ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ АМПЛИТУДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 2014 года по МПК G01R13/30 

Предлагаемое изобретение относиться к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке высокоточных быстродействующих осциллографических измерителей наносекундного и субнаносекундного диапазонов и тестеров для проверки быстродействующих интегральных микросхем.

По основному авторскому свидетельству №599217, кл. G01R 13/30, заявл. 22.06.79 г., известен осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов (измеритель), содержащий осциллограф, первый вход которого подключен к первой входной клемме, первый выход - к первому входу блока формирования уровней зон, второй выход - к первому входу генератора импульсов зон, выход которого соединен с входом подсвета осциллографа и вторым входом блока формирования уровней зон, а второй вход - с третьим выходом блока управления, первый выход которого связан с третьим входом блока формирования уровней зон, второй выход - с входом управления второго переключателя, а четвертый выход - с входом управления первого переключателя, выход которого подключен к первому выводу конденсатора связи и второму входу осциллографа, а первый и второй входы - к первым выходам первого и второго источников опорного напряжения, вторые выходы которых соединены со входами измерителя разностей напряжений, а входы - со второй входной клеммой и вторым выводом конденсатора связи, причем входы первой и второй плавно регулируемых линий задержки связаны с входом синхронизации измерителя, а выходы - с первым и вторым входами второго переключателя, выход которого подключен ко входу синхронизации осциллографа, а первый и второй выходы блока формирования уровней зон соединены с входами индикатора равенства напряжений [1].

Недостатком измерителя является появление ошибок амплитудных измерений вследствие:

зависимости погрешности амплитудных измерений от величины активной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов (Rx).

Данный недостаток обусловлен тем, что при изменяющейся величине Rx и соизмеримости величин Rx и входного сопротивления измерителя (Rвх) коэффициент деления делителя, образующегося на входе измерителя, является переменной величиной, что приводит к дополнительным погрешностям при проведении амплитудных измерений.

Таким образом, применение данной схемы измерителя может быть эффективным либо при известной и постоянной величине Rx, либо при Rx<<Rвх;

- невозможности измерения величины Rx компенсационным способом при однокаскадной схеме измерителя (в состав одного каскада входят два регулируемых источника опорных напряжений, измеритель разности напряжений, переключатель и RC элементы связи);

- влияния источников опорных напряжений на источник исследуемых сигналов.

Данный недостаток обусловлен тем, что источники опорных напряжений подключаются последовательно с источником исследуемых сигналов и при соизмеримости величин Rx и Rвх падения напряжений на Rx могут быть соизмеримы с величинами опорных напряжений, что может приводить к нарушениям в работе исследуемого устройства;

- невозможности расчета энергетических характеристик исследуемых сигналов, так как для данных расчетов наряду с информацией об амплитуде исследуемых сигналов необходима информация о величине Rx.

С целью повышения точности амплитудных измерений путем уменьшения указанных ошибок и устранения указанных недостатков осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов по дополнительному изобретению авт.св. №815641 снабжен третьим и четвертым источниками опорного напряжения, дополнительным измерителем разности напряжений, третьим переключателем, двумя резисторами связи и дополнительным конденсатором связи, первый вывод которого соединен со вторым входом осциллографа, первым выводом второго резистора связи и выходом третьего переключателя, а второй вывод - с выходом первого переключателя, первым выводом первого резистора связи и входами третьего и четвертого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами дополнительного измерителя разности напряжений, а первые выходы - с первым и вторым входами третьего переключателя, вход управления которого подключен к пятому выходу блока управления, причем вторые выводы резисторов связи соединены с первым входом осциллографа [2].

Данный измеритель обеспечивает:

- проведение измерений величины Rx на любом участке исследуемого периодического сигнала компенсационным способом, вследствие неидентичности условий во входных цепях измерителя для каждой из пар источников опорных напряжений;

- уменьшение влияния изменений величины Rx на погрешность амплитудных измерений, вследствие учета данных изменений при проведении вычислений по выведенным соотношениям;

- возможность расчета энергетических характеристик исследуемых сигналов на основании данных амплитудных измерений и измерений величины Rx.

Недостатком данного измерителя является появление ошибок амплитудных измерений вследствие влияния источников опорных напряжений на источник исследуемых сигналов при измерениях величины Rx, что приводит к снижению точности и достоверности результатов измерений величины Rx.

Данное влияние обусловлено тем, что двухкаскадная схема измерителя может обеспечить только одностороннюю компенсацию воздействий разностей падений напряжений двух пар опорных источников напряжения.

При проведении измерений величины Rx компенсация производится на входе осциллографа, а на входные клеммы измерителя (и, следовательно, на выход исследуемого устройства) воздействуют различные по величине разности падений напряжений двух пар опорных источников напряжения.

Воздействие источников опорных напряжений на источник исследуемых сигналов при проведении амплитудных измерений может нарушать работу источника исследуемых сигналов, искажать форму исследуемых сигналов и, соответственно, снижать точность и достоверность результатов измерений.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности амплитудных измерений, вследствие устранения влияния источников опорных напряжений на источник исследуемых сигналов при измерениях величины Rx.

Поставленная цель достигается тем, что осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов, содержащий осциллограф, первый вход которого подключен к первой входной клемме, первый выход - к первому входу блока формирования уровней зон, второй выход - к первому входу генератора импульсов зон, выход которого соединен с входом подсвета осциллографа и вторым входом блока формирования уровней зон, а второй вход - с третьим выходом блока управления, первый выход которого связан с третьим входом блока формирования уровней зон, второй выход - с входом управления второго переключателя, а четвертый выход - с входом управления первого переключателя, выход которого подключен к первому выводу конденсатора связи и второму входу осциллографа, а первый и второй входы - к первым выходам первого и второго источников опорного напряжения, вторые выходы которых соединены со входами измерителя разностей напряжений, а входы - со второй входной клеммой и вторым выводом конденсатора связи, причем входы первой и второй плавно регулируемых линий задержки связаны с входом синхронизации измерителя, а выходы - с первым и вторым входами второго переключателя, выход которого подключен ко входу синхронизации осциллографа, а первый и второй выходы блока формирования уровней зон соединены с входами индикатора равенства напряжений, при этом первый вывод дополнительного конденсатора связи соединен со вторым входом осциллографа, первым выводом второго резистора связи и выходом третьего переключателя, а второй вывод - с выходом первого переключателя, первым выводом первого резистора связи и входами третьего и четвертого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами дополнительного измерителя разности напряжений, а первые выходы - с первым и вторым входами третьего переключателя, вход управления которого подключен к пятому выходу блока управления, причем вторые выводы резисторов связи соединены с первым входом осциллографа, снабжен пятым и шестым источниками опорного напряжения, третьим измерителем разности напряжений, четвертым переключателем, третьим резистором связи, третьим конденсатором связи, седьмым и восьмым источниками опорного напряжения, четвертым измерителем разности напряжений, пятым переключателем, четвертым резистором связи, четвертым конденсатором связи, при этом первый вывод четвертого конденсатора связи соединен со вторым выводом третьего конденсатора связи, первым выводом четвертого резистора связи, выходом пятого переключателя и входами пятого и шестого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами третьего измерителя разности напряжений, а первые выходы - с первым и вторым входами четвертого переключателя, вход управления которого подключен к шестому выходу блока управления, причем вторые выводы третьего и четвертого резисторов связи соединены с первым входом осциллографа, а первый вывод третьего резистора связи соединен с первым выводом третьего конденсатора связи, вторым выводом первого конденсатора связи и выходом четвертого переключателя, наряду с этим второй вывод четвертого конденсатора связи соединен со второй клеммой измерителя и входами седьмого и восьмого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами четвертого измерителя разности напряжений, а первые выходы - с первым и вторым входами пятого переключателя, вход управления которого подключен к седьмому выходу блока управления.

Техническая сущность предлагаемого решения

Введение в состав измерителя вышеперечисленной совокупности блоков и элементов приводит к образованию структуры, соответствующей двум последовательно соединенным двухкаскадным измерителям, имеющим общий нуль-орган (осциллограф, стробвольтметр, компаратор). При проведении измерений величины Rx каждый из двухкаскадных измерителей работает в соответствии с известными алгоритмами, но при этом разности падений напряжений, формируемые каждым из двухкаскадных измерителей на входных клеммах измерителя, имеют противоположные знаки и взаимно компенсируются. Выведены соотношения обеспечивающие выполнение условий взаимной компенсации.

Таким образом, происходит полное устранение нежелательных воздействий источников опорных напряжений на выход исследуемого устройства при измерениях величины Rx и, соответственно, повышаются точность и достоверность амплитудных измерений.

Положительный эффект у предлагаемого устройства возникает вследствие того, что при совместной, синхронной работе двух последовательно соединенных двухкаскадных измерителей, имеющих общий (совмещенный) нуль-орган, их взаимодействие (взаимовлияние) приводит к устранению нежелательных воздействий источников опорных напряжений на выход исследуемого устройства, то есть возникают новые «сверхсуммарные» свойства, помимо обусловленных известными свойствами прототипа.

Наряду с этим появляется возможность раздельной, независимой регулировки режимов измерения и эмулирования воздействий на исследуемое устройство, при совмещении этих режимов в реальном времени, вне зависимости от величины Rx.

