Электронно-лучевой осциллограф Советский патент 1988 года по МПК G01R13/20 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке осцилло- графической аппаратуры.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышекие точности и оперативности измерений.

На фиг.1 изображена структурная схема осциллографа; на фиг.2 диаграммы, поясняющие его работу.

Осциллограф содержит каналы 1 и 2 сигнальные шины 3 и 4, тракт 5 горизонтального отклонения, коммутатор 6 каналов, блок 7 управления, усилитель 8, электро нно-л чевую трубку 9, канал 10 Z, первый элемент И 11, блок 12 формирования импульсов гашения, коммутатор 13 рода работы,триггер 14, делитель 15 числа импульсов на два, шину 16 логической единицы, первый делитель 17 числа импульсов на три, второй делитель 18 числа импульсов на три, элемент ИЛИ 19, второй элемент И 20, сумматор 21, трети элемент И 22, четвертый элемент И 23, пятый элемент И, 24, инвертор 25, генератор 26 импульсов.

Входы каналов 1 и 2 подключены к сигнальным шинам 3 и 4, а выходы - к первым и вторым входам тракта 5 горизонтального отклонения и коммутатора 6 каналов, третий и четвертый входы которого соединены с первым и вторым выходами блока 7 управления, выход через усилитель 8 - с вертикально отклоняющими пластинами ЭЛТ9 модулятор которой связан с выходом канала 10 Z, горизонтально отклоняющие пластины - с первым выходом тракта 5 горизонтального отклонения, второй выход которого подключен к первому входу первого элемента И 11, вторым входом подсоединенного к выходу блока 12 формирования импульсов гашения, первый, второй и третий выходы коммутатора 13 рода работы со единены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока 7 управления, первый вход триггера 14 под- ключен к выходу делителя 15 числа импульсов на два, второй вход - к ши-- не 16 логической единицы, а выход - к первому входу первого делителя 17 числа импульсов на три, второй вход которого связан с входом второго делителя 18 числа импульсов-на три, с выходом элемента ИЛИ 19, с входом делителя 15 числа импульсов на два.

0

5

0

5

0

. 50

5

0

5

5

с входом блока 12 формирования импульсов гашения и четвертым входом блока 7 управления, пятый и шестой входы которого подключены к выходам первого 17 и второго 18 делителей числа импульсов на три, а первый и второй выходы - к первому и второму входам элемента И 20, выход которого связан с первым входом сумматора 21, вторым входом соединенного с выходом элемента И 11, а выходом - с входом канала 10 Z, причем первый и второй входы элемента ИЛИ 19 связаны соответственно с выходами элементов И 22 и 23, первый вход последнего соединен с выходом элемента И 24, второй вход - с третьим выходом трак- . та 5 горизонтального отклонения и через инвертор 25 - с первым входом элемента И 22, второй вход которого подключен к генератору 26 импульсов, третий вход - к четвертому выходу коммутатора -13 рода работы и первому входу элемента И 24, вторым входом соединеннЬго с четвертьм выходом тракта 5 горизонтального отклонения.

Осциллограф работает следующим образом,

Исследуемьп сигналы с сигнальных шин 3 и 4 поступают на входы каналов 1 и 2, в которых номируются (усиливаются или ослабляются), С выходов этих каналов сигналы подаются на Первые и Btopbie входы тракта 5 горизонтального отклонения и коммутатора 6 каналов. В тракте 5 горизонтального отклонения сигналы используются для синхронизации колебаний линейно изменяющегося напряжения.

Коммутатор 6 каналов работает в одном из четырех режимов: l II, I и II и.. Режим работы коммутатора 6 каналов устанавливается коммутатором 13 рода работы посредством блока 7 управления.

В режиме I или II на выходе коммутатора 6 каналов имеется один исследуемый сигнал, соответствующий каналу 1 или 2.

В режиме I и II на выходе коммутатора 6 попеременно появляются сигналы с каналов 1 и 2. На медленных развертках, когда исследуются низкочастотные сигналы, последние попеременно поступают на выход коммутатора 6 в течение прямого хода развертки, а на быстрых развертках - попеременно после кавдого прямого хода. В течение первого прямого хода развертки на выходе коммутатора появляется сигнал с канала 1, в течение второго прямого хода - сигнал с канала 2, затем, снова - с канала 1 и т.д.

