Контроль динамических параметров ЦАП

| Категория реферата: Рефераты по информатике, программированию
| Теги реферата: оформление титульного листа реферата, инновационный менеджмент
| Добавил(а) на сайт: Пиама.

Как отмечалось, если ЦАП работает в режиме слежения (со сменой смежных кодовых комбинаций), то его время установления имеет большее значение, чем время установления полной шкалы. При этом наибольший переходной процесс наблюдается в случае «главного переноса», когда все разряды меняют свое состояние (цифровое число меняется от 0111 ... 1 до 1000 ... О или наоборот). Процесс же измерения времени установления при смене смежных кодовых комбинаций на цифровых входах ЦАП существенно упрощается, поскольку при этом установившиеся значения выходного сигнала ЦАП для смежных кодов отличаются на значение младшего разряда.

На рисунке 2 показана схема устройства контроля времени установления
ЦАП при кодовой комбинации главного переноса. Все разряды ЦАП, кроме старшего, возбуждаются параллельно с помощью генератора Г прямоугольных импульсов. Этот же сигнал после инвертора Ин подается на старший разряд, вызывая его включение в момент выключения всех остальных разрядов. Выходной сигнал ЦАП при этом представляет собой прямоугольный сигнал с амплитудой ? относительно уровня, равного половине полной шкалы. Выход ЦАП связан со входом осциллографа только по переменному току, и постоянная составляющая выходного сигнала ЦАП на вход осциллографа не поступает. Переходный процесс в этом случае можно наблюдать при большой чувствительности осциллографа по амплитуде.

Время переходного процесса ЦАП большой разрядности можно определить с высокой степенью точности, поскольку практически устраняются перегрузки входного усилителя осциллографа или компаратора, обусловленные большим перепадом сигнала на выходе контролируемого ЦАП. Однако производительность осциллографических методов измерения невысока. Кроме того, этим методам присущи погрешности субъективного характера, что не позволяет использовать их для серийного производства преобразователей.

[pic]

Рисунок 3 - Схема устройства контроля времени установления ЦАП с токовым выходом на туннельном диоде

Рассмотрим возможные варианты построения полностью автоматизированных измерителей времени установления ЦАП, обладающих значительно большим быстродействием и достоверностью контроля. На рисунке 3 приведена схема устройства контроля времени установления ЦАП с токовым выходом, где в качестве дискриминатора амплитуды выходного сигнала ЦАП применен туннельный диод. В устройстве используется стробоскопический метод измерения.

Формируемые с частотой генератора Г перепады (от нуля до установившегося уровня) выходного сигнала ЦАП попадают па дискриминатор уровня Д, который анализирует текущее (мгновенное) значение выходного сигнала преобразователя.

Анализ процесса начинают с участка заведомо установившегося переходного процесса, и анализируемую точку характеристики постепенно перемещают по временной оси к началу переходного процесса, т. е. справа налево (рисунок 4). Момент t1 превышения допустимого значения отклонения от установившегося уровня тока Iуст фиксируют дискриминатором уровня. Затем измеряют временной отрезок от начала исследуемого переходного процесса до зафиксированного дискриминатором момента времени, который и определяет время установления Iycт выходного сигнала ЦАП.

[pic]

Рисунок 4 – Характер переходного процесса выходного сигнала ЦАП

Устройство работает таким образом. Выходные импульсы генератора Г поступают на вход схемы сдвига СС стробирующих импульсов и одновременно через многоканальный коммутатор — на цифровые входы контролируемого ЦАП, на которых он обеспечивает формирование требуемой комбинации сигналов.
Исследуемый выходной сигнал ЦАП подается на первый вход схемы сравнения
(дискриминатор Д), выполненной на туннельном диоде, на второй вход которой подаются стробирующие импульсы от генератора ГСИ, сдвигаемые по временной оси относительно исследуемого сигнала с помощью схемы СС. Уровень срабатывания схемы сравнения, работающей в режиме одновибратора, достигается в моменты прихода стробирующих импульсов вследствие суммирования на туннельном диоде тока контролируемого выходного сигнала
ЦАП, стробирующего импульса и тока смещения, формируемого с помощью дополнительного ЦАП, управляемого выходным кодом устройства управления УУ.