Предложенная совокупность признаков не обнаружена в известной литературе, поэтому удовлетворяет критериям «новизны».

Совпадение данной совокупности признаков, а также свойств, проявляемых этими признаками в заявленном устройстве, что выражается его принципом действия, с признаками и свойствами технических решений, известных в науке и технике, не установлено.

В частности не обнаружены технические решения, обеспечивающие:

- совмещение процессов измерения и калибровки в одном канале, при исключении влияния сигналов калибровки на исследуемое устройство;

- совмещение процессов измерения и эмулирования воздействий на исследуемое устройство в одном канале с независимой установкой режимов эмулирования воздействий и измерения, а также технические решения, обеспечивающие проведение измерений величин активной составляющей выходного сопротивления источника исследуемых сигналов, активных составляющих тока, мощности (текущих значений в выбранные моменты времени) с минимальными искажениями.

Принцип действия измерителя поясняется Фиг.1, 2, 3…5, где изображены:

- на Фиг.1 - блок-схема устройства;

- на Фиг.2 - эквивалентные схемы цепей на входе измерителя;

- на Фиг.3…5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство состоит из осциллографа 1, первого и второго источников 2, 3 опорного напряжения, первого переключателя 4, измерителя 5 разности напряжений, первой и второй плавно регулируемых линий 6 и 7 задержки, второго переключателя 8, блока 9 формирования уровней зон, генератора 10 уровней зон, индикатора 11 равенства напряжений, блока 12 управления, первого конденсатора 13 связи, третьего и четвертого источников 14 и 15 опорного напряжения, третьего переключателя 16, дополнительного измерителя 17 разности напряжений, дополнительного конденсатора 18 связи, первого и второго резисторов 19 и 20 связи, пятого и шестого источников 21 и 22 опорного напряжения, четвертого переключателя 23, третьего измерителя 24 разности напряжений, третьего конденсатора 25 связи, третьего резистора 26 связи, седьмого и восьмого источников 27 и 28 опорного напряжения, пятого переключателя 29, четвертого измерителя 30 разности напряжений, четвертого конденсатора 31 связи, четвертого резистора 32 связи.

Устройство работает следующим образом (Фиг.1). Исследуемый периодический сигнал Ux поступает на вход осциллографа 1. Предполагается, что внутренние сопротивления Ri источников опорных напряжений 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 много меньше сопротивлений R19, R20, R26, R32. Сопротивление R20 включает в себя активную составляющую входного сопротивления осциллографа 1. Величины сопротивлений R19, R20, R26, R32 в диапазоне изменений уровней исследуемых сигналов Ux считаются постоянными. Конденсаторы связи С13, С18, С25, С31 обеспечивают передачу переменных составляющих спектра исследуемого сигнала Ux на вход осциллографа 1. Выбор величин конденсаторов связи С13, С18, С25, С31 производится из условий неискаженной передачи формы исследуемого сигнала Ux на вход осциллографа 1. Так как Ri<<R19, R20, R26, R32, то коэффициентом деления делителя, образующегося на входе осциллографа 1, можно пренебречь. Включение источников опорного напряжения 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28, переключателей 4, 16, 23, 29 в цепи общей шины входа осциллографа 1 обеспечивает, в сочетании с конденсаторами связи С13, С18, С25, С31, малые искажения исследуемых сигналов в области высоких частот, вследствие малого значения С (паразитной емкости на входе осциллографа 1).

Конденсаторы связи С13, С18, С25, С31 могут быть реализованы в виде параллельного соединения нескольких конденсаторов для передачи различных участков спектра исследуемого сигнала Ux, в частности, для передачи высокочастотных составляющих спектра могут быть использованы малоиндуктивные бескорпусные конденсаторы или конструктивные емкости.

В случае если входная часть измерителя реализована в виде выносного пробника, то в конструкцию пробника из указанных элементов могут входить лишь малоиндуктивные, малогабаритные конденсаторы (конструктивные емкости), резисторы связи R19, R20, R26, R32 и устройство преобразования входного сигнала (например, смеситель стробоскопического осциллографа).

Эквивалентное входное сопротивление измерителя (активная составляющая) равно:

$$Rin=\frac{R19R20R26R32}{R19R20R26+R19R20R32+R19R26R32+R20R26R32};\text{ (1)}$$

Определение активной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов Ux (текущих значений в выбранные моменты времени) производится следующим образом.

Контролируемый сигнал выводится органами управления осциллографа 1 на экран (Фиг.3). Метка зоны с помощью блока управления 12 устанавливается на контролируемый участок сигнала Ux. По сигналам блока управления 12 производится синхронная коммутация источников опорных напряжений 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28. Одновременно производится изменение напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 таким образом, чтобы разности напряжений опорных источников имели противоположные знаки (например: Е1-Е2=+Е1', Е3-Е4=-Е2', Е5-Е6=-Е3', Е7-Е8=+Е4'). Происходящее при этом смещение исследуемого сигнала Ux по оси амплитуд воспринимается оператором как раздвоение изображения сигнала и метки зоны. Изменение величин разностей напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 производится таким образом, чтобы взаимно компенсировать смещения исследуемого сигнала Ux по оси амплитуд, происходящее от каждой из пар опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28. Контроль совмещения производится визуально по экрану или по совпадению меток импульсов зон с помощью индикатора равенства напряжений 11. Осциллограф 1 при этом должен иметь связи по постоянному току.

После совпадения меток зон на исследуемом участке сигнала Ux (значение U'-->0 или U''>0), при определенных значениях разностей напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28, производится вычисление величины активной составляющей Rx в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов Ux.

Измерение величины Rx может проводиться при использовании двух, трех или четырех каскадов в различных сочетаниях.

Ниже приведены выведенные соотношения для ряда различных сочетаний используемых каскадов.

Выведенное соотношение для расчета Rx при Е1', Е2'≠0; Е3', Е4'=0:

$$Rx12=-\frac{R19\left(\frac{E1`}{E2`}+1\right)}{R19\left(\frac{E1`}{E2`}+1\right)\left(\frac{1}{R26}+\frac{1}{R32}\right)+1};\text{ (2)}$$

Выведенное соотношение для расчета Rx при Е3', Е4'≠0; Е1', Е2'=0:

$$Rx34=-R32\left(\frac{E4`}{E3`}+1\right);\text{ (3)}$$

Выведенное соотношение для расчета Rx, при Е1', Е2', Е3'≠0; Е4'=0:

$$Rx123=-\frac{R19\left(\frac{E1`}{E2`}+1+\frac{E3`}{E2`}\right)}{R19\frac{E1`}{E2`}\left(\frac{1}{R32}+\frac{1}{R26}\right)+\frac{E3`}{E2`}\frac{R19}{R32}+R19\left(\frac{1}{R26}+\frac{1}{R32}\right)+1};\text{ (4)}$$

Выведенное соотношение для расчета Rx, при Е1', Е3', Е4'≠0; Е2'=0:

$$Rx134=-\frac{R26\left(\frac{E3`}{E1`}+1+\frac{E4`}{E1`}\right)}{\frac{R26}{R32}\left(\frac{E3`}{E1`}+1\right)+1};\text{ (5)}$$

Выведенное соотношение для расчета Rx, при Е1′ , Е2′, Е3′, Е4′≠0:

$$Rx1234=-\frac{R19R26R32(E1`+E2`+E3`+E4`)}{E1`R19(R26+R32)+E2`(R19R26+R19R32+R26R32)+E3`R19R26};\text{ (6)}$$

Величина Rx является частью активного выходного сопротивления источника исследуемых сигналов - Rист., измеряемого на постоянном токе. На установившихся участках исследуемого сигнала Rx-->Rист.

При определении Rx величины Е1', Е2', Е3', Е4' измеряются измерителями разностей напряжений 5, 17, 24, 30, а величины R19, R20, R26, R32 известны.

Аналогично производится определение Rx в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов Ux в любой момент времени, в соответствии с участком, выбранным на изображении сигнала Ux, см. Фиг.3.

Измеренные значения величины Rx (Rxl2, Rx34, Rx123, Rx134), при различных сочетаниях используемых каскадов, должны быть идентичны и могут отличаться в случае зависимости величины Rx от воздействий различных по величине разностей падений напряжений на входных клеммах измерителя (Ux').

Детально процедура измерения величины Rx и требования к соотношению величин Е1', Е2', Е3', Е4' будут рассмотрены ниже.

Для вывода основных зависимостей рассмотрим упрощенные эквивалентные схемы цепей на входе измерителя (Фиг.2).

Соответственно можно записать соотношения:

$$E1`=Uo1`+Ux1`;$$

$$\begin{array}{l}E2`=Uo2`+Ux2`;\\ E3`=Uo3`+Ux3`;\text{ (7)}\\ E4`=Uo4`+Ux4`;\end{array}$$

где: Е1', Е2', Е3', Е4' - разности напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28;

Uo1', Uo2', Uo3', Uo4' - разности падений напряжений на резисторе связи R20 (на входе осциллографа 1);

Ux1', Ux2', Ux3', Ux4' - разности падений напряжений на выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов (на входных клеммах измерителя).

Изображение исследуемого сигнала на экране осциллографа 1 смещается по оси амплитуд пропорционально величинам разностей падений напряжений Uo1', Uo2', Uo3', Uo4'.

