Осциллографическое устройство для измерения амплитудных и временных параметров сигнала Советский патент 1987 года по МПК G01R13/20 

112

Изобретение относится к электро- радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения амплитудных и временных параметров сигнала в электронно-лучевых осцилло- графах.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - времен- ные диаграммы работы устройства; на фиг.З - осциллограмма исследуемого сигнала с метками, соответствующими диаграммам на фиг.2.

Устройство содержит первый ключ , измеритель 2 амплитуды, источник 3 вспомогательного напряжения, усилитель 4 вертикального отклонения, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 5, блок 6 подсвета, блок 7 развертки, первый 8 и второй 9 компараторы, первый 10 и второй 11 источники опорного напряжения, измеритель 12 временных интервалов, блок 13 управления, блок 14 задержки, селектор 15, регистратор 16 мгновенных значений напряжения и второй ключ 17.

Первым входом ключ 1 подключен к шине исследуемого сигнала и первому входу измерителя 2 амплитуды, вторым входом - к выходу последнего, третьим входом - к источнику 3 вспомогательного напряжения, а выходом - к входу усилителя 4 вертикального отклонения. Вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 5 соединены с выходом усилителя 4 вертикального отклонения а модулятор - с выходом блока 6 подсвета. Первый выход блока 7 развертки соединен с первыми входами перво го 8 и второго 9 компараторов. Вторы входы последних подключены к выходам источников 10 и II регулируемого опорного напряжения, а выходы - к входам измерителя 12 временных интер валов, второму и третьему входам измерителя 2 амплитуды и первому и второму входам блока 13 управления. Третий вход этого блока соединен с вторым выходом блока 7 развертки, первый и второй выходы - с четвертым и пятым входами первого ключа 1, третий выход - с входом блока 6 подсвета, а четвертый выход - с четвертым входом измерителя 2 амплитуды, лок 14 задержки, селектор 15, регистратор 16 мгновенных значений напряжения и ключ 17 соединены последова

.-

5

О

5

0

0

0

5

тельнр. Второй вход ключа 17 подключен к выходу блока 7 развертки, третий вход - к второму выходу блока 13 управления, а выход - к горизонтально-отклоняющим пластинам ЭЛТ 5. Второй вход регистратора 16 мгновенных значений напряжения соединен с первым выходом блока 7 развертки. Вход блока 14 задержки подключен к пятому выходу блока 13 управления, а второй вход селектора 15 - к дополнительному выходу усилителя 4 вертикального отклонения.

Устройство работает следующим образом .

Пилообразное напряжение с выхода блока 7 развертки поступает на первые входы компараторов 8 и 9, на вторые входы которых подаются опорные напряжения источников 10 и 11. В моменты равенства пилообразгюго напряжения развертки и напряжений , первого источника 10 опорного напряжения t (фиг.25) и второго источника 11 опорного напряжения t на выходах компараторов появляются импульсы (фиг. 2 ,&, z), временной интервал между которыми измеряется измерителем 12 временных интервалов. По сигналу с выхода блока 13 управления измеритель 2 амплитуды осуществляет измерение мгновенного значения исследуемого сигнала, соответствующего моменту t, (фиг.2,о), формируя на своем выходе равное ему постоянное напряжение (фиг.2,|). Одновременно по сигналу с выхода блока 13 управления ключ 1 подключает к входу усилителя 4 вертикального отклонения источник 3 вспомогательного напряжения, суммируя напряжение последнего с напряжением исследуемого сигнала и формируя в момент t) всплеск напряжения,с крутым фронтом. Сформированный указанным образом суммарный сигнал проходит по тракту вертикального отклонения, приобретая задержку , и по- ступает на ЭЛТ 5, а также вьщеляется на дополнительном выходе усилителя 4

