Осциллографический измеритель амплитудных параметров электрических сигналов Советский патент 1987 года по МПК G01R13/20 

Изобретение относится к радпоиз-- мерительной технике и может быть использовано для повышения быстродействия осциллографических измерений амплитудных характеристик сигнала. 5

Цель изобретения - повьгаение точности измерения за счет снижения взаимного дрейфа изображений сигнала и нулевого потенциала.

На фиг. 1 представлена структур- 0 нал схема предлагаемого осциллографи- ческого измерителя амплитудных параметров электрических сигналов; на фиг. 2 - структурная схема блока управления; на фиг. 3 - диаграммы напряжения, в характерных точках устройства; а - .форма входного (исследуемого) сигнала; Б - на первом выходе первого блока развертки; Ь - на

15

первого Ол лкя Я p.ruu.ip 1-i и. Яервьгй выход первого б.покл 8 рЯ:1вертки соединен с первым входом второго коммутатора 9, выход KOTOpoi o через усилитель 10 горизонтального отклонения подключен к горизонтально отклоняюпшм пластинам электрбнно-лучевой трубки 5. Первый вход сумматора 7 соединен с третьим выходом усилителя 2 вертикального отклонения, а второй вход - с выходом цифроаналогового преобразователя 12. Вход блока П управления подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя 15; Первый выход блока 11 управления соединен с управляющим входом ключа 1, а второй выход- - с входом цифроаналогового преобразователя 12. Третий и четвертый выходы блока 11 управления подключены к первтором выходе первого блока разверт- 20 вому и второму входЗм первого элеменки; 1 - на выходе первого элемента И; а - на первом выходе второго блока развертки; е - на выходе второго элемента И; - на выходе второго элемента ИЛИ,

Устройство содержит клю-ч 1 , усилитель 2 вертикального отклонения, первый коммутатор 3, оконечный усилитель 4, электронно-лучевую трубку 5, синхронизатор 6, сумматор 7, первый блок 8 развертки, второй коммутатор 9, усилитель 10 горизонтального отклонения , блок 11 управления, цифро- аналоговый преобразователь 12, второй блок 13 развертки, первый элемент ИЛИ 14, аналого-цифровой преобразователь 15, первый элемент И 16, второй элемент И 17, второй элемент ИЛИ 18 и усилитель 19 подсвета.

Блок 11 управления содержит микропроцессор 20, генератор 21 тактовых импульсов, оперативный запоминающий блок 22, постоянный запоминающий бло 23, дешифратор 24, ключ 25 и интер- 26.

Первый вход ключа 1 подключен к шине исследуемого сигнала, а второй вход -г к общей шине. Выход ключа 1 соединен с входом усилителя 2 вертикального отклонения, первый выход которого подключен к первому входу первого коммутатора 3. Выход перво- г о коммутатора 3 через оконечный усилитель 4 соединен с вертикально от- клоняющими пластинами электронно-лучевой трубки 5. Второй выход усилителя 2 вертикального отклонения через синхронизатор 6 подключен к входу

первого Ол лкя Я p.ruu.ip 1-i и. Яервьгй выход первого б.покл 8 рЯ:1вертки соединен с первым входом второго коммутатора 9, выход KOTOpoi o через усилитель 10 горизонтального отклонения подключен к горизонтально отклоняюпшм пластинам электрбнно-лучевой трубки 5. Первый вход сумматора 7 соединен с третьим выходом усилителя 2 вертикального отклонения, а второй вход - с выходом цифроаналогового преобразователя 12. Вход блока П управления подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя 15; Первый выход блока 11 управления соединен с управляющим входом ключа 1, а второй выход- - с входом цифроаналогового преобразователя 12. Третий и четвертый выходы блока 11 управления подключены к первому и второму входЗм первого элемен5

0

0

5

та И 16 соответственно, а пятый выход - к второму входу первого элемента ИЛИ 14. Информационный и адресные выходы микропроцессора 20 соединены с соответствующими входами оперативного запоминающего блока 22, постоянного запоминающего 6j;oKa 23, дешифратора 24 и интерфейса 26. Выход За пись микропроцессора 20 подключен к

соответствующим входам оперативног о запоминающего блока 22 и интерфейса 26, а выход Чтение - к соответствующим входам постоянного запоминающего блока 23 и интерфейса 26. 5 Первый и второй выходы генератора 21 тактовых импульсов соединены с первым и вторым .тактовыми входами микропроцессора 20 соответственно. Первый и второй выходы дешифратора 24 подключены к управляющим входам оперативного запоминающего блока 22 и

постоянного запоминающего блока 23 соответственно. Третий выход дешифратора 24 соединен с первым управляющим входом интерфейса 26. Второй управляющий вход интерфейса 26 соединен с выводом ключа 25, другой вывод которого подсоединен к общей шине. Второй информационный вход интерфейса 26 соединен с входом блока 11 управления, а информационный выход, первый, второй и третий управляющие входы - с вторым, первым, третьим и пятым выходами блока. 11 управления соответственно. Четвертый выход блока 11 управления подключен к третьему выходу генератора 21 тактовых импульсов.