Преобразуем соотношения (7) следующим образом:

$$\begin{array}{l}Uo1`=E1`-Ux1`;\\ Uo2`=E2`-Ux2`;\text{ (8)}\\ Uo3`=E3`-Ux3`;\\ Uo4`=E4`-Ux4`.\end{array}$$

Так как при измерении величины Rx производится взаимная компенсация смещений исследуемого сигнала Ux по оси амплитуд, происходящих от каждой из пар опорных источников напряжения 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28, то из соотношений (8) следует:

Uo1'+Uo2'+Uo3'+Uo4'=0;

и, соответственно:

$$E1`+E2`+E3`+E4`-Ux1`-Ux2`-Ux3`-Ux4`=0\text{ (9)}$$

Из рассмотрения эквивалентных схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) следует:

$$Ux1`=I1`\frac{RxR26R32}{RxR26+RxR32+R26R32};\text{ (10)}$$

$$Ux2`=I2`\frac{RxR19R26R32}{RxR19R26+RxR19R32+RxR26R32+R19R26R32};\text{ (11)}$$

$$Ux3`=I3`\frac{RxR32}{Rx+R32};\text{ (12)}$$

$$Ux4`=I4`Rx;\text{ (13)}$$

где: I1', I2', I3', I4' - разности токов источников опорных напряжений 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28.

Выразим величины разностей токов I1', I2', I3', I4' через известные величины резисторов связи R19, R20, R26, R32, измеряемые величины разностей напряжений опорных источников Е1', Е2', Е3', Е4' и величину Rx:

$$I1`=E1`\frac{RxR19R26+RxR19R32+RxR20R26+RxR20R32+R19R26R32+R20R26R32}{K};\text{ (14)}$$

$$I2`=E2`\frac{RxR19R26+RxR19R32+RxR26R32+R19R26R32}{K};\text{ (15)}$$

$$I3`=E3`\frac{RxR19R20+RxR19R26+RxR20R26+R19R20R32+R19R26R32+R20R26R32}{K};\text{ (16)}$$

$$I4`=E4`\frac{R19R20R26+R19R20R32+R19R26R32+R20R26R32}{K};\text{ (17)}$$

где коэффициент K соответственно равен:

$$K=RxR19R20R26+RxR19r20R32+RxR19R26R32+RxR20R26R32+r19R20R26R32.\text{ (18)}$$

Подставляя соотношения (14)…(17) в соотношения (10)…(13), определим величины Ux1', Ux2', Ux3', Ux4' через известные величины резисторов связи R19, R20, R26, R32, измеряемые величины разностей напряжений опорных источников Е1', Е2', Е3', Е4' и величину Rx:

$$Ux1`=E1`\frac{RxR26R32(R19+R20)}{K};\text{ (19)}$$

$$Ux2`=E2`\frac{RxR19R26R32}{K};\text{ (20)}$$

$$Ux3`=E3`\frac{RxR32(R19R20+R19R26+R20R26)}{K};\text{ (21)}$$

$$Ux4`=E4`\frac{Rx(R19R20R26+R19R20R32+R19R26R32+R20R26R32)}{K}.\text{ (22)}$$

Так как коммутация источников опорного напряжения 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 производится синхронно, то результирующее воздействие разностей падений напряжений на Rx соответственно равно:

$$\begin{array}{l}Ux`=Ux1`+Ux2`+Ux3`+Ux4`=\\ =Rx\frac{E1`R26R32(R19+R20)+E2`R19R26R32+E3`R32(R19R20+R19R26+R20R26)+}{K}\\ \frac{+E4`(R19R20R26+R19R20R32+R19R26R32+R20R26R32)}{}.\text{ (23)}\end{array}$$

Из рассмотрения схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) определим разности падений напряжений Uo1', Uo2', Uo3', Uo4' на входе осциллографа:

$$Uo1`=I1`\frac{R19*R20}{R19+R20};\text{ (24)}$$

$$Uo2`=I2`R20;\text{ (25)}$$

$$Uo3`=I3`\frac{R19R20R26}{R19R20+R19R26+R20R26};\text{ (26)}$$

$$Uo4=I4`\frac{R19R20R26R32}{R19R20R26+R19R20R32+R19R2632+R20R26R32}.\text{ (27)}$$

Подставляя соотношения (14)…(17) в соотношения (24)…(27), определим величины Uo1', Uo2', Uo3', Uo4' через известные величины резисторов связи R19, R20, R26, R32, измеряемые величины разностей напряжений опорных источников Е1', Е2', Е3', Е4' и величину Rx:

$$Uo1`=E1`\frac{R19R20(RxR26+RxR32+R26R32)}{K};\text{ (28)}$$

$$Uo2`=E2`\frac{R20(RxR19R26+Rxr19R32+RxR26R32+R19R26R32)}{K};\text{ (29)}$$

$$Uo3`=E3`\frac{R19R20R26(Rx+R32)}{K};\text{ (30)}$$

$$Uo4`=E3`\frac{R19R20R26R32}{K};\text{ (31)}$$

Результирующее воздействие разностей падений напряжений Uo1', Uo2', Uo3', Uo4', на входе осциллографа 1 и, соответственно, величина смещения исследуемого сигнала Ux по оси амплитуд на экране осциллографа, равно:

$$\begin{array}{l}Uo`=Uo1`+Uo2`+Uo3`+Uo4`=\\ =Rx\frac{E1`R19(RxR26+RxR32+R26R32)+E2`(RxR19R26+RxR19R32+RxR26R32+}{K}\\ \frac{+R19R26R32+E3`R19R26(Rx+R32)+E4`R19R26R32)}{};\text{ (23)}\end{array}$$

Рассмотрим возможные варианты работы четырехкаскадной схемы измерителя при измерениях величины Rx:

- вариант, когда используется первый и второй каскады, соответственно Е3' и Е4' равны нулю:

Uo1'+Uo2'=0; (33)

Подставляя соотношения (28), (29) в уравнение (33) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (2);

- вариант, когда используются третий и четвертый каскады, соответственно Е1'и Е2' равны нулю:

Uo3'+Uo4'=0; (34)

Подставляя соотношения (30), (31) в уравнение (34) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (3);

- вариант, когда используются три каскада, например первый, второй и третий и, соответственно, Е4' равна нулю:

Uo1'+Uo2'+Uo3'=0; (35)

Подставляя соотношения (28)…(30) в уравнение (35) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (4);

- вариант, когда используются три каскада, например первый, третий и четвертый и, соответственно, Е2' равна нулю:

Uo1'+Uo3'+Uo4'=0; (36)

Подставляя соотношения (28), (30), (31) в уравнение (36) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (5);

- вариант, когда используется четыре каскада, при этом мы имеем синхронную работу двух последовательно соединенных двухкаскадных измерителей, работающих в противофазе (с точки зрения воздействия на исследуемое устройство) и имеющих общий индикатор (экран осциллографа, строб-вольтметр, компаратор):

Uo1'+Uo2'+Uo3'+Uo4'=0; (37)

Подставляя соотношения (28)…(31) в уравнение (37) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (6).

Рассмотрим работу измерителя в режиме имитации прототипа (двухкаскадный вариант), когда при измерениях величины Rx используются поочередно первый, второй или третий, четвертый каскады. Расчет величин Rx12 и Rx34 производится в соответствии с соотношениями (2) и (3). При определении величин Rx12, Rx34 величина Uo' устанавливается равной 0 визуально по экрану осциллографа 1 или по совпадению меток импульсов зон с помощью индикатора равенства напряжений 11.

В пп.1…4 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях величин Rx12 (соотношение 2) и Rx34 (соотношение 3) при R19=R20=R26=R32=1000 кOм.

Из рассмотрения результатов измерений следует, что выход исследуемого устройства находится под результирующим воздействием разностей падений напряжений Ux' (Ux12' или Ux34'), что может нарушать работу исследуемого устройства и снижать достоверность и точность измерений.

Рассмотрим работу измерителя в режиме измерений величины Rx, когда используются четыре каскада (режим синхронной работы двух последовательно соединенных двухкаскадных измерителей).

Определим условия взаимной компенсации воздействий величин Ux1', Ux2', Ux3', Ux4' на входных клеммах измерителя и величин Uo1', Uo2', Uo3', Uo4' на входе осциллографа 1 (при ненулевых значениях величин Е1', Е2', Е3', Е4').

Из рассмотрения схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) следует:

Uo1'+Uo2'+Uo3'+Uo4'=0;

Ux1'+Ux2'+Ux3'+Ux4'=0;

Ux1'+Ux2'=-(Ux3'+Ux4'); (38)

E1'+E2'+E3'+E4'=0.

После подстановки в соотношения (38) выражений (19…22) и преобразований получаем условия взаимной компенсации (Uo'=0, Ux'=0):

$$\frac{E2`}{E3`}=-\frac{Z2}{Z1};\text{ (39)}$$

Е1'+Е2'+Е3'+Е4'=0; (40)

где коэффициенты Z1, Z2 соответственно равны:

$$Z1=\frac{E1`}{E2`}R26R32(R19+r20)+R19R26R32;\text{ (41)}$$

$$\begin{array}{l}Z2=R32(R19R20+R19R26+R20R26)+\\ +\frac{E4`}{E3`}(R19R20R26+R19R20R32+R19R26R32+R20R26R32).\text{ (42)}\end{array}$$

Соотношения $$\frac{E1`}{E2`}$$ и $$\frac{E4`}{E3`}$$ определяются в процессе измерения величин Rx12 и Rx34 [см. соотношения (2) и (3)], поэтому после вычисления коэффициентов Z1 и Z2, в соответствии с соотношениями (41), (42), возможно определить $$\frac{E2`}{E3`}$$ в соответствии с соотношением (39).