вертикального отклонения (фиг.2,а). Id Блок 13 управления в момент t, формирует на выходе импульс длительностью Т (2-5) t,, гдetц - время нарастания переходной характеристики усилителя 4 вертикального отклонения. Поступая на вход блока 14 задержки, этот импульс задерживается на время 2, и подается на первый

312

вход селектора 15, где он играет роль временных ворот рдя выделения фронта всплеска напряжения, задержанного в усилителе вертикального . отклонения на время С . Величи- на времени задержки t блока 14 задержки выбирается таким образом, чтобы вьщеляемый селектором 15 фронт всплеска напряжения находился в центре временных ворот. На вы- ходе селектора 15 в момент времени t t, + о формируется импульс (фиг.2,)к), поступающий на управляющий вход регистратора 16 мгновенных значений напряжения. Этот импульс стробирует регистратор 16, и на выходе последнего формируется постоянное напряжение, равное мгновенному значению напряжения развертки в момент t, (фиг.2,и).

Таким образом, в течение первого периода развертки происходит строби- рование и измерение мгновенного значения входного исследуемого сигнала в первой точке, определение времени задержки сигнала в тракте вертикального отклонения и измерение мгновенного значения напряжения развертки в момент времени, запаздывающий относительно момента стробирования исследуемого.сигнала на величину полученного времени задержки. Блок 6 подсвета по команде с выхода блока 13 управления в течение этого периода гасит луч ЭЛТ 5, и осциллограм ма сигнала, искаженная за счет введения напряжения источника 3 вспомогательного напряжения, не выводится на экран (фиг.2к,л,w).

В течение второго периода разверт ки осуществляется вывод на экран ЭЛТ 5 осциллограммы исследуемого сигнала. Для этого по сигналам с выхода блока 13 управления ключ 1 подключает к входу усилителя 4 вертикального отклонения шину исследуемого сигнала и отключает источник 3 вспомогательного напряжения, ключ 17 подключает горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ 5 к выходу блока 7 развертки, а блок 6 подсвета на модуляторе ЭЛТ 6 обеспечивает уровень напряжения, необходимьй для отпирания последней (фиг. 2, К, А, лО .

В течение третьего периода раз- вертки осуществляется вывод на экран ЭЛТ 5 первой метки. При этом по сигналам с выхода блока 13 управлени ключ 1 подключает вход усилителя 4

вертикального отклонения к выходу измерителя 2 амплитуды, хранящего в памяти мгновенное значение сигнала в первой точке стробирования. Второй ключ 17 подключает горизонтально- отклоняющие пластины ЭЛТ 5 к выходу регистратора 16, хранящего в памяти мгновенное значение пилообразного напряжения развертки, соответствующее первой точке стробирования с учетом временной задержки сигнала в усилителе 4 вертикального отклонения. Блок 6 подсвета обеспечивает отпирание ЭЛТ 5. Таким образом, на вертикальную и горизонтальную отклоняющие системы ЭЛТ 5 воздействуют два постоянных напряжения (фиг.2,л ,м), формирующих на экране яркостную точку, совмещенную с первой точкой стро- бирования исследуемого сигнала.

Во время четвертого периода развертки осуществляется стробирование исследуемого сигнала во второй точке и запоминание напряжений - составляющих второй метки. При этом устройство работает аналогично первому периоду развертки. Но стробирование сигнала измерителем 2 амплитуды и подключение к входу усилителя 4 вертикального отклонения источника 3 вспомогательного напряжения осу-, ществляется в момент времени t- равенства пилообразного напряжения развертки и напряжения второго источника 11 опорного напряжения при срабатывании второго компаратора 9 (фиг.2,& ,г). Измерение мгновенного значения пилообразного напряжения развертки осуществляется в момент t|, с приходом на управляющий вход регистратора 16 импульса селектора 15 (фиг.2,а ,е ,). В результате в памяти измерителя 2 и регистратора 16 к концу четвертого периода развертки хранятся постоянные напряжения (фиг.2,я ,и), которые во время шестого периода развертки вьшодятся на отклоняющие системы ЭЛТ 5 и формируют вторую яркостную точку, совмещенную с второй точкой стробирования исследуемого сигнала. Пятый период развертки, как и второй, используется для вьшода на экран ЭЛТ 5 изображения исследуе1 ого сигнала.

