абсолютная величина ЕМР которых составляет десятки милливольт. Непосредственное их применение для построения измерителей ЦАП с разрядностью более 6 затруднено из-за большого уровня собственных шумов и малой разрешающей способности амплитуды.

Для построения измерителей динамических параметров быстродействующих и сверхбыстродействующих ЦАП с разрядностью более 6-8 могут быть использованы следующие методы измерения: прямой компараторный; компараторный с предварительным усилением выходного сигнала ЦАП; метод предварительного преобразования временного масштаба выходного сигнала ЦАП.

Существующие в настоящее время быстродействующие компараторы напряжения в интегральном исполнении имеют времена задержки порядка 5...6 не [88, 89], а максимальная их чувствительность составляет единицы милливольт (компараторы серий КР597СА1, КР597СА2) без учета временных и температурных нестабильностей. Построение измерителей динамических параметров сверхбыстродействующих (8-разрядных и более) ЦАП на базе таких компараторов затруднено из-за малых разрешающих способностей по времени и амплитуде. Для этой цели нужны компараторы, имеющие времена задержки (или нестабильность времени задержки) не более 0,2...0,3 не с чувствительностью, значительно меньшей ЕМР (порядка десятков или сотен микровольт). Из-за отсутствия такого класса компараторов построение измерителей динамических параметров сверхбыстродействующих ЦАП с разрядностью более 8-10, работающих компараторным методом и обеспечивающих приемлемую точность измерения, в настоящее время затруднено.

Широкое применение прямой компараторный метод, работающий в реальном времени, нашел лишь в измерителях динамических параметров ЦАП микросекундного и миллисекундного диапазонов времен [90-93].

Для измерения времени установления более высокоразрядных-и менее быстродействующих ЦАП широко используется компараторный метод с предварительным усилением выходного сигнала ЦАП. Основной трудностью такого метода измерения является построение усилителя выходного сигнала ЦАП.

Таким образом, существующая в настоящее время элементная база позволяет создавать измерители времени установления, работающие в реальном масштабе времени с разрядностью до 12-14 и временем установления более 50...100 не.

Предпочтительным методом построения измерителей, особенно для сверхбыстродействующих ЦАП, является использование предварительного преобразования временного масштаба (спектра) выходного сигнала ЦАП. Для его реализации необходимо применять специальные стробоскопические преобразователи, так как универсальные преобразователи, используемые в стробоскопических осциллографах, для этой цели малопригодны из-за низкой чувстви-

тельности, большой погрешности трансформации временного масштаба, а также большого уровня шумов [83-87].

Наиболее высокой точностью обладают специализированные стробоскопические преобразователи, работающие в режиме пикового детектирования и формирования шага считывания с помощью двух кварцевых генераторов [94]. Структурная схема такого преобразователя приведена на рис, 7.1. Выходные импульсы кварцевого генератора с частотой повторения F\ запускают формирователь тестимпульсов и с последнего поступают на вход измеряемого ЦАП и смеситель 2. Сигналом кварцевого генератора 2 запускается формирователь стробимпульсов. Частота повторения кварцевого генератора 2 р2 = Р\-\- Af, причем f i «/•2< А

В связи с тем, что частота повторения стробимпульсов выбрана больше частоты повторения тестимпульсов, преобразование временного масштаба измеряемых сигналов происходит по обратной шкале времени. Обратная шкала времени образуется из-за того, что частота тестовых импульсов превышает частоту стробирующих импульсов, в результате чего стробирование осуществляется с конца исследуемого импульса (по обратной шкале времени). Это обстоятельство во многих случаях позволяет значительно упростить процесс измерения времени установления. Коэффициент трансформации временного масштаба q = F/AF. Стробоскопический преобразователь, работающий в режиме пикового детектирования, дает возможность достичь следующих преимуществ:

а) получить сравнительно большой коэффициент передачи преобразователя (до 0,5...0,6);

б) обеспечить наименьший уровень внутренних шумов (преобразователи, работающие в режиме пикового детектора, имеют наивысшее отношение сигнал-шум, зависящее от постоянной времени разряда запоминающего конденсатора и от шага считывания);

в) получить на запоминающем конденсаторе преобразованный аналоговый (непрерывный) сигнал, что при высоком коэффициенте передачи позволяет значительно упростить схему преобразователя и последующую схему обработки исследуемого сигнала;

г) достичь хорошей линейности преобразования временного

кварцевый аенератор 1

Формирователь теотимадльоов

Кварцевый аенератор Z

Формирователь стробимпульсов

змермы/

Смеситель Z

Рис 7 1 Структурная схема специализированного стробоскопического преобразователя

масштаба и малой абсолютной погрешности трансформации, так как оба кварцевых генератора находятся в идентичных условиях работы и изменения их частот равны;

д) получить малые габаритные размеры преобразователя и возможность его гибридного исполнения. Это, в свою очередь, позволяет разместить преобразователи на выводах контактора (измеряемого ЦАП), что также помогает уменьшить уровень собственных шумов преобразователя и исключить погрешности, связанные с отражением сигнала в неоднородностях высокочастотной линии передачи сигнала;

е) отрегулировать подбором постоянной времени разряда запоминающей емкости смесителя наклон плоской части исследуе- . мого импульса преобразователя, т. е. при регулировке измерителя погрешность, вносимая спадом или подъемом плоской части импульса, может быть значительно уменьшена.

В [83, 94] показано, что преобразователь, работающий в режиме пикового детектирования, обладает способностью подавления внутренних и внешних шумов.

Для наиболее эффективного подавления помех необходимо определенным образом подобрать шаг считывания и постоянную разряда. Анализ показывает, что наиболее эффективное подавление помех (>с= 10...20) можно получить при постоянной времени разряда емкости смесителя (Зр = 0,3...0,7 (рис. 7.2). Выбросы на запоминающей емкости можно легко отфильтровать с помощью фильтра нижних частот, установленного на выходе преобразователя. Как показывают эксперименты, уменьшить внутренние шумы и наводки стробпреобразователя можно только конструктивным путем. При очень высоких требуемых точностях имеет место антенный эффект, создающий высокочастотные шумы, а также наводки с различным спектром частот (одни элементы стробпреобразователя служат как передатчики, например генератор стробимпульсов, другие-как приемники). Для этого необходимо использовать гибридную конструкцию стробпреобразователя.

Очень важной характеристикой ЦАП, используемого для измерения времени установления, является неравномерность плоской части переходной характеристики, которая для преобразователя с пиковым детектором определяется процессом разряда запоминающей емкости.

На рис. 7.3 приведены зависимости заряда запоминающей емкости преобразователя от числа стробимпульсов в данной точке сигнала при разных значениях времени ее разряда и амплитудах стробимпульсов. Принципиальная электрическая схема стробоскопического преобразователя приведена на рис. 7.4. Преобразователь выполнен в виде гибридной микросхемы, помещенной в специальный корпус. Выводы его элементов для уменьшения шумов сделаны возможно минимальными (использованы безвыводные конденсаторы и транзисторы), толстопленочные резисторы выполнены методом выжигания. Преобразователь содержит формирователь 170