Устанавливая в процессе проведения измерений абсолютное значение одной из величин Е1', Е2', Е3', E4', возможно, при соблюдении установленных соотношений $$\frac{E1`}{E2`}$$ , $$\frac{E4`}{E3`}$$ , $$\frac{E2`}{E3`}$$ , установить абсолютные значения остальных величин.

При проведении измерений величины Rx первоначально устанавливаются пониженные величины разностей напряжений опорных источников Е1', Е2', Е3', E4', а затем, по мере уточнения величины Rx, устанавливаются повышенные величины, для более точных измерений, при этом обеспечиваются соотношения величин Е1', Е2', Е3', E4', соответствующие условиям взаимной компенсации (Uo'=0, Ux'=0).

При необходимости производится несколько итераций по уточнению величины Rx и, соответственно, уточнению соотношений величин Е1', Е2', Е3', E4'.

Определим связь между соотношениями $$\frac{E1`}{E2`}$$ , $$\frac{E4`}{E3`}$$ , при проведении измерении величины Rx в четырехкаскадном варианте.

При синхронной работе двух двухкаскадных измерителей производится определение величин Rx12 и Rx34 на контролируемом участке исследуемого сигнала в соответствии с соотношениями (2) и (3). Результаты измерений каждого из двухкаскадных измерителей должны быть равны - Rx12=Rx34. Соответственно после преобразований соотношений (2) и (3) получаем выражение определяющее взаимосвязь соотношении $$\frac{E1`}{E2`}$$ и $$\frac{E4`}{E3`}$$ , вне зависимости от величины Rx:

$$\frac{E4`}{E3`}=\frac{R19\left(\frac{E1`}{E2`}+1\right)}{R19\left(\frac{E1`}{E2`}+1\right)\left(\frac{R32}{R26}+1\right)+R32}-1\text{ (43)}$$

При установке абсолютных значений величин Е1', Е2', Е3', E4', при проведении измерений величины Rx, взаимосвязь соотношений $$\frac{E1`}{E2`}$$ и $$\frac{E4`}{E3`}$$ должна соответствовать выражению (43).

В пп.5…8 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при проведении измерений величин Rx при R19=R20=R26=R32=1000 кOм.

Рассмотрим вариант, когда для определения величины Rx используются три каскада измерителя (например: первый, второй, третий или первый, третий и четвертый, см. Фиг.1). Первоначально величины разностей напряжений опорных источников устанавливаются в соответствии с выведенными условиями полной компенсации на входе осциллографа и измерителя для трехкаскадного варианта, затем производится частичное рассогласование условий полной компенсации по входу измерителя и вычисляется величина Rx в контролируемой зоне сигнала Ux (Фиг.3).

Расчет величин Rx123 или Rx134 производится в соответствии с соотношениями (4) и (5). При определении величин Rx123, Rx134 величина Uo' устанавливается равной 0 визуально по экрану осциллографа или по совпадению меток импульсов зон с помощью индикатора равенства напряжений 11. Совмещение может производиться при высокой чувствительности осциллографа 1, при этом исключается влияние нелинейности амплитудной характеристики осциллографа 1 на погрешность измерения величины Rx.

Определим условия полной компенсации воздействий величин Ux1', Ux2', Ux3' на исследуемое устройство и величин Uo1', Uo2', Uo3' на вход осциллографа 1 (при ненулевых значениях величин Е1', Е2', Е3' и Е4'=0), т.е. при работе первого, второго и третьего каскадов измерителя.

Из рассмотрения схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) следует:

Uo1'+Uo2'+Uo3'=0; (44) Ux1'+Ux2'+Ux3'=0; (45) Е1'+Е2'+Е3'=0; (46)

и, соответственно:

Е1'=-(Е2'+Е3').

После подстановки в соотношение (44) выражений (28…30) и преобразований с учетом соотношения (45) получаем условия полной компенсации (Uo'=0, Ux'=0):

$$\frac{E2`}{E3`}=\frac{R19}{R26};\text{ (47)}$$

Е1'+Е2'+Е3'=0; (48)

Так как при подстановке величин Е1', Е2', Е3', соответствующих условиям полной компенсации (47), (48), в выражение (4) для определения величины Rx получаем неопределенность, то при определении величины Rx производится рассогласование условий полной компенсации со стороны исследуемого устройства. Величина рассогласования определяется требуемой точностью измерений и критичностью исследуемого устройства к величине Ux'.

В пп.9…12 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях величин Rx123 (соотношение 4) при R19=R20=R26=R32=1000 кOм.

Определим условия полной компенсации воздействий величин Ux1', Ux3', Ux4' на исследуемое устройство и величин Uo1', Uo3', Uo4' на вход осциллографа 1 (при ненулевых значениях величин Е1', Е3', Е4' и Е2'=0) при работе первого, третьего и четвертого каскадов измерителя.

Из рассмотрения схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) следует:

Uo1'+Uo3'+Uo4'=0; (49) Ux1'+Ux3'+Ux4'=0; (50) E1'+E3'+E4'=0; (51)

и, соответственно:

Е3'-(Е1'+Е4'). (52)

После подстановки в соотношение (49) выражений (28), (30), (31) и преобразований с учетом соотношения (52), получаем условия полной компенсации (Uo'=0, Ux'=0):

$$\frac{E1`}{E4`}=\frac{R26}{R32};\text{ (53)}$$

Е1'+E3'+E4'=0. (54)

Так как, аналогично предыдущему варианту, при подстановке величин Е1', E3', E4', соответствующих условиям полной компенсации (53), (54), в выражение (5) для определения величины Rx получаем неопределенность, то при определении величины Rx производится рассогласование условий полной компенсации со стороны исследуемого устройства. Величина рассогласования определяется требуемой точностью измерений и критичностью исследуемого устройства к величине Ux'.

В пп.13…16 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях величин Rx134 (соотношение 5) при R19=R20=R26=R32=1000 кOм.

После измерений величины Rx, в соответствии с вышеизложенными методиками, возможно оценить влияние величины Ux' на величину Rx.

Выведем соотношения для определения величин Е1'…Е4' при известной (измеренной) величине Rx и заданной величине Ux'.

Рассмотрим работу измерителя в трехкаскадном варианте: Е1', Е2', Е3'≠0; Е4'=0.

Из рассмотрения эквивалентных схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) можно записать следующие соотношения:

E1'+E2'+E3'=Ux'; (55) Uo'1+Uo'2+Uo'3=0; (56) Ux1'+Ux2'+Ux3'=Ux' (57)

После подстановки в соотношения (57) выражений (19)…(21) и преобразований получаем:

E2'=Ux'-E1'-E3'; (58)

$$E3`=Ux`\left[1+\frac{R19R26(Rx+R32)}{RxR32(R19+R26)}\right]-E1`\frac{R26}{R19+R26}.\text{ (59)}$$

В соотношениях (58), (59) величины Rx и Ux' известны, а величиной Е1' задаются. После установки расчетных значений величин Е1'…Е3' по экрану осциллографа контролируется условие компенсации Uo'=0. В случае, если оно соблюдается, (рассогласования нет), влиянием Ux' на исследуемое устройство можно пренебречь. Наряду с этим возможно измерение величины Rx при использовании установленной величины Ux' в качестве эмулирующего воздействия на исследуемое устройство.

В пп.17, 18 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при оценке влияния величины Ux' на величину Rx (соотношения 58, 59) при R19=R20-R26-R32=1000 кОм.

Амплитудные измерения исследуемых сигналов проводятся следующим образом. Исследуемый сигнал с помощью органов управления осциллографа 1 выводится на экран осциллографа 1 (Фиг.4). Метки зон устанавливаются на участки исследуемого сигнала Ux, между которыми проводятся амплитудные измерения. По сигналам блока управления 12 производится синхронная коммутация источников опорного напряжения 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28, а также плавно регулируемых линий задержки 6, 7. Одновременно производится изменение напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 и величин задержек линий задержки 6, 7 до совмещения меток зон на исследуемом сигнале (Фиг.4). Совмещение меток зон может производиться при высокой чувствительности осциллографа 1 и на "быстрых" развертках.

Рассмотрим вариант амплитудных измерений, когда воздействие разностей падений напряжений опорных источников Е1'…Е4' на исследуемое устройство является нежелательным, то есть соотношение величин Е1'…Е4' должно быть таким, чтобы постоянно соблюдалось условие компенсации Ux'=0. Примем что Е4'=0, соответственно Uo4' и Ux4' также равны нулю.