Далее цикл работы устройства, состоящий из шести периодов развертки, повторяется.

5

Выбор положения первой и вто меток, т.е. точек стробирования нала осуществляется регулирова опорного напряжения источников и 11, с помощью которых первая вторая метки могут быть установ в метке произвольной точки осциграммы сигнала. Измерение разно мгновенных значений напряжений нала в точках в первой-и второй ках стробирования о существляет меритель 2 амплитуды.

Ф о

рмула изобретения

Осциллографическое устройство для измерения амплитудных и времен- параметров сигнала, содержащее первый ключ, первым входом подклю- ченный к шине исследуемого сигнала и первому входу измерителя амплитуды, вторым входом - к выходу последнего, третьим входом - к источнику вспомог- гательного напряжения, а выходом - к входу усилителя вертикального отклонения, электронно-лучевую трубку, вертикально-отклоняющие пластины которой соединены с выходом усилителя вертикального отклонения, а модулятор-с выходом блока подсвета, блок

15

20

25

НИКОВ регулируемого опорного напряжения, а выходы - к соответствующим входам измерителя временных интервалов, соответственно второму и третьему входам измерителя амплитуды и соответственно первому и второму входам блока управления, третий вход которого хоединен с вторым выходом блока развертки, первый и второй выходы - соответственно с четвертым и пятым входами первого ключа, третий выход - с входом блока подсвета, а четвертый выход - с четвертым входом измерителя амплитуды, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено последовательно соединенными блоками задержки, селектором, регистратором мгновенных значений напряжения и вторым ключом, второй вход которого подключен к первому выходу блока развертки, третий вход - к второму выходу блока управления, а выt. ход - к горизонтально-отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки, причем второй вход регистратора мгновенных значений напряжения соединен с с первым выходом блока развертки, вход блока задержки подключен к пяразвертки, первый выход которого сое- тому выходу блока управления, а втодинен с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых подключены к выходам источ

5

0

5

НИКОВ регулируемого опорного напряжения, а выходы - к соответствующим входам измерителя временных интервалов, соответственно второму и третьему входам измерителя амплитуды и соответственно первому и второму входам блока управления, третий вход которого хоединен с вторым выходом блока развертки, первый и второй выходы - соответственно с четвертым и пятым входами первого ключа, третий выход - с входом блока подсвета, а четвертый выход - с четвертым входом измерителя амплитуды, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено последовательно соединенными блоками задержки, селектором, регистратором мгновенных значений напряжения и вторым ключом, второй вход которого подключен к первому выходу блока развертки, третий вход - к второму выходу блока управления, а выt. ход - к горизонтально-отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки, причем второй вход регистратора мгновенных значений напряжения соединен с с первым выходом блока развертки, вход блока задержки подключен к пярои вход селектора - к дополнительному выходу усилителя вертикального отклонения.

CDwe. 2

Изобретение относится к электро- радиоизмерйтельной технике. Может быть использовано для амплитудных и временных параметров сигнала в электронно-лучевых осциллографах. Цель изобретения - повышение точности измерений. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены блок 14 задержки, селектор 15, регистратор 16 мгновенных значений напряжения и ключ 17. Также устройство содержит ключ 1, Измеритель 2 амплитуды, источник 3 вспомогательного напряжения, усилитель 4 вертикального отклонения, электронно-лучевую трубку 5, блок 6 подсвета, блок 7 развертки, компараторы 8 и 9, источники 10 и II опорного напряжения, измеритель 12 временных интервалов, блок 13 управления. Выбор Точек стробирования сигнала осуществляется регулированием опорного напряжения. 3 ил. (Л

Фиг. J