В режиме на выходе коммтатора 6 каналов имеется три сигнала: два слагаемых с каналов 1 и 2 и суммарный. Как и в режиме I и II все три сигнала на медленных развертках попеременно поступают на выход коммутатора 6 каналов в течение прямого хода развертки, .а на

быстрых развертках - поперменно после каждого прямого хода.

В режиме l или II на втором и третьем выходах коммутатора 13 рода работы устанавливаются логически О, которые, поступая на второй и третий входы блока-7 управления, запрещают прохождение на его первый и второй выходы сигналов управления с четвертого, пятого и шестого входов Одновременно О на четвертом выходе коммутатора 13 рода работы запрещает прохождение импульсных сигналов через элемент И 22 с генератора 26 импульсов и через элемент И 24 с тракта 5 горизонтального отклонения. Выбор режима l или II осуществляется сигналом управления по первому выходу коммутатора 13 рода работы. В режиме l на первый вход блока 7 управления поступает 1, которая обеспечивает на третьем и четвертом входах коммутатора 6 каналов 1 и О. Логическая 1 на третьем входе коммутатора 6 разрешает прохождение сигнала на его выход с канала 1, а логический О на четвертом входе запрещает прохождение сигнала с канала 2. В режиме И на первый вход блока 7 управления поступает О, который устанавливает на третьем и четвертом входах коммутатора 6 каналов О и 1. При этом сигнал с канала 1 через коммутатор не проходит, а проходит сигнал с канала 2.

В режиме I и II на третьем выходе коммутатора 13 рода работы устанавливается О, а на остальных выходах 1. Наличие О на третьем входе блока 7 управления запрещает прохождение через него импульсных сигналов с пятого и шестого входов. Управление блоком 7 осуществляется импульсным сигналом, по0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

CTyiiaroauiM на его четвертый вход. Логическая 1 на первом входе элемента И 24 разрешает прохождение через него импульсного сигнала с четвертого выхода тракта 5 горизонтального отклонения, а 1 на третьем входе элемента И 22 разрешает его работу по другим входам. На медленных развертках на третьем выходе тракта

5горизонтального отклонения устанавливается О,который, поступая на второй вход элемента И 23, запрещает дальнейшее прохождение импульсного сигнала, поступающего на его первый вход с тракта 5. Одновременно логический О на входе инвертора 25 обеспечивает на первом входе элемента Pi 22 логическую 1 и разрешает прохождение через него импульсного сигнала с генератора 26 импульсов. Этот сигнал через элемент ИЛИ 19 поступает на четвертый вход блока 7

управления, а с его второго выхода - на четвертый вход коммутатора 6 каналов. На третий вход коммутатора 6 поступает противофазный, по отношению к импульсам на четвертом входе, импульсный сигнал. Частота следования импульсов существенно превышает частоту следования развертывающего напряжения, что обеспечивает попеременное и в течение прямого хода развертки подключение на выход коммутатора

6каналов сигналов с канала 1 и 2.

На быстрых развертках, когда частота следования развертывающего напряжения соизмерима с частотой сигнала генератора 26 импульсов, на третьем выходе тракта гор изонтального отклонения устанавливается 1. Эта 1 посредством инвертора 25 устанавливает на первом входе элемента И 22 логический О, который запрещает прохождение через него импульсного сигнала с генератора 26 импульсов. Одновременно 1 на втором входе элемента И 23 разрешает прохождение через него импульсов с четвертого выхода тракта 5 горизонтального отклонения, которые через элемент ИЛИ 19 поступают на четвертьш вход блока 7 управления. Сформированные в этом блоке два противофазные импульсные сигналы подаются на третий и четвертый входы коммутатора 6 каналов, который обеспечивает попеременное подключение исследуемых сигналов на его выход: в течение первого прямого

хода развертки с канала 1, в течение второго прямого хода - с канала 2, затем, снова с канала 1 и т.д.

