Электронно-лучевой осциллограф Советский патент 1984 года по МПК G01R13/20 

равляемой линии задержки канала сжатия, выход которой соединен с входом

К-го блока согласования канала сжатия.

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ОСЦИЛЛОГРАФ, содержащий блок входных сигналов, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход - с выходом калибратора амплитуды и длительности, а выход с входом второй линии задержки и входом блока измерения длительности исследуемого сигнала, выход которого соединен с входом блока управления, первым выходом соединенного с входом блока индикации длительности развертки, предварительный усилитель, выход которого соединен с входом первой линии задержки и входом блока синхронизации, выходом соединенного с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом усилителя горизонтального отклонения, выходом соединенного с горизонтально отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки, вертикально отклонякнцие пластины которой соединены с выходом усилителя вертикального отклонения, входом соединенного с выходом первой линии задержки, К электрически управляемых линий задержки канала растяжения и К блоков согласования канала растяжения, причем выход первой электрически управляемой линии задержки канала растяжения соединен .через первый блок согласования канала растяжения и ряд попарно последо вательно включенных электрически управляемых линий задержки и блоков согласования канала растяжения с входом К-й электрически управляемой линии задержки канала растяжения, выход которой соединен с входом К-го блока . согласования канала растяжения, отличающийся тем, что, с целью обеспечения широкого диапазона длительностей повторяквдихся и неповторякацихбя импульсных сигналов и автоматической уста новки их временного масштаба, он снабжен первым и вторым блоками переключения каналов, К электрически управляемыми линиями задержки канала сжатия, К блоками согласования t канала сжатия, 2К блоками ключей, входы которых соединены с 2К выходами блока управления, а выход - с управляющими входами электрически управляемых линий задержки каналов растяжения и сжатия, причем первый выход первого блока переключения каналов соединен с входом первой электрически управляемой линии задержки канала растяжения, первый вход - с выходом второй линии задержки, второй выход - с входом первой электрически управляемой линии задержки канала сжатия, а второй вход - с вто- . рым выходом блока управления и вторым входом второго блока переключения каналов, первый вход которого соединен с выходом К-го блока согласования канала растяжения, третий вход - с выходом К-го блока согласования канала сжатия, а выход - с входом предварительного усилителя, причем выход первой электрически управляемой линии задерж1си канала сжатия соединен через первый блок согласования канала сжатия и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий задержки и блоков согласовантия канала сжатия с входом К-й электрически уп

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах наблюдения и исследования ш шульсннх сигналов.

Известен электронно-лучевой осциллограф, содержащий формирователь запускающих импульсов, выходом соединённый с первым входом временного селектора и с первым входом генератора развертки, первый выход которого соединен с входом усилителя горизонтального отклонения, второй выход - с первыми входами блоков увеличения и уменьшения длительности развертки и вторым входом временного селектора, виход которого соединен с входом счетчика импульсов, первый выход которого соединен с вторым входом блока уменьшения длительности развертки, а второй выход - с вторым входом блока увеличения длительности разверки, причем выходы блоков уменьшения и увеличения длительности раз ертки соединены с входами пересчетного блока управления длительностью развертки, выходами соединенного с входами блока цифрового отсчета и через реле с управляющими входами генератора развертки tlK

Недостатками этого устройства являются узкая полоса пропускания, низкая чувствительность, невозможность автоматизации процесса измерения в случае исследования неповторянадихся сигналов, а также сложность подключения устройств цифровой обработки широкополосных сигналов из-за автоматизации установления лишь горизонтального масштаба изображения на экране, а не длительности самого сигнала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электронно-лучевой осциллограф, содержащий блок входных сигналов, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход с выходом калибратора амплитуды и длительности, а выход - с входом второй линии задержки и входом блока измерения длительности исследуемого сигнала, выход которого соединен с входом блока управления, предварительный усилитель, выход которого соединен с входом первой линии задержки и входом блока синхронизации

выходом соединеннохо с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом усилителя горизонтального отклонения, выхо5 дом соединенного с горизонтально отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходом усилителя вертикального отJO клонения, входом соединенного с выходом первой линии задержки, К электрически управляемых линий задержки и канала растяжения и К блоков согласования канала растяжения, причем

