что, если время нарастания в 5 раз меньше длительности фронтов измеряемых импульсов, погрешность измерения не превышает 1...2%. При измерении времени задержки распространения данная погрешность значительно меньше (она возникает только из-за неидентичности СП1-СПЗ и разных длительностей фронтов измеряемых импульсов) и в тестере не превышает 0,5...!%.

Под действием амплитудных нелинейностей СП и схемы коррекции уровни отсчета могут сдвинуться и возникнуть погрешности измерения времени задержки распространения. Данная погрешность возникает только при различных значениях длительности фронтов измеряемых импульсов или различных характерах амплитудной нелинейности в каналах тестера. Практически реальная величина этой погрешности сравнительно малая, и ею можно пренебречь.

Под действием внутренних шумов возникают случайные погрешности измерения времени задержки распространения:

бш=л/ш/5рн. (5.5)

где - среднее значение шумового напряжения внутренних шумов тестера. При измерении осуществляется многократное усреднение результатов и погрешность, вносимая внутренними шумами, практически исключается.

Случайная погрешность временной нестабильности коэффициента трансформации временного масштаба (нестабильность временной шкалы) определяется нестабильностью разностной частоты кварцевых генераторов

Scn = 2Sf,-f 6(Af), (5.6)

где 6Fi - относительная нестабильность частоты кварцевых генераторов; S(Af) = = Kв{&Ft)Ft/F - нестабильность разностной частоты кварцевых генераторов; Л;в< I - коэффициент влияния, учитывающий, что кварцевые генераторы находятся примерно в одинаковых температурных условиях, подключены к одному источнику питания и в них использованы кварцевые резонаторы одного типа.

Погрешность бц„ при использовании импульсов от кварцевого генератора

бц„=00/?„. (5-7)

где Л - частота повторения счетных импульсов. Тогда согласно (5.4) и (5.7) получаем

.,.=.(.)V,.,,,4()%(.V).

в погрешность измерения времени установления дополнительно входит методическая погрешность измерения, причиной которой является способ измерения. Суммарная относительная погрешность измерения времени установления

б/5у=±д/ 6L-f 6?„ + S„ + 62, + SL-f SL-f (5 9)

где б„ = + 6L+6a-Ь 6и - относительная методическая погрешность измерения; бчз - относительная погрешность определения времени путем выбора минимального значения /у; 6а - относительная погрешность измерения tsu, вызванная погрешностью уровней отсчета; 6„ - относительная погрешность, вызванная искажениями формы сигнала в стробоскопическом преобразователе.

Проведенные расчеты и экспериментальные исследования показали, что в случае осциллирующего процесса установления выходного сигнала ЦАП амплитуд-

5 Зак 677 129

ная погрешность уровней отсчета практически не влияет на результат измерения величины tsu, так как SAL/Uc Ken Лс<С U„- U„ ,, где Кк - чувствительность компаратора, установленного в схеме компаратора; Л6 - абсолютная погрешность поддержания амплитуды выходного сигнала ЦАП в схеме АРУ; 11 - амплитуда выходного сигнала ЦАП; Лсп » Кс - коэффициенты передачи стробоскопического преобразователя и системы АРУ соответственно; U„, Uni - амплитуды двух соседних осцилляции на измеряемом сигнале.

Предложенный способ позволяет отказаться от точного измерения амплитуды импульса, так как производится нормализация амплитуды каждого измеряемого импульса. Это исключает погрешности измерения времени установления, вызванные неравномерностями и искажениями плоской части импульса.

Таким образом, 6„ = ± 100/4f„isH, где F„ - частота осцилляции выходного сигнала ЦАП; tsH- ожидаемое значение параметра tsu-

Погрешности," вызванные конечным временем установления переходной характеристики и нелинейностью амплитудной характеристики, аналогичны погрешностям, возникающим при измерении времени задержки распространения.

Согласно указанному выше имеем

и&.л 2 , / KF8F\ 2

Проведенные теоретическое и экспериментальное исследования измерителей динамических параметров показывают, что основными факторами, ограничивающими разрядность проверяемых ЦАП, являются шумы, помехи и дрейф стробоскопического преобразователя, искажения формы выходного сигнала. Для измерения времени установления 10-разрядных (и более) ЦАП, имеющих наносекундные времена установления, необходимо использовать специализированные СП и определенную структуру построения измерителя (см. гл. 7).

На рис. 5.22, а приведена структурная схема лабораторного измерителя времени установления ЦАП на 10... 12 разрядов в субнаносекундном диапазоне времен [165]. Трансформация временного масштаба выходного сигнала ЦАП осуществляется аналогичным способом (использована та же система формирования шага считывания). На вход проверяемого ЦАП подается сигнал запуска от формирователя тестовых импульсов, связанного с кварцевым генератором /. Выходные сигналы прямого и инверсного выходов ЦАП поступают на смесители 1 я 2. Выходные импульсы кварцевого генератора 2 запускают формирователи стробимпульсов 1 и 2 и поступают на стробирующие входы смесителей. На выходе строб-преобразователей получаем выходной сигнал ЦАП, преобразованный во временном масштабе и усиленный предварительным усилителем. После усиления выходной сигнал смесителя 2 поступает на инвертирующий усилитель. С выхода переключателя / сигнал поступает на усилитель с регулируемым усилением, причем амплитуда сигнала на выходе усилителя устанавливается нормализованной

Рис. 5.22. Структурная схема (a) и временные диаграммы {б) лабораторного измерителя динамических параметров 10-12-разрядных ЦАП:

Чи " iv-время установления выходного уровня ЦАП от (/j°--f/EMP до W;±f/EMP и

WJ-Wemp до f/;±(/EMP g) t

(постоянной). Это дает возможность упростить схему измерения, т. е. уровни отсчета времени установления всегда поддерживать постоянной величины. При этом отпадает необходимость при каждом изменении фиксировать амплитуду сигнала и выставлять новые уровни отсчета.

Временные диаграммы измерения приведены на рис. 5.22,6. Импульсы с нормализованной амплитудой поступают на усилители-ограничители. В усилителе-ограничителе / усиливается установившееся значение (часть сигнала по верхнему уровню) при включенном ЦАП, в усилителе-ограничителе 2- при выключенном ЦАП. Кроме того, изменением пределов ограничения изменяется и уровень выходного сигнала. Выходные сигналы усилителей-ограничителей поступают на входы двух схем сравнения, в которых сравниваются уровни сигналов с выставленными уровнями отсчета. В мо-

5* 131