Из рассмотрения эквивалентных схем на входе измерителя (Фиг.2) можно вывести следующие соотношения:

E1'+E2'+E3'⁼Uo'; (60) Uo'1+Uo'2+Uo'3=Uo'; (61) Ux1'+Ux2'+Ux3'=0. (62)

После подстановки в соотношение (62) выражений (19)…(21) и преобразований получаем:

E1'+E2'+E3'=Uo'; (63)

$$\frac{E1`}{E2`}\left(1+\frac{R20}{R19}\right)=-1-\frac{E3`}{E2`}\left(1+\frac{R20}{R19}+\frac{R20}{R26}\right).\text{ (64)}$$

Таким образом, изменение разностей напряжений Е1'…Е3', при проведении амплитудных измерений, производится до совмещения меток зон на контролируемых участках исследуемого сигнала Ux (Фиг.4) с соблюдением соотношения (64). После совмещения меток зон производится определение амплитуды исследуемого сигнала Ux=Uo', при этом исключается влияние источников опорного напряжения на исследуемое устройство (Ux'=0).

В соотношениях (63), (64) величины R19, R20, R26 известны, а величины Е1'…Е3' измеряются измерителями разностей напряжений 5, 17, 24.

В пп.19, 20 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуды исследуемого сигнала Ux=0,667 B. Расчеты произведены с учетом соотношений (63), (64) для двух значений Rx - 15 кOм и 1000 кОм, при R19=R20=R=26=R32=1000кOм.

Рассмотрим вариант амплитудных измерений, когда требуется установить определенное значение величины Uo', при исключении воздействий разностей напряжений опорных источников Е1'…Е4' на исследуемое устройство (Ux'=0). Данный вариант амплитудных измерений используется для установки граничных значений при исследовании сигналов с изменяющейся амплитудой, а также для калибровки амплитудной шкалы измерителя. Примем что Е4'=0, соответственно Uo4' и Ux4' также равны нулю.

После подстановки в соотношение (61) выражений (28)…(30) и преобразований получаем соотношения, определяющие величины Е1'…Е3' при заданной величине Uo', Ux'=0 и произвольном значении величины Rx:

Е2'=Uо'-Е1'-Е3'; (65)

$$E3`=-Uo`\frac{R19R26}{R20(R19+R26)}-E1`\frac{R26}{R19+R26}.\text{ (66)}$$

Задаваясь величиной Е1', определяем, в соответствии с соотношениями (65), (66), величины Е2', Е3'.

После установки расчетных значений величин Е1'…Е3' смещение исследуемого сигнала на экране осциллографа 1 по оси амплитуд соответствует заданной величине Uo', вне зависимости от величины Rx и при Ux'=0. Используя получаемое смещение исследуемого сигнала Ux по оси амплитуд, в сочетании со смещением исследуемого сигнала Ux по оси времени, при коммутации линий задержек 6 и 7, возможно проводить амплитудные измерения (Фиг.4).

В пп.21, 22 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях при Uo'=3B. Расчеты произведены с учетом соотношений (65), (66) для двух значений Rx - 15 кOм и 1000 кОм, при R19=R20=R26=R32=1000 кOм.

Рассмотрим вариант амплитудных измерений, когда результирующее воздействие разностей падений напряжений Ux' используется как средство эмулирования воздействий на исследуемое устройство, и величина Rx является постоянной.

Из рассмотрения эквивалентных схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) можно вывести следующие соотношения:

E1'+E2'+E3'+E4'=Uo'+Ux'; (67) Uo'1+Uo'2+Uo'3+Uo4'=Uo'; (68) Ux1'+Ux2'+Ux3'+Ux4'=Ux'. (69)

Пусть Е4'=0, соответственно Uo'4=0 и Ux'4=0.

После подстановки в соотношение (67) выражения (32) и преобразований получаем:

E1'+E2'+E3'=Uo'+Ux'; (70)

$$\frac{E1`}{E2`}\left(1+\frac{R20}{R19}\right)=-1-\frac{E3`}{E2`}\left(1+\frac{R20}{R19}+\frac{R20}{R26}\right)+\frac{Ux`}{E2`}\left(1+\frac{R20}{Rx}+\frac{R20}{R19}+\frac{R20}{R26}+\frac{R20}{R32}\right).\text{ (71)}$$

Изменение разностей напряжений Е1'…Е3' при проведении амплитудных измерений производится до совмещения меток зон на контролируемых участках исследуемого сигнала Ux (Фиг.4) с соблюдением соотношений (70), (71). После совмещения меток зон производится определение амплитуды исследуемого сигнала (Ux=Uo') при заданном значении величины Ux'.

В соотношениях (70), (71) величины R19, R20, R26, R32 известны, величина Ux' задается, величина Rx определяется предварительно, в соответствии с выведенными соотношениями, а величины Е1'…Е3' измеряются измерителями разностей напряжений 5, 17, 24.

В пп.23, 24 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуд исследуемых сигналов Ux=4,333 B и Ux=3 B. Расчеты произведены с учетом соотношений (70), (71) при Ux'=1,000 B, Rх=100 кOм и R19=R20=R26=R32=1000 кОм.

Рассмотрим вариант амплитудных измерений, когда требуется установить определенное значение величины Uo', при использовании установленного значения величины Ux' как средства эмулирования воздействий на исследуемое устройство и постоянной величине Rx. Данный вариант амплитудных измерений используется для установки граничных значений при исследовании сигналов с изменяющейся амплитудой и одновременным эмулированием воздействий на исследуемое устройство. Пусть Е4'=0, соответственно Uo'4=0 и Ux'4=0.

После подстановки в соотношения (68) выражений (28)…(30) и преобразований получаем соотношения, определяющие величины Е1'…Е3' при заданных величинах Uo', Ux' и постоянной величине Rx:

E2'=Uo'+Ux'-Е1'-Е3'; (72)

$$E3`=Ux`\left[1+\frac{R19R26}{(R19+r26)}\left(\frac{1}{Rx}+\frac{1}{R32}\right)\right]-Uo\frac{R19R26}{R20(R19+R26)}-E1`\frac{R26}{R19+R26}.\text{ (73)}$$

Задаваясь величиной Е1', определяем, в соответствии с соотношениями (72), (73), величины Е2', Е3'.

После установки расчетных значений величин Е1'…Е3' на экране осциллографа 1 получаем смещение исследуемого сигнала по оси амплитуд на заданную величину Uo' при установленной величине Ux' и постоянной величине Rx.

Используя получаемое смещение исследуемого сигнала по оси амплитуд, в сочетании со смещением исследуемого сигнала Ux по оси времени, при коммутации линий задержек 6 и 7, возможно проводить амплитудные измерения (Фиг.4).

В пп.25…28 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при проведениях амплитудных измерений с учетом соотношений (72), (73), при различных значениях Uo', Ux', Rx, и R19=R20=R26=R32=1000 кOм.

Рассмотрим вариант амплитудных измерений, когда результирующее воздействие разностей напряжений Ux' используется как средство эмулирования воздействий на исследуемое устройство, и величина Rx является переменной. Измерение величины Rx на контролируемых участках сигнала проводится аналогично вышеописанному, в соответствии с выведенными соотношениями. Если при проведении амплитудных измерений для участка исследуемого сигнала Ux с сопротивлением Rx1 установить режим изменения величин Е1'…Е3' в соответствии с соотношениями (70, 71), т.е. при заданном значении величины Ux', то для участка сигнала с сопротивлением Rx2 значения величин Uo' и Ux' будут изменяться в соответствии с соотношениями (32, 23) и, соответственно, величина эмулирующего воздействия Ux' на исследуемое устройство будет отличаться от заданного на участке сигнала с сопротивлением Rx1 (предполагается, что Rx не зависит от Ux').

При совмещении меток зон на контролируемых участках сигнала (Фиг.4) производится определение амплитуды исследуемого сигнала Ux (Uo'=Ux), а также определение величин Uo' и Ux' на участках исследуемого сигнала Ux с различными значениями величины Rx.

Частота коммутации опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 и, соответственно, частота эмулирующих воздействий на исследуемое устройство могут изменяться по сигналам от блока управления 12.

Наряду с эмулирующим воздействием на исследуемое устройство величины Ux', на исследуемое устройство может оказывать воздействие также постоянная составляющая падений напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 на входных клеммах измерителя -Ux0. Определение значений величин постоянных составляющих падений напряжений на входных клеммах измерителя Ux0 и на входе осциллографа Uo0 производится в соответствии с соотношениями (23), (32) при замене значений приращений Е1'…Е3' на значения соответствующих постоянных составляющих напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28. Полярности постоянных составляющих определяют обычно относительно общего вывода измерителя. Наличие постоянной составляющей -Ux0, формируемой источниками опорных напряжений, может быть использовано при непосредственном исследовании сигналов малого уровня имеющих значительную по величине постоянную составляющую.

При наличии постоянной составляющей напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 - Е0 и при параметрически изменяющейся величине Rx (т.е. при отсутствии источника сигналов Ux) на экране осциллографа 1 будет отображаться зависимость Rx=F(t). Определение величины Rx в выбранных точках при этом производится в соответствии с выведенными соотношениями.

После измерения амплитуды исследуемого сигнала Ux и активной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов Rx возможно вычисление полной амплитуды исследуемого сигнала:

$$Uxc=Ux\left(1+\frac{Rx}{Rin}\right),\text{ (74)}$$

активной составляющей тока Ix=Ux/Rx и активной составляющей мощности исследуемого сигнала Px=IxUx (текущих значений в выбранные моменты времени), а также построение совмещенных во времени зависимостей Ux(t), Rx(t), Ix(t), Px(t), что обеспечивает возможность комплексной оценки источника исследуемых сигналов.

