполненный на двух линиях задержки и переключателе, блок эле- 35 ментов И, регистр, элемент ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ. Блок задания зоны сравнения выполнен на источниках тока и токоогрэничивающих элементах в виде резисторов. Устройство-прототип представляет со- 40 бой измеритель с широкими функциональными возможностями и позволяет автоматически измерять время распространения, нарастания и убывания выходного сигнала цифроаналогового преобразовате- 45 ля и время установления его выходного сигнала без предварительного определения вида переходного процесса, который может быть как экспоненциальным, так и с выбросами или с затухающими колебаниями. С 50 помощью устройства возможно оценивать динамические свойства как всего ЦАП, так и отдельных составных частей. Преимущества такого устройства для контроля динамических параметров относительно медленно- 55 устройства. Кроме того наличие логических элементов в цепях определения момента окончания переходного процесса приводит к возникновению задержек и искажений, увеличивающих погрешность по мере повышения быстродействия контролируемых цифроаналоговых преобразователей. Таким образом, недостатком устройства-прототипа является наличие больших задержек и искажений в измерительных цепях и вызванную этим низкую точность контроля времени установления выходного сигнала быстродействующих ЦАП. В основу изобретения поставлена задача создать такое устройство для контроля времени установления ЦАП, которое позволило бы уменьшить задержки и искажения сигналов в цепях определения момента окончания переходного процесса и тем самым повысить точность измерения времени установления ЦАП и достоверность контроля. Поставленная задача достигается тем, что устройство для контроля содержит третий формирователь импульсов и два триггера, при этом первый вход элемента ИЛИ является шиной "Исходное состояние", второй вход со'единен с выходом первого формирователя импульсов, а выход подключен к входам установки в ноль регистра, первого и второго триггеров, выход первого компаратора соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к информационному входу первого триггера и через третий формирователь импульсов подключен к стробирующему входу блока элементов И, п-ый выход блока задержки соединен с входом синхронизации первого триггера, неинвертирующий выход которого подключен к первому входу второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов и объединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, третий вход второго элемента И соединен с инвертирующим выходом второго триггера, а выход подключен к управляющему входу блока индикации результата контроля, инвертирующий выход первого триггера соединен со вторым входом третьего элемента И, второй вход четвертого элемента И DLivnnu подключен к ТПЫГГА ~1 -.1 їр, Справочник по интегральным схемам/Под ред. Б.В. Тарабрина. іергия, 1980. Рис. 5-143 на стр. 669, 144 на стр. 670 и др.). Период следоимпульсов генератора 1 должен по іьности превышать время у станов л ентролируемого 24 цифроаналогового эазователя. качестве эталонного 4 цифроакалогореобразовзтеля может использоватьюйство, реализованное по различным л и на разной элементной базе, в том на основе серийных интегральных :хем, например, прецизионных ИС шаК59ПА1, КП18ПА2идр. мпараторы 6 и 7 могут быть реалиэо-на основе серийных ИС, например, ;хем К597САІ-ИС компаратора с врезадержки включения не превышаю" і не, микросхем К52ІСА4 и др. іьку в предлагаемом устройстве для заторов 6 и 7 не так важно время сраіния, как их чувствительность и иденть, то для высокоточных измерений 4-разрядных быстродействующих аналоговых преобразователей) могут ;пользованы прецизионные компараіапример, ИС сдвоенных компаратоаздельными выходами. качестве формирователей 8, 9 и 10 быть использованы типовые схемы рователей коротких импульсов по ' для формирователей 8 и 10 и по для формирователя 9 (Там же. Рис. 5-142 на стр. 667-668), а в качестве тов построения - быстродействуюI, например, серий 100, 500 и др. шить задержки и искажения сигналов в 5 цепях определения момента окончания переходного процесса, упростить алгоритм контроля и само устройство и тем самым повысить его разрешающую способность, а также выдавать сигналы о возникающих не- 10 исправностях в работе устройства, что, в совокупности, повышает точность измерения времени установления цифроа налогового преобразователя и достоверность контроля. На фиг. 1 изображена функциональная 15 схема устройства для контроля времени ус* тановления цифроа налогового преобразо вателя; на фиг. 2-5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства в различных режимах контроля. 20 Устройство (фиг. 1) содержит задающий генератор 1 импульсов, за датчик 2 кодов, переключатель 3 кодов, эталонный 4 цифроаналоговый преобразователь (ЦАПэт). блок 5 задания зоны сравнения, компараторы 6 и 7, 25 формирователи 8, 9 и 10 импульсов, блок 11 задержки выполненных на двух линиях 12 и 13 задержки и переключателе 14, элемент ИЛИ 15, элементы И 16-19, блок 20 элементов И, триггеры 21 и 22, регистр 23, элемент 30 ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 24, блок 25 индикации результата контроля, контролируемый 26 цифроаналоговый преобразователь (ЦАПХ), внешние коды 27 пуска задающего генератора 1 импульсов, внешний вход 28 35 установки в исходное состояние и внешние выходы 29 и 30 сигналов неисправности устройства. Входы задающего генератора 1 импульсов подключены к внешним входам 27 уст- 40 ройства, его выход соединен с входом управления переключателя 3 кодов и через первый формирователь 8 импульсов подключен ко входу первой линии 12 задержки, а через первый формирователь 8 импульсов 45 и элемент ИЛИ 15 подключен к первым входам триггеров 21, 22 и входу установки в исходное состояние регистра 23, которые через элемент ИЛИ 15 подключены также к внешнему входу 28 устройства. Выход гене- 50 раторэ 1 через второй формирователь 9 импульсов подключен также к первым входам элементов И 17-19. Первые, вторые и третьи выходы за датчика 2 кодов соединены соответственно с соответствующими первыми и 55 влид киммсфёиира о и первый вход компаратора 7 соединены с выходом контролируемого 26 цифроаналогового преобразователя, входы которого подключены к соответствующим выходам переключателя 3 кодов. Выходы компараторов 6 и 7 через элемент И 16 соединены с входом формирователя 10 импульсов и третьим входом триггера 21, а выход формирователя 10 импульсов подключен к стробирующим входам блока 20 элементов И и регистра 23. Выходы первой линии 12 задержки соединены с соответствующими выводами неподвижных контактов переключателя 14, вывод подвижного контакта которого соединен с входом второй линии 13 задержки, выходы которой от первого до (n-tyro соединены с соответствующими информационными входами блока 20 элементов И, л-ый выход которого соединен со вторым входом триггера 21, а (п+1}-ый выход второй линии 13 задер жки подключен ко второму входу триггера 22. Информационные выходы блока 20 эле ментов И объединены с соответствующими входами регистра 23 и элемента ЭКВИВА ЛЕНТНОСТЬ 24, выход которого подключен к третьему входу триггера 22, инвертирую щий выход триггера 22 соединен с третьим входом элемента И 17, второй вход которого соединен с неинвертирующим выходом триггера 21, а выход элемента И 17 подклю чен к управляющему входу блока 25, инфор мационные входы которого соединены с регистром 23. Инвертирующий выход триг гера 21 соединен с вторым входом элемента И 18, неинвертирующий выход триггера 22 соединен с вторым входом элемента И 19, а выходы элементов И 18 и 19 подключены соответственно к внешним входам 29 и 30 устройства. Устройство для контроля времени установления цифро аналогового преобразователя работает следующим образом, В исходном состоянии импульсы на выходе задающего генератора 1 отсутствуют, на первых выходах задатчика 2 кодов установлен код Ni, на вторых выходах N2, на третьих выходах- N3T- Hao входах контролирующего 26 цифроаналогового преобразователя установлен код Ni