Формируемый ток смещения соответствует установившемуся значению выходного сигнала контролируемого ЦАП. Каждую анализируемую точку переходного процесса стробируют п раз с частотой f 2 генератора Г. По мере приближения выходного тока контролируемого ЦАП к току смещения дополнительного ЦАП частота срабатывания f1 дискриминатора Д на туннельном диоде возрастает. Отношение частот f1/f2 анализируют устройством управления
УУ. Если оно находится в допустимых пределах заданного значения, то стробирующий .импульс перемещают к началу переходного процесса и анализ следующих точек переходного процесса повторяют до момента, когда отношение частот f1/f2 превысит заданное (последнее определяется допустимым отклонением выходного тока контролируемого ЦАП от установившегося значения, а также характером шумовой помехи на туннельном диоде и видом зависимости частоты срабатывания схемы сравнения от тока смещения). После этого перемещение стробирующего импульса прекращают и измеряют временной отрезок между фронтами импульсов генератора и стробирующих импульсов ГСИ. Следует, однако, отметить, что вследствие большого уровня шумов, временной и температурной нестабильности параметров туннельного диода данная схема обеспечивает контроль ЦАП с разрядностью не более 8—9.

На рисунках 5 и 6 изображены схема и временные диаграммы работы измерителя времени установления ЦАП, который обеспечивает исследование выходного сигнала ЦАП более высокой разрядности. Это достигается в основном смешением выходного сигнала по амплитуде до совпадения его установившегося значения с нулевым уровнем. Тем самым обеспечивается работа дискриминатора уровня вблизи нулевого потенциала, что позволяет использовать дискриминаторы с высокой разрешающей способностью по амплитуде.

Устройство реализует также стробоскопический метод измерения. При определении tуст фактически решают две самостоятельные задачи:

1) выделение временного интервала, пропорционального длительности измеряемого времени установления;

2) преобразование выделенного интервала в форму, удобную для обработки.

Рисунок 5 - Схема автоматического измерителя времени установления ЦАП

[pic]

Рисунок 6 - Временные диаграммы работы автоматического измерителя времени установления ЦАП

Принцип выделения временного интервала аналогичен рассмотренному.
Установившееся значение переходного процесса контролируемого ЦАП совмещают с нулевым уровнем с помощью суммирующего усилителя СУ, ключа К и интегратора И.

В качестве устройств сравнения используются стробируемые компараторы напряжения KH1 и KH2, которые совместно со схемой ИЛИ, счетчиками импульсов
Сч1 и Сч2, триггером Т1, схемой запрета СЗ и формирователем порогового напряжения ФПН перемещают стробирующий импульс по временной оси к началу переходного процесса. Триггер Т2 и преобразователь средних значений напряжения прямоугольных импульсов ПСЗ обеспечивают преобразование выделенного временного интервала tуст в пропорциональное напряжение постоянного тока.

Схема работает следующим образом. В исходном состоянии генератор Г заторможен и на одном из его выходов имеется напряжение, соответствующее логической «1» цифровых входов контролируемого ЦАП, а на другом — логическому «0». Многоканальный коммутатор позволяет сформировать произвольную комбинацию входного воздействия на цифровые входы, соответствующую любой точке характеристики контролируемого ЦАП, что обеспечивает контроль времени установления в любой точке характеристики ЦАП и при любых смежных кодовых комбинациях.

Так, например, если необходимо измерить время установления полной шкалы ЦАП, то его цифровые входы подключают к выходу генератора Г с напряжением, соответствующим логической «1».

Если требуется определить время установления ЦАП при включении, например, всех разрядов, кроме старшего, цифровой вход последнего подключают на все время измерения к шине, формирующей напряжение логического «0», входы остальных разрядов — к выходу генератора с напряжением логической «1».

В случае измерения времени установления при смене смежных кодовых комбинаций, например при смене кода 011...1 на 100...0, в исходном состоянии цифровой вход старшего разряда подключают к выходу генератора с напряжением логического «0», входы остальных разрядов — к выходу генератора с напряжением логической «1». Следовательно, в исходном состоянии выходной сигнал ЦАП соответствует его установившемуся значению в проверяемой точке характеристики.