0

Устройство работает следующим образом.

Исследуемьш сигнал, например, в виде прямоугольных импульсов, наложенных на постоянную составляющую сигнала, воздействует на вход уст-. ройства (фиг. 3,а) и после прохождения ключа 1 усиливается усилителем 2 вертикального отклонения, проходит через первый коммутатор 3 и оконеч- ньш усилитель 4 и поступает на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 5. Одновременно синхронизатор 6 формирует из сигналов, поступающих с второго выхода усилителя 2 вертикального отклонения, импульсы синхронизации, запускающие первый блок 8 развертки. Пилообразные сигналы {фиг, 3,6), формируемые первым блоком 8 развертки, проходят через второй коммутатор 9, усиливаются усилителем 10 горизонтального отклонения и воздействуют на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 5. Подсвет изображения сигнала в промежутки времени, соответствующие прямому ходу развертки (фиг. 3,Ь), осуществляемой первым блоком 8 развертки, производится путем усиления прямоугольных импульсов с второго выхода .первого блока 8 развертки. Эти импульсы через второй элемент ИЛИ 18 поступают .на вход усилителя. 19 подсвета и с егр выхода воздействуют на модулятор электронно-лучевой трубки 5. В результате на экране трубки 5 наблюдается изображение формы сигнала. При этом на первом, третьем и пятом выходах блока 11 управления установлен логический нуль, которьй воздействует на управляющие входы ключа 1, первого коммутатора 3 (через первый элемент ИЛИ 14) и второй комимеет место потенциал общей шины. Значение этого noTeHUHajra после про хождения уси.пителя 2 вертикального отклонения и первого коммутатора 3 5 преобразуется в постоянное напряжение, соответствующее режиму выходно го каскада коммутатора 3. Это напря жение поступает на вход аналого-циф рового преобразователя 15 и цифрово О код X на его выходе считывается ми ропроцессором 20 в блоке 11 управле ния. Считывание происходит через второй информационный вход интерфей са 26 и запоминается в оперативном 5 запоминающем блоке 22. При этом в и меренном значении учитывается велич на смещения сигнала на экране трубк 5 по вертикали.

Затем на пятый выход блока 11 уп 20 равления поступает уровень логической 1, который через первый элеме ИЛИ 14 воздействует на управляющий вход первого коммутатора 3 и подклю чает к его выходу напряжение с выхо 25 да сумматора 7. Это напряжение равн сумме двух составляющих - напряжени соответствующего вертикальному смещ нию изображения на экране ЭЛТ (с тр тьего выхода усилителя 2 вертикаль- 30 ного отклонения), и напряжения с вы хода цифроаналогового преобразовате ля 12. Цифровой код Y, полученный в результате преобразования выходно го напряжения первого коммутатора 3 35 аналого-цифровым преобразователем 1 считывается микропроцессором 20 и сравнивается с кодом X предыдущего преобразования. Если Y -X, то код Z, хранящийся.в оперативном запоминающе 40 блоке 22 и поданный на вход цифро- аналогового прео&разователя 12 через информационный выход интерфейса 26, уменьшается. Если , то код Z увеличивается. Новое значение Z поступ

мутатор 9 (через первый элемент И 16) ет на цифроаналоговый лреобразова- Микропроцессор 20 периодически считы- тель 12 и напряжение на выходе сумвает через интерфейс 26 сигнал ключа

Считы25 и проверяет его значение, ваиие -прекращается, когда сигнал ключа 25 равен напряжению логического нуля. В этом случае блок 11 управления в соответствии с программой, находящейся в постоянном запоминающем блоке 23, выдает на свой перйый выход напряжение логической 1. Поступая на управляющий вход ключа 1, это.т сигнал переключает последний в положение, при котором на его выходе

50

55

матора 7 через первый коммутатор 3 воздействует на вход аналого-цифрового преобразователя .15. Цифровой код на его- выходе считывается микропроцессором 20, после чего операция

i

сравнения и изменения кода повторяется до тех пор, пока не вьшолнится соотношение . В этом случае процесс определения кода Z прекращается При этом на второй вход первого коммутатора 3 подается постоянное напряжение, равное постоянному напряже

имеет место потенциал общей шины. Значение этого noTeHUHajra после прохождения уси.пителя 2 вертикального отклонения и первого коммутатора 3 . преобразуется в постоянное напряжение, соответствующее режиму выходно- го каскада коммутатора 3. Это напряжение поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 15 и цифровой код X на его выходе считывается микропроцессором 20 в блоке 11 управления. Считывание происходит через второй информационный вход интерфейса 26 и запоминается в оперативном запоминающем блоке 22. При этом в измеренном значении учитывается величина смещения сигнала на экране трубки 5 по вертикали.