При проведении временных измерений (Фиг.5) метки зон устанавливаются на контролируемые участки исследуемого сигнала Ux, между которыми проводятся измерения. Задание уровней отсчета временных параметров производится аналогично процедурам, используемым при амплитудных измерениях. По сигналам блока управления 12 производится синхронная коммутация источников напряжений 2, 3; 14, 15; 21, 22, а также плавно регулируемых линий задержки 6, 7. Одновременно производится изменение величин задержек линий задержки 6, 7 до совмещения меток зон на исходном и смещенном изображениях исследуемого сигнала Ux. Совмещение меток зон может производиться при высокой чувствительности осциллографа 1 и на "быстрых" развертках. Величина разности задержек, предварительно откалиброванных линий задержек 6, 7 [3], соответствует величине измеряемого временного параметра.

Основные выведенные соотношения существенно упрощаются, если принять R19=R20=R26=R32=R, и приводятся к следующему виду:

- соотношение (1) для расчета эквивалентного входного сопротивления измерителя:

$$Rin=\frac{R}{4};\text{ (75)}$$

- соотношение (2) для расчета величины Rx при Е1', Е2'≠0; Е3', Е4'=0:

$$Rx12=-\frac{R\left(\frac{E1`}{E2`}+1\right)}{2\frac{E1`}{E2`}+3};\text{ (76)}$$

- соотношение (3) для расчета величины Rx при Е3', Е4'≠0; Е1', Е2'=0:

$$Rx34=-R\left(\frac{E4`}{E3`}+1\right);\text{ (77)}$$

- соотношение (4) для расчета величины Rx, при Е1', Е2', Е3'≠0; Е4'=0:

$$Rx123=-\frac{R\left(\frac{E1`}{E2`}+1+\frac{E3`}{E2`}\right)}{2\frac{E1`}{E2`}+\frac{E3`}{E2`}+3};\text{ (78)}$$

- соотношение (5) для расчета величины Rx, при Е1', Е3', Е4'≠0; Е2'=0:

$$Rx134=-\frac{R\left(\frac{E3`}{E1`}+1+\frac{E4`}{E1`}\right)}{\frac{E3`}{E1`}+2}\text{ (79)}$$

- соотношение (6) для расчета величины Rx, при Е1', Е2', Е3', Е4'≠0:

$$Rx1234=-\frac{R(E1`+E2`+E3`+E4`)}{2E1`+3E2`+E3`};\text{ (80)}$$

- коэффициент K (18) соответственно равен:

K=R³(4Rx+R), (81)

- соотношения (19)…(22) для расчета величин Ux1', Ux2', Ux3', Ux4':

$$Ux1`=E1`\frac{2Rx}{4Rx+R};\text{ (82)}$$

$$Ux2`=E2`\frac{2Rx}{4Rx+R};\text{ (83)}$$

$$Ux3`=E3`\frac{3Rx}{4Rx+R};\text{ (84)}$$

$$Ux4`=E4`\frac{4Rx}{4Rx+R};\text{ (85)}$$

- соотношение (23) для расчета величины Ux':

$$Ux`=Ux1`+Ux2`+Ux3`+Ux4`=Rx\frac{2E1`+E2`+3E3`+4E4`}{4Rx+R};\text{ (86)}$$

- соотношения (28)…(31) для расчета величин Uo1', Uo2', Uo3', Uo4':

$$Uo1`=E1`\frac{2Rx+R}{4Rx+R};\text{ (87)}$$

$$Uo2`=E2`\frac{3Rx+R}{4Rx+R};\text{ (88)}$$

$$Uo3`=E3`\frac{Rx+R}{4Rx+R};\text{ (89)}$$

$$Uo4`=E3`\frac{R}{4Rx+R};\text{ (90)}$$

- соотношение (32) для расчета величины Uo1:

$$Uo`=Uo1`+Uo3`+Uo4`=\frac{E1`(2Rx+R)+E2`(3Rx+R)+E3`(Rx+R)+E4`R}{4Rx+R};\text{ (91)}$$

- соотношения (39), (40), определяющие, при проведении измерений величины Rx, условия взаимной компенсации воздействий величин Ux1', Ux2', Ux3', Ux4' на исследуемое устройство и величин Uo1', Uo2', Uo3', Uo4' на входе осциллографа 1 (при ненулевых значениях величин Е1', Е2', Е3', Е4'):

$$\frac{E2`}{E3`}=-\frac{Z2}{Z1};\text{ (92)}$$

E1'+E2'+E3'+E4'=0; (93)

где коэффициенты Z1, Z2 (41), (42) соответственно равны:

$$Z1=R^3\left(2\frac{E1`}{E2`}+1\right);\text{ (94)}$$

$$Z2=R^3\left(4\frac{E4`}{E3`}+3\right);\text{ (95)}$$

- выражение (43), определяющее взаимосвязь соотношений $$\frac{E1`}{E2`}$$ и $$\frac{E4`}{E3`}$$ , при проведении измерений величины Rx в четырехкаскадном варианте:

$$\frac{E4`}{E3`}=-\frac{\frac{E1`}{E2`}+2}{2\frac{E1`}{E2`}+3};\text{ (96)}$$

- соотношения (47), (48), определяющие при проведении измерений величины Rx условия взаимной компенсации при Е1', Е2', Е3'≠0 и Е4'=0, имеют вид:

$$\frac{E2`}{E3`}=1\text{ (97)}$$

Е1'+Е2'+Е3'=0; (98)

- соотношения (53), (54), определяющие при проведении измерений величины Rx условия взаимной компенсации при Е1', Е3', Е4'≠0 и Е2'=0, имеют вид:

$$\frac{E1`}{E4`}=1\text{ (99)}$$

Е1'+Е3'+Е4'=0; (100)

- соотношения (58), (59) для определения величин Е1'…Е3' при известной (измеренной) величине Rx и заданной величине Ux', при Е1', Е2', Е3'≠0 и Е4'=0 (оценка влияние величины Ux' на величину Rx):

E2'=Ux'-E1'-E3'; 101)

$$E3`=Ux`\left(1+\frac{Rx+R}{2Rx}\right)-\frac{E1`}{2};\text{ (102)}$$

- соотношения (63), (64) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е1'…Е3', при которых постоянно соблюдается условие компенсации Ux'=0:

El'+E2'+E3'=Uo'; (103)

$$\frac{E1`}{E2`}=-\frac{1}{2}\left(1+3\frac{E3`}{E2`}\right);\text{ (104)}$$

- соотношения (65), (66) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е1'…Е3' при заданной величине Uo', Ux'=0 и произвольном значении величины Rx:

E2'=Uo'-E1'-E3'; (105)

$$E3`=-\frac{Uo`+E1`}{2};\text{ (106)}$$

- соотношения (70), (71) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е1'…Е3', обеспечивающих заданную величину Ux' при постоянной величине Rx:

E1'+E2'+E3'=Uo'+Ux' (107)

$$\frac{E1`}{E2`}=-\frac{1}{2}\left(1+3\frac{E3`}{E2`}\right)+\frac{Ux`}{2E2`}\left(4+\frac{R}{Rx}\right);\text{ (108)}$$

- соотношения (72, 73) при проведении амплитудных измерений для расчета величин Е1'…Е3', обеспечивающих заданные величины Uo и Ux при постоянной величине Rx:

E2'=Uo'+Ux'-E1'-E3'; (109)

$$E3`=\frac{Ux`}{2}\left(3+\frac{R}{Rx}\right)-\frac{Uo`+E1`}{2}.\text{ (110)}$$

Измеритель может быть реализован в виде автономного, функционально законченного устройства или в виде модульного измерительного комплекса, включающего типовой компьютер, стандартный быстродействующий осциллограф, дополнительные устройства, подключаемые к измерительному входу осциллографа, входу синхронизации осциллографа и к одному из стандартных интерфейсов компьютера, например USB, а также прикладного ПО. Реализация измерителя в виде модульного измерительного комплекса позволяет минимизировать затраты на аппаратные средства. Для обеспечения логики работы измерителя, синхронизации всех блоков и подключения к стандартным интерфейсам компьютера представляется целесообразным использование в составе блока управления микросхем программируемой логики или типовых микроконтроллеров (например, фирмы Atmel). Входную часть измерителя целесообразно реализовать в виде специализированной заказной БИС.

Средства измерения для исследования быстропротекающих процессов, типа стробоскопических осциллографов, являются необходимым инструментом при разработке, отладке, серийном выпуске высоконадежной радиоэлектронной аппаратуры. На рынке в настоящее время представлено большое количество такого рода изделий от ведущих производителей, реализованных в виде законченных устройств с соответствующим аппаратным и программным обеспечением. В то же время цена данных изделий весьма высока (до нескольких миллионов рублей), что ограничивает возможность их широкого применения.