выход первой электрически управляемой линии Зсздержки канала растяжения соединен через первый блок согласования канала растяжения и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий задержки и

блоков согласования канала растяжения с входом К-й электрически управляемой линии задержки канала растяжения, выход которой соединен с входом К-го блока согласования канала растяжения, выходом соединенного с входом предварительного усилителя, причем третий выход блока управления соединен с управляющим входом блока входнЕлх сигналов, второй выход - с

входом генератора пилообразного напряжения, первый выход - с входом блока индикации длительности развертки, а К дополнительных выходов с входами блоков управляющих напряжений, выходы которых соединены с управляющими входами электрически управляемых линий задержки, причем вход первой электрически управляемой линии задержки соединен через вторую линию задержки с выходом блока входных сигналов С21.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает широкий диапазон длительностей повторянвдихся и неповторяющихся исследуемых импульсных сигналов и автоматическую установку их временного масштаба

Цель изобретения - обеспечение широкого диапазона длительностей повторяющихся и неповторяющихся импульсных сигналов и автоматической установки их временного масштаба.

Эта цель достигается тем, что электронно-лучевой осциллограф, со- .

ержащий блок входных сигналов, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход с вьгходом калибратора амплитуды и длительности, а выход - с входом второй линии задержки и входом блока измерения длительности исследуемого сигнала, выход которого соединен с входом блока управления, первым выходом соединенного с входом блока индикации длительности развертки, предварительный усилитель, выход которого соединен с входом первой линии задержки и входом синхронизации, выходом соединенного с входом генератора пилообразного напряжения выход которого соединен с входом усилителя горизонтального отклонения выходом соединенного с горизонтально отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходом усилителя вертикального отклонения, входом соединенного с выходом первой линии задержки, К электрически управляемых линий задержки канала растяжения и К блоков согласо вания канала растяжения, причем выход первой электрически управляемой линии задержки канала растяжения сое динен через первый блок согласования канала растяжения и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий задержки и блоков согласования канала растяжения с входом К-й электрически управляемой линии задержки канала растяжения, выход которого соединен с входом К-го блока согласования канала растяжения, снабжен первым и вторым блоками переключения каналов, К элек трически управляемыми линиями задерж ки канала сжатия ,к блоками согласования канала сжатия, 2К блоками ключей входы которых соединены с 2К выходами блока управления, а выход - с управляющими входами электрически управляемых Линий задержки каналов растяжения и сжатия, причем первый выход первого блока переключения каналов соединен с входом первой электрически управляемой линии задержки канала растяжения, первый вход - с выходом второй, линии задержки, второ выход - с входом первой электрически управляемой линии задержки канала сжатия, а второй вход - с вторым выходом блока управления и вторым входом второго блока переключения ка налов, первый вход которого соединен с выходом К-го блока согласования канала растяжения, третий вход - с выходом К-го блока согласования кана ла сжатия, а выход - с входом предва рительного усилителя, причем выход первой электрически управляемой лини задержим канала сжатия соединен чере первый блок согласования канала сжатия и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий задержки и блоков согласования канала сжатия с входом К-й электрически управляемой линии задержки канала сжатия, выход которой соединен с входом К-го блока согласования канала сжатия. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство состоит из блока 1 входных сигналов, калибратора 2 амплитуды и длительности, второй линии 3 задержки, первого блока 4 переключе ния каналов, 2К электрически управляемых линий 5 задержки каналов растяжения и сжатия сигнала, 2К блоков 6 согласования каналов растяжения и сжатия сигнала, блока 7 измерения длительности исследуемого сигнала, 2К блоков 8 ключей каналов растяжения и сжатия сигнала, блока 9 управления, предварительного усилителя 10, блока 11 синхронизации, генератора 12 пилообразного напряжения, усилителя 13 горизонтального отклонения, электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 14, усилителя 15 вертикального отклонения, первой линии 16 задержки, блока 17 индикации длительности развертки и второго блока 18 переключения каналов. Первый вход блока 1 входных сигналов соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход - с выходом калибратора 2 амплитуды и длительности, а выход - с входом второй линии 3 задержки и входом блока 7 измерения длительности исследуемого сигнала, выход которого соединен с входом блока 9 управления, первым выходом соединенного с входом блока 17 индикации длительности развертки. Выход предварительного усилителя 10 соединен с входом первой линии 16 задержки и входом блока 11 синхронизации, выходом соединенного с входом генератора 12 пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом усилителя 13 горизонтального отклонения, выходом соединенного с горизонтально