Затем на пятый выход блока 11 уп- равления поступает уровень логической 1, который через первый элемент ИЛИ 14 воздействует на управляющий вход первого коммутатора 3 и подключает к его выходу напряжение с выхо- да сумматора 7. Это напряжение равно сумме двух составляющих - напряжения, соответствующего вертикальному смещению изображения на экране ЭЛТ (с третьего выхода усилителя 2 вертикаль- ного отклонения), и напряжения с выхода цифроаналогового преобразователя 12. Цифровой код Y, полученный в результате преобразования выходного напряжения первого коммутатора 3 аналого-цифровым преобразователем 15, считывается микропроцессором 20 и сравнивается с кодом X предыдущего преобразования. Если Y -X, то код Z, хранящийся.в оперативном запоминающем блоке 22 и поданный на вход цифро- аналогового прео&разователя 12 через информационный выход интерфейса 26, уменьшается. Если , то код Z увеличивается. Новое значение Z поступает на цифроаналоговый лреобразова- тель 12 и напряжение на выходе сум0

5

матора 7 через первый коммутатор 3 воздействует на вход аналого-цифрового преобразователя .15. Цифровой код на его- выходе считывается микропроцессором 20, после чего операция

i

сравнения и изменения кода повторяется до тех пор, пока не вьшолнится соотношение . В этом случае процесс определения кода Z прекращается. При этом на второй вход первого ком . мутатора 3 подается постоянное напряжение, равное постоянному напряже1ИЮ на его первом входе, которое соответствует нулевому потенциалу на эходе усилителя 2 вертикального этклонения. Это обеспечивает на экране трубки 5 изображение линии, соответствующей нулевому потенциалу на входе измерителя. Сумматор 7 ис- лользуется для того, чтобы расположение изображения переменной составляющей сигнала на экране трубки 5 относительно нулевой линии не зависело от вертикального смещения изображения.

На следующем шаге программы блок 1I управления устанавливает на своих первом и пятом выходах уровни логического , а на третьем выходе - уровень логической 1. При этом ключ 1 пропускает на свой выход входной исследуемый сигнал (первый вход ключа 1). Импульсы генератора 21 тактовых импульсов с четвертого выхода блока 11 управления проходят через первый элемент И 16 (фиг. 3,г) и запускают второй блок 13 развертки (фиг. 3,tt). Одновременно с этим напряжение с выхода сумматора 7 под ключается через первый коммутатор 3 к входу оконечного усилителя 4, а пилообразное напряжение с первого выхода второго блока 13 развертки через второй коммутатор 9 - к входу усилителя 10 горизонтального откло- .

В паузах между импульсами тактового генератора первый коммутатор 3 и второй коммутатор 9 возвращаются в исходное состояние, т.е. пропускают на свои выходы сигнал усилителя 2 вертикального отклонения и сигнал первого блока 8 развертки соответственно.

На выходе второго элемента И 17 формируется импульсная последовательность, длительность которой определяется длительностью импульса прямого хода второго блока 13 развертки (фиг. 3,е). Эта импульсная последовательность через второй элемент ИЛИ 18 и усилитель 19 подсвета осуществляет подсвет луча на экране электронно-лучевой трубки 5 не только во время прямого хода первого блока 8 разйертки, но и в интервале времени, когда импульс прямого хода от первого блока 8 развертки отсут- стиует (фиг. 3,ж).

20

25

2853806

Таким образом, импульсный сигнал с четвертого выхода блока 1I управления прерывает индикацию исследуемого сигнала в моменты времени, несип5 хронные с сигналом, и выводит на экран трубки 5 сигнал, соответствующий нулевому потенциалу на входе. На экране трубки 5 при этом одновременно формируется изображение исследуемого

О сигнала и нулевой линии в виде пунктира. Наличие сумматора 7, на первый вход которого подается напряжение смещения усилителя 2 вертикального отклонения, позволяет одновременно

t5 смещать изображение сигнала и нулевой линии.

Поскольку изображение сигнала периодически прерывается с частотой генератора 21 (четвертый выход блока 11 управления), то за счет несинхронности частот исследуемого сигнала и тактовых импульсов обеспечивается слитность изображения сигнала.

Изменение длительности развертки второго блока 13 развертки позволяет изменять число пунктиров, соответствующих нулевой линии.