Альтернативой использованию дорогостоящих автономных измерительных устройств может быть переход к технологиям аналогичным используемым в быстро развивающихся сервисах облачных вычислений. При этом возможно уменьшить затраты на аппаратное обеспечение, которое реализуется в виде относительно недорогих дополнительных устройств к типовым компьютерам с базовым программным обеспечением, а также повысить мобильность, безопасность измерений и вычислений (создание виртуальной измерительной среды), аналогично, например, концепции фирмы Intel по созданию среды облачных вычислений - Open Data center. Прикладное программное обеспечение возможно оперативно закачивать по мере необходимости из виртуальных серверов, там же можно хранить результаты измерений и обработки информации (предоставление виртуальных ресурсов из каталога, создание частных облаков и их объединение с общедоступными облаками для создания гибридных облаков).

По предлагаемому изобретению был разработан макет измерителя. Величины резисторов связи R19, R20, R26, R32 выбирались равными 1000 кОм. Диапазон изменений уровней напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 составил ± 15 В. Погрешность измерения разностей напряжений опорных источников напряжения 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 составила 0,1%. Погрешность совмещения сигналов на экране осциллографа составила 5 мВ и определялась чувствительностью осциллографа 1, шумами и нестабильностью изображений исследуемых сигналов. Частота коммутации источников опорного напряжения и линий задержки изменялась от единиц герц до 1 кГц. Диапазон перестройки разностей задержки плавно регулируемых линий задержки 6, 7 составил 0-1 мкс, погрешность калибровки линий задержки составила: ±10^-5Tx+10nc, где Тх - величина разности задержек регулируемых линий задержки 6, 7.

Макет использовался при испытаниях быстродействующих интегральных микросхем.

Предлагаемое изобретение может быть использовано:

- при создании агрегатированных измерительных комплексов с расширенными функциональными возможностями и повышенной точностью, включающих стандартные средства измерения (ССИ), специализированные аппаратные и программные модули, типовые ПЭВМ.

В качестве ССИ могут быть использованы различные типы осциллографов, стробвольтметров, в том числе с высоким быстродействием.

Агрегатированные измерительные комплексы необходимы при исследованиях и испытаниях быстродействующих радиоэлектронных изделий различных классов. Использование в составе комплексов ССИ и типовых ПЭВМ позволяет минимизировать затраты на их создание;

- при создании быстродействующих тестеров для параметрического контроля и испытаний СБИС, ССИС и функциональных узлов бортовых вычислительных комплексов. Решение проблемы входного параметрического контроля элементной базы вычислительных комплексов позволяет повысить надежность радиотехнических систем телеуправления, УВД, навигации и посадки;

- при создании параметрических анализаторов-эмуляторов системных магистралей бортовых вычислительных комплексов.

Широкое использование магистрально-модульного принципа построения бортовых вычислительных комплексов делает актуальной проблему параметрического контроля шин системных магистралей при создании высоконадежных радиотехнических систем;

- в медицине, в рефлексотерапии.

Наиболее эффективно использование предлагаемого изобретения при создании высокоинтегрированных быстродействующих бортовых вычислительных комплексов систем УВД, навигации и посадки. Возрастающие требования к надежности бортовых радиоэлектронных систем приводят к необходимости повышения точностных характеристик используемых средств измерения, расширения их функциональных возможностей при проведении комплексных исследований, а также при включении средств измерения в различные информационно-измерительные системы, комплексы полунатурного моделирования, автоматизированные станции проектирования.

Актуальность данной проблемы обусловлена взаимосвязью параметрических и функциональных идентификаций БИС бортовых ЭВМ и системных магистралей радиотехнических систем (РТС).

Данная взаимосвязь позволяет прогнозировать возникновение функциональных отказов РТС, при неблагоприятных сочетаниях технологических, климатических и эксплуатационных факторов, а также предусматривать меры по уменьшению вероятностей параметрических и функциональных отказов и, соответственно, повышению надежности РТС.

Положительный эффект от использования изобретения возникает:

- в результате повышения точности амплитудных измерений и, как следствие этого, в повышении достоверности результатов исследований, повышении надежности радиоэлектронных систем или увеличении выхода годных испытываемых радиоэлектронных устройств при использовании предлагаемого устройства в промышленности;

- в результате расширения функциональных возможностей осциллографических измерителей при комплексных исследованиях и испытаниях различных радиоэлектронных устройств;

- в результате возможностей автоматизации процесса проведения измерений.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №599217, кл. G01R 13/30, заявл. 03.12.76 г.

2. Авторское свидетельство СССР №815641, кл. G01R 13/30, заявл. 22.06.79 г.

3. Авторское свидетельство СССР №575618, кл. G04F 10/04, заявл. 07.06.76 г.