отклоняющими пластинами ЭЛТ 14, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходом усилителя 15 вертикального отклонения, входом соединенного с выходом первой линии 16 задержки. Выход первой электрически управляемой линии 5 задержки канала растяжения соединен через первый блок 6 согласования канала растяжения и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий 5 задержки и блоков 6 согласования канала растяжения с входом К-й электрически управляемой линии 5 задержкиканала растяжения, выход которой соединен с входом К-го блока 6 согласования канала растяжения. Входал 2К блоков 8 ключей соединены с 2К выходами блока 9 управления, а выходы - с управлякядими входами электрически управляемых линий 5 задержки каналов растяжения и сжатия, причем первый выход первого блока 4 переключения каналов соединен с входом первой электрически управляемой линии 5 задержки канала растяжения., первый вход - с выходом второй линии 3 задержки, второй выход - с входом первой электрически управляемой линии 5 задержки канала сжатия, а второй вход - с вторым выходом блока 9 управления и вторым входом второго бло ка 18 переключения каналов, первый вход которого соединен с выходом К-го блока 6 согласования канала растяжения, третий вход - с выходом К-го блока 6 согласования канала сжатия, а выход - с входом предвари1 ельного усилителя 10, причем выход первой электрически управляемой лийии 5 задержки канала сжатия соедиНен через первый блок б согласоваМня канала сжатия и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий 5 задержки и блоков б согласования канала .сжатия с выходом К-й электрически управляеМой линии 5 задержки канала сжатия выход которой соединен с входом К-го блока 6 согласования канала сжатия. Устройство работает следующш образом, Исследуемый сигнал через блок 1 входных сигналов поступает на вход второй линии 3 задержки и распростр няется в ней с конечной скоростью. Одновременно исследуемый сигнал поступает в блок 7 измерения длительности, который вырабатывает сигналит содержащий информацию о длительности исследуемого сигнала. При поступлении выходного сигнала блока 7 измерения длительности в блок 9 управ ления последний вырабатывает импульсы управления, подаваемые в первый 4 и второй 18 блоки переключения каналов В случае, когда исследуется наибо лее короткий сигнал диапазона длительностей, исследуемый сигнал через первый блок 4 переключения каналов поступает в канал растяжения сигнала, т.е. на вход первой управляемой линии 5 задержки канала растяжения Сигнала. В момент, когда весь исследуемый сигнал находится в пределах первой управляемой линии 5 задержки блок 9 управления посылает управляющий импульс на вход первого блока 8 ключей, который скачкообразно уменьшает скорость распространения исследуемог-о сигнала в,линии (скачкообраз ным изменением реактивностей линии задержки). Скачкообразное уменьшение скорости распространения сигнала в линии задержки вызывает по мере выхода его из линии задержки изменение временного положения мгновенных значений, т.е. осуществляется лреобразование временного масштаба растяжение исследуемого сигнала. Если задержка мгновенных значений осуществляется по закону t-tg+oLb , где tg - начальная задержка, об -коэффициент, -Ь- временное расстояние от начала сигнала, то осуществляется линейное преобразование временного масштаба (линейное расширение) исследуемого сигнала без искажении его форг-м. Указанный закон задержки мгновенных значений сигнала обеспечивается,, если скачкообразное изменение паpai-летров линии задержки осуществляется в момент, когда весь исследуемый сигнал находится в линии, В результате через первый блок 6 согласования на вход второй управляемой линии 5 задержки поступает растянутый во времени сигнал, с более узкшм спектром. Во второй и последующих управляег ых линиях 5 задержки происходят аналогичные процессы преобразования временного масштаба. При этом нд входы соответствующих блоков 8 ключей с выходов блока 9 управления поступают управляющие напряжения. Кайддая из линий 5 задержки должна HMGTb время задержки, превышающее время задержки предыдущей линии в cj, раз (q, - коэффициент трансформации зременного масштаба предыдущей линии), Таким образом, на выходе К-й управляемой линии 5 задержки получается растянутый сигнал, поступающий через блок б согласования и второй блок 18 переключения каналов на вход предварительного усилителя 1р. ЕГО длительность соответствует некоторой нормализованной длительности, а суженный спектр при прохождении через предварительный усилитель 10 не искажается. Усиленный в предварительном усилителе 10 преобразованный сигнал через первую линию 16 задержки и усилитель 15 вертикального отклонения поступает на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ 14. Одновременно сигнал через блок 11 синхронизации запускает генератор 12 пилообразного напряжения, линейно изменяющееся напряжение которого, усиленное в усилителе 13 горизонтального отклонения, поступает на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ 14,- и на экране ЭЛТ 14 воспроизводится форма исследуемого сигнала. Табло блока 1 индикации длительности развертки при этом показывает длительность развертки с учетом величины растяжения исследуемого сигнала, Тс,е„ с учетом количества задействованных блоков 8 ключей и величины растяжения сигнала (коэффициента трансформации зременного масштаба) в отдельной линии. Если, например, в канале растяжения сигнала включено последовательно пять управляемь х