Микропроцессор 20 периодически считывает сигнал ключа 25 и проверяет его значение. Считьшание прекращается, когда сигнал ключа 25 равен напряжению логической единицы, что соответствует выключению рассмотрен-. . ного режима. При этом на первый, тре35 тий и пятый выходы блока 11 управления поступают уровж логического нуля. Этим обеспечивается исходное состояние, в котором исследуемый сигнал индицируется без нулевой линии.

40 Описанный принцип работы устройства осуществляется путем периодического обращения микропроцессора 20 (фиг. 2) к постоянному запоминающему блоку 23, в котором хранится програм45 ма работы устройства. Обращение происходит в виде установки адреса текущей команды на адресной шине (фиг. 2). При этом дешифратор 24 подает команду на включение постоянного

50 запоминающего блока 23. Аналогичным образом происходит обращение микропроцессора 20 к оперативному запоминающему блоку 22 и интерфейсу 26.

30

55 Формула изобретения

1. Осциллографический измеритель амплитудных параметров электрических

с.нгиалоп, содержащий ключ, первый вход которого подключен к шине ис- следуемого сигнала, второй вход - к общей шине, а выход - к входу усилителя вертикального отклонения, пер- вый выход которого через первый коммутатор соединен с входом оконечног усилителя, выходом подключенного к вертикально отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки, синхрони затор, вход которого соединен с вторым выходом усилителя вертикального отклонения, а выход через первый блок развертки - с первым входом второго коммутатора, второй вход ко торого подключен к первому выходу второго блока развертки, а выход через усилитель горизонтального отклонения. - к горизонтально отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки усилитель подсвета, выход которого соединен с модулятором электроннолучевой трубки, и блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу ключа, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за сче снижения взаимного дрейфа изображений сигнала и нулевого потенциала, в него введены сумматор, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, цифроанапоговый преобразователь, и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом первого коммутатора, а вы ход - с входом блока управления, второй выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, третий и четвертый выходы - к первому и второму входам первого эл мента И соответственно, выход которго соединен с управляющим входом втрого коммутатора, входом второго блока развертки, первым входом первого элемента ИЛИ и первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу второго блока развертки, а выход - к второму входу второго элемента ИЛИ

второй вход которого соединение вто- 50 му выходу генератора тактовых импуль- рым выходом первого блока развертки, сов.

ход

с входом усилителя подспе - при этом первый вход сумматора

та, 5 0 5 5 0 5

0

5

0

подключен к третьему выходу усилителя вертикал1ьного отклонения, второй вход - к выходу цифроаналогоного преобразователя, а выход - к второму входу первого коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к пятому выходу блока управления.

2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что блок управления содержит микропроцессор, генератор тактовых импульсов, оперативный запоминающий блок, постоянный запоминающий блок, дешифратор, интерфейс и ключ, при этом информационный и адресный выходы микропроцессора соединены двунаправленной шиной данных и адресной шиной с соответствующими входами оперативного запоминающего блока, постоянного запоминающего блока, дешифратор и интерфейса, выход Запись - с соответствующими входами оперативного запоминающего блока и интенфейса, выход Чуение - с со- ответствуюШ|Ими входами постоянного запоминающего блока и интерфейса, первый и второй тактовые входы - с первым и вторым выходами генератора тактовых импульсов соответственно, .первый и второй выходы дешифратора подключены к управляющим входам оперативного запоминающего блока и постоянного запоминающего блока соответственно, а третий выход - к первому управляющему входу интерфейса, второй управляющий вход которого соединен с выводом ключа, другой вывод которого соединен с общей шиной, второй информационный вход - с входом блока управления, а информационный выход, первый, второй и третий управляющие выходы соединены с вторым, первым, третьим и пятым выходами блока управления соответственно, четверт тый выход которого подключен к третьеп пл

ллг

ппл

н

Составитель В. Кузьмин Редактор С. Пекарь Техред И.Попович Корректор Н. Король

Заказ 7638/46 Тираж 730 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д., 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

лл

.

м

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для ускорения быстродействия осциллографических измерений амплитудных характеристик .сигнала. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается за счет снижения взаимного дрейфа изображений сигнала и нулевого потенциала. Для этого в устройство дополнительно введены сумматор 7, элементы И 16 и 17, элементы ИЛИ 14 и 18, циф- роаналоговый преобразователь 12 и аналого-цифровой преобразователь 15. Кроме того, устройство содержит ключ 1, усилитель 2 вертикального отклонения , коммутаторы 3 и 9, оконечный усилитель 4, электронно-лучевую трубку 5, синхронизатор 6, блоки 8 и 13 развертки, усилитель 10 горизонтального отклонения, блок 11 управления, усилитель 19 подсвета. Блок управления выполнен на микропроцессоре, генераторе тактовых импульсов, блоках запоминания дешифратора, ключе и интерфейсе, I з.п. ф-лы, 3 ил. с (Л tvd 00 ел 00 Об Фиг.1