Таблица 1 U,E,R/nn Формула (xxx) 1 2 3 4 Uo',V 32 (91) 0 0 0 0 Uo2',V 29 (88) 8.571428 8.472222 - - Uol',V 28 (87) -8.571428 -8.472222 - - Uo3',V 30 (89) - - 7.142857 6.944445 Uo4',V 31 (90) - - -7.142857 -6.944445 E2',V   9.230769 9.172933 - - E1',V   -10 -10 - - E3',V   - - 9.090909 9.009009 E4',V   - - -10 -10 СУММ (E1':E4'),V   -0.7692308 -0.8270674 -0.909091 -0.9909906 E1'/E2'   -1.083333 -1.090164 - - E4'/E3'   - - -1.1 -1.11 E2'/E3'   - - - - Ux2',V 20 (83) 0.6593407 0.7007101 - - Ux1',V 19 (82) -1.428571 -1.527778 - - Ux3',V 21 (84) - - 1.948052 2.064565 Ux4,V 22 (85) - - -2.857143 -3.055556 Ux12', V   -0.7692308 -0.8270677 - - Ux34', V   - ^- -0.909091 -0.9909909 Ux',V 23 (86) -0.7692308 -0.8270677 -0.909091 -0.9909909 Rx12, kOm 2 (76) 100 109.9999 - - Rx34, kOm 3 (77) - - 100 110 Rx1234 kOm   - - - - Rx123 kOm 4 (78) - - - - Rx134 kOm 5 (79) - - - - Таблица 1 - продолжение U,E,R/nn Формула (xxx) 5 6 7 8 Uo',V 32 (91) 0 0 0 0 Uo2',V 29 (88) 11.14286 11.26805 10.15425 10.20741 Uo1',V 28 (87) -11.14286 -11.26806 -10.15425 -10.20741 Uo3',V 30 (89) -7.857143 -7.708333 -9.575472 -9.444445 Uo4',V 31 (90) 7.857143 7.708333 9.575471 9.444445 E2',V   12 12.2 10.3 10.4 E1',V   -13 -13.3 -10.45 -10.6 E3',V   -10 -10 -10 -10 E4',V   11 11.1 10.15 10.2 СУММ (Е1':Е4'),V   0 0 0 0 E1'/E2'   -1.083333 -1.090164 -1.014563 -1.019231 E4'/E3'   -1.1 -1.11 -1.015 -1.02 E2'/E3¹   -1.2 -1.22 -1.03 -1.04 Ux2',V 20 (83) 0.8571429 0.9319444 0.1457547 0.1925926 Ux1',V 19 (82) -1.857143 -2.031945 -0.2957547 -0.3925926 Ux3',V 21 (84) -2.142857 -2.291667 -0.4245283 -0.5555556 Ux4,V 22 (85) 3.142857 3.391667 0.5745283 0.7555556 Ux12', V   -1 -1.1 -0.15 -0.2 Ux34', V   1 1.1 0.15 0.2 Ux',V 23 (86) 0 0 0 0 Rx12, kOm 2 (76) 100 110 15 20 Rx34, kOm 3 (77) 100 110 15 20 Rx1234 kOm   100 110 15 20 Rx123 kOm 4 (78) - - - - Rx134 kOm 5 (79) - - - - Таблица 1 - продолжение U,E,R/nn Формула (xxx) 9 10 11 12 Uo',V 32 (91) 0 0 0 0 Uo2',V 29 (88) 5.571429 5.541667 5.915094 5.888889 Uo1',V 28 (87) -8.571428 -8.472222 -9.716981 -9.62963 Uo3',V 30 (89) 3 2.930555 3.801887 3.74074 Uo4',V 31 (90) 0 0 0 0 E2',V   6 6 6 6 E1',V   -10 -10 -10 -10 E3',V   3.818182 3.801802 3.970443 3.960784 E4',V   0 0 0 0 СУММ (E1':E4'), V   -0.1818185 -0.1981983 2.955675E-02 3.921604E-02 E1'/E2'   -1.666667 -1.666667 -1.666667 -1.666667             E3'/E2'   0.6363636 0.6336336 0.6617405 0.6601307 Ux2',V 20 (83) 0.4285714 0.4583333 8.490566E-02 0.1111111 Ux1',V 19 (82) -1.428571 -1.527778 -0.2830189 -0.3703704 Ux3',V 21 (84) 0.8181818 0.8712462 0.1685566 0.2200436 Ux4,V 22 (85) 0 0 0 0 Ux123', V   -0.1818183 -0.1981982 -2.95566E-02 3.921569E-02             Ux',V 23 (86) -0.1818183 -0.1981982 -2.95566E-02 3.921569E-02 Rx12, kOm 2 (76) - - - - Rx34, kOm 3 (77) - - - - Rx1234 kOm   - - - - Rx123 kOm 4 (78) 100 110 15 20 Rx134 kOm 5 (79) - ^- - - Таблица 1 - продолжение U,E,R/nn Формула (xxx) 13 14 15 16 Uo',V 32 (91) 0 0 0 0 Uo2',V 29 (88) - - - - Uo1',V 28 (87) 5..142857 5.083333 5.830189   Uo3',V 30 (89) -7.857143 -7.708333 -9.575472   Uo4',V 31 (90) 2.714286 2.625 3.745283   E2',V   - - - - E1',V   6 6 6 6 E3',V   -10 -10 -10 -10 E4',V   3.8 3.78 3.97 3.96 СУММ (E1':E4'), V   -0.2000003 -0.2200003 3.000021E-02 -0.0400002 E3'/E1'   -1.666667 -1.666667 -1.666667 -1.666667             Е4'/Е1'   0.6333333 0.6299999 0.6616666 0.66 Ux2',V 20 (83) - - - - Ux1',V 19 (82) 0.8571429 0.9166667 0.1698113 0.2222222 Ux3',V 21 (84) -2.142857 -2.291667 -0.4245283 -0.5555556 Ux4,V 22 (85) 1.085714 1.155 0.224717 0.2933333 Ux134', V   -0.2 -0.2200001 -0.03 4.000004E-02             Ux',V 23 (86) -0.2 -0.2200001 -0.03 4.000004E-02 Rx12, kOm 2 (76) - - - - Rx34, kOm 3 (77) - - - - Rx1234 kOm   - - - - Rx123 kOm 4 (78) - - - - Rx134 kOm 5 (79) 100 110 15 20 Таблица 1 - продолжение U,E,R/nn Формула (xxx) 17 18 19 20 Uo',V 32 (91) 0 0 0.666667 0.666667 Uo2',V 29 (88) -4.951885E-02 -9.75 5.571429 5.915094 Uo1',V 28 (87) -9.807693 8.571428 -8.571428 -9.716981 Uo3',V 30 (89) 9.857211 1.178571 3.666667 4.468554 Uo4',V 31 (90) 0 0 0 0 E2',V   -4.999962E-02 -10.5 6 6 E1',V   -10 10 -10 -10 E3',V   10.15 1.5 4.666667 4.666667 E4',V   0 0 0 0 СУММ (E1':E4'), V   0.1 1 0.6666665 0.6666665 Е1'/Е2'   200.0015 -0.952381                 E3'/E2'   -203.0015 -0.1428571     Ux2',V 20 (83) -4.807655E-04 -0.75 0.4285714 8.490566E-02 Ux1',V 19 (82) -0.1923077 1.428571 -1.428571 -0.2830189 Ux3',V 21 (84) 0.2927884 0.3214286 0.9999999 0.1981132 Ux4,V 22 (85) 0 0 0 0 Ux123', V   9.999999E-02 1 0 0             Ux',V 23 (86) 9.999999E-02 1 0 0 Rx12, kOm 2 (76) - - - - Rx34, kOm 3 (77) - - - - Rx1234 kOm   - - - - Rx123 kOm 4 (78) 10 100 100 15 Rx134 kOm 5 (79) - - - - Таблица 1 - продолжение U,E,R/nn Формула (xxx) 21 22 23 24 Uo',V 32 (91) 3 3 4.333333 3 Uo2',V 29 (88) 9.365566 8.821428 5.571429 3.714286 Uo1',V 28 (87) -9.716981 -8.571428 -8.571428 -8.571428 Uo3',V 30 (89) 3.351415 2.75 7.333333 7.857143 Uo4',V 31 (90) 0 0 0 0 E2',V   9.5 9.5 6 4 E1',V   -10 -10 -10 -10 E3',V   3.5 3.5 9.333333 10 E4',V   0 0 0 0 СУММ (E1':E4'), V   3 3 5.333333 4 E1'/E2'           E4'/E3'           E2'/E3'           Ux2',V 20 (83) 0.134434 0.6785714 0.4285714 0.2857143 Ux1',V 19 (82) -0.2830189 -1.428571 -1.428571 -1.428571 Ux3',V 21 (84) 0.1485849 0.75 2 2.142857 Ux4,V 22 (85) 0 0 0 0 Ux123', V   0 0 1 1             Ux', V 23 (86) 0 0 1 1 Rx12, kOm 2 (76) - - - - Rx34, kOm 3 (77) - - - - Rx1234 kOm   - - - - Rx123 kOm 4 (78) 15 100 100 100 Rx134 kOm 5 (79) - - - ^- Таблица 1 - продолжение U,E,R/nn Формула (xxx) 25 26 27 28 Uo', V 32 (91) 1.5 1.5 1.5 -5 Uo2', V 29 (88) 1.625 -17.91204 19.62963 -25.06027 Uo1', V 28 (87) -8.571428 -9.62963 -9.62963 -14.19643 Uo3', V 30 (89) 8.446428 29.04167 -8.5 34.25669 Uo4', V 31 (90) 0 0 0 0 E2', V   1.75 -18.25 20 -25.75 E1', V   -10 -10 -10 -15 E3', V   10.75 30.75 -9 37.25 E4', V   0 0 0 0 СУММ (E1':E4'), V   2.5 2.5 1 -3.5 E1'/E2'           E4'/E3'           E2'/E3'           Ux2', V 20 (83) 0.125 -0.337963 0.3703704 -0.6897321 Ux1', V 19 (82) -1.428571 -0.3703704 -0.3703704 -0.8035714 Ux3', V 21 (84) 2.303571 1.708333 -0.5 2.993304 Ux4, V 22 (85) 0 0 0 0 Ux123', V   1 1 -0.5 1.5             Ux', V 23 (86) 1 1 -0.5 1.5 Rx12, kOm 2 (76) - - - - Rx34, kOm 3 (77) - - - - Rx1234 kOm   - - - - Rx123 kOm 4(78) 100 20 20 30 Rx134 kOm 5 (79) - - - -

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям амплитудных характеристик. Устройство состоит из осциллографа, первого и второго источников опорного напряжения, первого переключателя, измерителя разности напряжений, первой и второй плавно регулируемых линий задержки, второго переключателя, блока формирования уровней зон, генератора импульсов зон, индикатора равенства напряжений, блока управления, первого конденсатора связи, третьего и четвертого источников опорного напряжения, третьего переключателя, дополнительного измерителя разности напряжений, дополнительного конденсатора связи, первого и второго резисторов связи, пятого и шестого источников опорного напряжения, четвертого переключателя, третьего измерителя разности напряжений, третьего конденсатора связи, третьего резистора связи, седьмого и восьмого источников опорного напряжения, пятого переключателя, четвертого измерителя разности напряжений, четвертого конденсатора связи, четвертого резистора связи.

Технический результат - повышение точности измерений. 5 ил., 1 табл.

Осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов, содержащий осциллограф, первый вход которого подключен к первой входной клемме, первый выход - к первому входу блока формирования уровней зон, второй выход - к первому входу генератора импульсов зон, выход которого соединен с входом подсвета осциллографа и вторым входом блока формирования уровней зон, а второй вход генератора импульсов зон соединен с третьим выходом блока управления, первый выход которого связан с третьим входом формирователя уровней зон, второй выход - с входом управления второго переключателя, а четвертый выход - с входом управления первого переключателя, выход которого подключен к первому выводу конденсатора связи, а первый и второй входы - к первым выходам первого и второго источников опорного напряжения, вторые выходы которых соединены со входами измерителя разности напряжений, а входы со вторым выводом конденсатора связи, причем входы первой и второй плавно регулируемых линий задержки связаны с входом синхронизации измерителя, а выходы - с первым и вторым входами второго переключателя, выход которого подключен ко входу синхронизации осциллографа, а первый и второй выходы блока формирования уровней зон соединены с входами индикатора равенства напряжений, при этом первый вывод дополнительного конденсатора связи соединён со вторым входом осциллографа, первым выводом второго резистора связи и выходом третьего переключателя, а второй вывод - с выходом первого переключателя, первым выводом первого резистора связи, и входами третьего и четвертого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами дополнительного измерителя разности напряжений, а первые выходы с первым и вторым входами третьего переключателя, вход управления которого подключен к пятому выходу блока управления, причем вторые выводы резисторов связи соединены с первым входом осциллографа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен пятым и шестым источниками опорного напряжения, третьим измерителем разности напряжений, четвертым переключателем, третьим резистором связи, третьим конденсатором связи, седьмым и восьмым источниками опорного напряжения, четвертым измерителем разности напряжений, пятым переключателем, четвертым резистором связи, четвертым конденсатором связи, первый вывод которого соединен со вторым выводом третьего конденсатора связи, первым выводом четвертого резистора связи, выходом пятого переключателя и входами пятого и шестого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами третьего измерителя разности напряжений, а первые выходы с первым и вторым входами четвертого переключателя, вход управления которого подключен к шестому выходу блока управления, причем вторые выводы третьего и четвертого резисторов связи соединены с первым входом осциллографа, а первый вывод третьего резистора связи соединен с первым выводом третьего конденсатора связи, вторым выводом первого конденсатора связи, выходом четвертого переключателя, при этом второй вывод четвертого конденсатора связи соединен со второй клеммой измерителя и входами седьмого и восьмого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами четвертого измерителя разности напряжений, а первые выходы с первым и вторым входами пятого переключателя, вход управления которого подключен к седьмому выходу блока управления.