линий .задержки, то при двухкратном растяжении сигнала в каждой линии может быть достигнуто растяжение сигнала в канале в 2 раза.

В случае, когда исследуется сигнал с наибольшей допустимой длительностью под действием управляющего напряжения поступающего из блока Э управления, первый блок 4 переключения каналов пропускает исследуемый сигнал на вход первой управляемой линии 5 задержки канала сжатия исследуемого сигнала. Под действием управляющего напряжения блока 9 управления, подаваемого на вход первого блока 8 ключей в момент, когда весь сигнал находится в первой управляемой линии 5 задержки, скачкообразно уменьшается ее задержка и по мере выхода мгновенных значений сигнала из линии они получаются сжатыми во времени, т.е. происходит преобразование временного масштаба, причем спектр сигнала расширяется.

Сигнал далее проходит через первый блок б согласования и последующие последовательно включенные управляемые линии 5 задержки и блок 6 согласования, претерпевая аналогичные преобразования. Время задержки каждой линии должно быть меньше времени задержки предыдущей линии. Через второй блок 18 переключения каналов на вход предварительного усилителя 10 поступает сигнал нормализованной длительности (той же величины, что и на выходе канала растяжения), не требующий для воспроизведения его формы на экране ЭЛТ 14 изменения длительности развертки Масштаб времени преобразованного сигнала индицируется на табло блока 17 индикации длительности развертки.

В случае исследования сигналов любой длительности ( в пределах динамического диапазона допустимых длительностей) блок 9 управления вырабатывает управляющие импульсы для соответствующих блоков 8 ключей, изменяющих электрическую длину определенного количества линий задержки, причем, если длительность исследуемого сигнала меньше заданной нормализованной длительности, сигнал поступает в канал растяжения, если же длительность исследуемого сигнала больше нормализованной длительности - поступает в канал сжатия. Электрически управляемые линии 5 задержки, на которые не поступают управлянщиеимпульсы, играют роль обычных линий задержки.

Если канал растяжения позволяет расширить сигнал в К раз, а канал сжатия сжать сигнал в К раз, то нормализация длительности сигнала на входе предварительного усилителя будет осуществляться при изменении длительности входного сигнала в К раз.

Нормализация длительности сигнала на входе тракта усиления, при которой ширина спектра исследуемого сигнала согласовывается с полосой пропускания усиленного тракта, обеспечивает расширение диапазона длительностей повторяющихся и. неповторяющихся исследуемых импульсных сигналов и автоматическую установку масштаба исследуемых сигналов. Нормализация длительности сигнала на входе тракта усиления позволяет существенно упростить генератор пилообразного напряжения, обеспечить высокую линейность напряжения развертки (равномерность временного масштаба), повысить точность измерения параметров исследуемых сигналов, упростить их цифровую обработку и уменьшить дрейф устройства.