В режиме на первом и втором выходах коммутатора 13 рода работы устанавливаются О, а на тре-- тьем и четвертом выходах - 1. Указанные логические состояния обеспечивают прохождение с пятого и шесто- го входов блока 7 управления импульсных сигналов соответственно на третий и четвёртый входы коммутатора 6 каналов. Аналогично как и в режиме I и II логическая 1 на четвертом выходе коммутатора 13 рода работы разрешает прохождение на выход элемента ИЛИ 19 импульсного сигнала: на медленных развертках - с генератора 26 . импульсов, а на быстрых .развертках - с четвертого выхода тракта 5 горизонтального отклонения. С выхода элемента ИЛИ 19 импульсный сигнал поступает на второй вход первого и вход второго делителей 17 и 18 числа импульсов на три и вход делителя 15 числа импульсов на два. Первый перепад 0/1 импульсного сигнала (момент to, фиг.2 а) на входе второго делителя 18 числа импульсов на три опрокинет его в состояние 1 (момент tj, , фиг.2б), а третий перепад 0/1 - в О (момент t, фиг. 2 б), затем, последующий перепад 0/1 - в 1 (момент tj, фиг.2 г) и т.д. Образовавший- ся на выходе делителя 18 импульсный сигнал (фиг.25) через блок 7 управления поступает на четвертый вход коммутатора 6 каналов. С выхода делителя 15 числа импульсов на два сигнал (фиг.28) поступает на первый вход триггера 14 и первым перепадом 1/0 опрокидывает его в состояние 1 (момент t,, фиг.21) и тем самьм разрешает работу первого делителя 17 чис- импульсов на три. Образовавшийся на его выходе импульсный сигнал (фиг.23) поступает через блок 7 управления на третий вход коммутатора 6 каналов. Импульсы управления на третьем и четвертом входах коммута- тора 6 разрешают прохождение на его выход исследуемых сигналов: в промежутке to - с с канала 2, в промежутке с канала 1, в промежутке t 3 ti суммарного с каналов 1 и 2, в промежутке t - t снова с канала 2, в промежутке t t (. снова с канала 1, в промежутке t - t т сно5

Q . г 5 45 50 55

ва суммарного с каналов 1и 2 и т.д. Таким образом, на выходе коммутатора 6 каналов попеременно появтгяются слагаемые и суммарные сигналы.

Выбранный при помоши коммутатора 6 каналов сигнал поступает на усилитель 8, в котором усиливается и подается на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ.

Линейно изменяющееся напряжение с первого выхода тракта 5 горизонтального отклонения подается на горизонтально отклоняюи1ие пластины ЭЛТ 9 и обеспечивает временную развертку сигнала. Синхронизация колебаний линейно изменяющегося напряжения осуществляется исследуемыми сигналами, поступаюпц1ми на первый и второй входы тракта 5 горизонтального отклонения. Синхронные с линейно изменяющимся напряжением прямоугольные импульсы для управления яркостью луча формируются следующим образом.

В режимах I или II на втором входе элемента И 11 устанавливается 1, а на первом входе сумматора 21 - логический О. Импульсы управления яркостью луча (фиг.2с) с второго выхода тракта 5 через элемент И 11, сумматор 21 и канал 10 Z поступают на модулятор ЭЛТ 9, отпирая ее на время прямого и запирая на время обратного ходов пилообразного напряжения. В режиме l и II, когда в течение одного хода развертки на экране ЭЛТ попеременно появляются сигналы с каналов 1 и 2, на выходе блока 1 2 в моменты переключения каналов (tg, t,, t...) устанавливаются кратковременно О (фиг.2). Образовавшийся импульсный сигнал через элемент И 11, сумматор 21 (на первом входе сумматора О) и канал 10 Z поступает на модулятор ЭЛТ 9, запирая ее в моменты (to, t, , Ц,..., фиг.2,,). В режиме импульсы, поступающие с первого 17 и второго 18 делителей на входы элемента И 20, устанавливают на его выходе в промежутках передачи сумматорного исследуемого сигнала 1 (t3 -t4, t.t - t-,... фиг. 2 к) ,а в остальное аре- мя - О. Образовавшиеся импульсы на первом (фиг.2 к) и втором (фиг.2з) входах сумматора 21 складываются в нем и через канал 10 Z подаются на модулятор ЭЛТ 9 (фиг.2/). В промежутках развертывания и.сследуемых

7

сигналов с каналов 1 и 2 (to - t t - tj, t., , фиг. 2) 3JiT 9 отпирается слабее, a в промежутках развертывания суммарного исследуемого сигнала с каналов 1 и 2 (t3 - t,

144

Ч t-j, , фиг.2) - сильнее. Это обеспечивает большую яркость изображения суммарного и меньшую яркость изображений слагаемых сигналов на экране ЭЛТ.

Осциллограф обеспечивает расшире ние функциональных возможностей, повышение оперативности и точности измерений в режиме за счет формирования на экране ЭЛТ изображения трех строго согласованных во времени сигналов: двух слагаемых и суммарного. Изображение последнего вьщеляется повышенной яркостью.

Формула изобретения

Электронно-лучевой осциллограф, содержащий каналы l и II, входы которых подключены к сигнальным шинам j а выходы - к первым и вторым входам тракта горизонтального отклонения и коммутатора каналов, третий и четвертый входы которого соединены с первым и вторым выходами блока управления, выход через усилитель соединен с вертикально отклоняющими пластинами ЭЛТ, модулятор которой связан с выходом канала Z, горизонтально отклоняющие пластины соединены с первым выходом тракта горизонтального отклонения, второй выход которого подключен к первому входу первого элемента И, вторым входом подсоединенного к выходу бло- ка формирования импульсов гашения, первый, второй и третий выходы коммутатора рода работы соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления, отличающийся тем, что, с .

8

0

5

0

5

0

5

0

5

целью расширения функциональных возможностей при одновременном повышении точности, в него введены два делителя числа импульсов на три и один делитель на два, шина логической единицы, четыре логических элемента И, элемент ИЖ, инвертор,сумматор, генератор импульсов и триггер, первый вход которого соединен с выходом делителя числа импульсов на два, второй вход - с шиной логической единицы, выход - с первый входом первого делителя числа импульсов на три, второй вход которого соединен с входом второго делителя числа импульсов на три, с выходом элемента ИЛИ, с входом делителя числа импульсов на два, с входом блока формирования импульсов гашения и четвертым входом блока управления, пятый и шестой входы которого подключены к выходам первого и второго делителей числа импульсов на три, а первый и второй выходы - к первому и второму входам второго элемента И, выход которого соединен с первым входом сумматора, вторым входом соединенного с выходом первого элемента И, а выходом - с входом канала Z, причем первый и второй входы элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И, первый вход последнего соединен с выходом пятого элемента И, второй вход - с третьим выходом трак- .та горизонтального отклонения и через инвертор с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к генератору импульсов, третий вход - к четвертому выходу коммутатора рода работы и первому входу пятого элемента И, вторым входом соединенного с четвертым выходом тракта горизонтального отклонения.

а. 6 9 г

) ж

3 к

п

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке осцилло- графической аппаратуры. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение точности и оперативности измерений. Исследуемые сигналы с сигнальных шин 3 и 4 поступают на входы каналов (К) 1 и 2, в которых нормируются, усиливаются или ослабляются. С выходов К1, К2 сигналы подаются на входы тракта горизонтального отклонения (ТГО) 5 и на входы коммутатора каналов (КК) 6. В ТГО 5 сигналы используются для синхронизации колебаний линейно изменяющегося напряжения. КК 6 работает в одном из четырех режимов: l, II, II, . Режим работы КК 6 устанавливается коммутатором 13 рода работы посредством блока 7 управления. В режиме I или II на выходе КК 6 имеется один исследуемый сигнал, соответствующий К 1 или К 2. В режиме I и II на выходе КК 6 попеременно появляются сигналы с К 1 и К 2. В режиме I + + II на выходе КК 6 имеется три сигнала: два слагаемых с К 1 и К 2 и суммарный. Введение двух делителей 17, 18 числа импульсов на три, одного делителя 15 числа импульсов на два, шины 16 логической 1, четырех элементов И 20, 22, 23, 24, элемента ИЛИ 19, инвертора 25, сумматора 21, генератора 26 импульсов, триггера 14 расширяет функциональные возможности осциллографа за счет наблюдения в режиме на экране электронно-лучевой трубки 9 изображения трех согласованных во времени сигналов: двух слагаемых и суммарного, причем последний вьщеляется повышенной яркостью. Осциллограф также содержит усилитель 8, канал 10, элемент И 11, блок 12 формирования импульсов гашения. 2 ил. в (Л 4ib 4 to СО tc ю

0 Чо tf ii ij ч б

Фиг.2