Аналого-цифровой осциллограф Советский патент 1989 года по МПК G01R13/20 

Фи(. г

Изобретение относнтся к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке осциллогра- фической аппаратуры.

Цель изобретения - уменьшение чувствительности к входным сигналам,

На фиг. 1 приведена структурная схема осциллографа; на фиг. 2 - схема реализации блоков 8, 13-16.

Осциллограф с|одержит тракт 1 вертикального отклонения луча, входные шины 2 и 3, тракт 4 горизонтального отклонения луча, первый коммутатор 5 сигнальной цепи, цифровой преобразова- тель 6, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ

7,оконечньм усилитель 3, переключатель 9 рода работы, второй коммутатор 10 сигнальной цепи, коммутатор 11 источника питания, источник 12 питания дополнительную нагрузку 13, первьм

14 и второй 15 коммутаторы нагрузки, регулируемый источник 16 тока, коммутатор 17 аналог - цифра и третий коммутатор 18 сигнальной цепи. Пер- вый и второй входы тракта 1 вертикального отклонения луча соединень с сигнальными шинами 2 и 3, первый выход - с первым входом тракта 4 горизонтального отклонения луча, второй вход которого через первый коммутатор 5 сигнальной цепи подключен к первому входу цифрового преобразователя 6, первый и второй входы - соответственно к горизонтально отклоняю1цим пласти- нам и модулятору ЭЛТ 7, вертикально отклоняющие пластинъ которой соединены с выходами оконечного усилителя 8, выход переключателя 9 рода работы соединен с управляюпщми входами первого 5 и второго 10 коммутаторов сигнальньгх цепей и коммутатора 11 источника питания, выходы которого подключены к шинам питания цифрового преобразователя 6, а входы - к выхо- дам источника 12 питания. Первый вход дополнительно нагрузки 13 соединен с выходом источника 12 питания и первым входом оконечного усилителя

8,второй и третий входы - соответ- ственно с выxoдa fи первого 14 и второго 15 коммутаторов нагрузки, сигнальные ьходы которых соединены с выходами оконечного усилителя В, управляющие входы - между собой, с вы- ходом переключателя 9 рода работы и управляющими входами регулируемого источника 16 тока и коммутатора 17 аналог - цифра, выход которого соединен с вторьм входом оконечного усилителя 8, первый сигнальньШ вход с вторым выходом тракта 1 вертикального отклонения луча и сигнальным входом второго коммутатора 10 сигналной цепи, выход которого подключен к первому входу цифрового преобразователя 6, второй выход последнего соединен с вторым сигнальным входом коммутатора 17 аналог - цифра, второ вход - с выходом третьего коммутатор 18 сигнальной цепи, сигнальный вход которого подключен к третьему выходу тракта 4 горизонтального отклоне- 1 мя луча, четвертый выход которого соединен с третьим входом тракта 1 вертикального отклонения луча, тре- тин вход - с управляющим входом третего коммутатора 18 сигнальной цепи и входом регулируемого источника 16 тока, выход которого подключен к третьему входу оконечного усилит - ля 8, выходы источника 12 питания соединены с шинами питания всех блоков, кроме цифрового преобразователя 6 .

Оконечный усилитель 8 имеет примо и инверсный выходы и выполнен таким образом, что его выходами являются коллекторы транзисторов, которые Подключены через резисторы нагрузки к первому выходу усилителя.

Дополнительная нагрузка 13 состоит М з двух резисторов, первые выводы которых являются соответственно первым к г торым BxoMaNQi, а вторые выводы соеди11ены между собой и являются третьим входом нагрузки 13.

Осциллограф представляет собой комбинированный аналого-цифровой прибор, который работает в режимах )бьгчного аналогового осциллографи- рования и преобразования исследуемого сигнала в цифровой код с последую щим преобразованием кода в аналоговы сигнал. Первый режим работы назьгоают Аналоговый, второй Цифровой и выбирают при помоыи переключателя 9, выведенного на переднюю панель гфи- бора.

Осциллограф работает следующим образом.

В режима; работы Аналоговьгй с пе реклю гателя 9 рода работы поступает команда, которая пбеспечивает:

подключение посрелством первого 14 и второго 15 . тат оров допол51

нительной нагрузки 13 к выходам оконечного усилителя 8;

отключение при помощи коммутатора 1 1 питания с цифровог о преобразователя 6;

включение тракта 4 горизонтального отклонения;

отсоединение сигнальных цепей цифрового преобразоьателя 6 от других блоков при помсщи первого 5, второго 10 и третьего 18 коммутаторов сиг пальных цепей;

отключение прь noNfonoi комм тато- ра 17 аналог - цифра втооот о выхода 1.1иорового преобразователя 6 и подключение второго выхода тракта 1 вертикального отклонения луча к второму входу оконечного усилителя 8.

Исследуем,.le сигналы с входных шин 2 и 3 поступают на входы трак га 1 вертикального отклонения, Е котором усиливаются или ослабляются и коммутируются, С второго выхода тракта 1 сигнал через коммутатор 17 аналог - цифра поступает на второй вход оконечного усилителя 8. Дополнительная нагрузка 13 через перв,т1 14 и второй 15 коммутаторы подсоединена к вьпюдам оконечного усилителя 8, что обеспечивает низкое значение выходно го (коллекторной цепи) сопротивления усилителя и неискаженное усиление сигналов в шгфоком спектре частот. Режим по постоянному току усилителя задает регулируемый источ ник 16 тока. С вькодов усилителя сигнал поступает на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ 7, обеспечивая вертикальную развертку исследуемого сиг-, нала.

Временная развертка исследуемого сигнала формируется трактом А горизонтального отк юнения луча. Синхронизация колебаний динейно изменяющегося (развертывающего) напряжения осуществляется исследуемым сигналом, поступающим на первый вход тракта 4 горизонтального отклонения луча. С первого и второго выходов тракта 4 линейно изменяющееся напряжеш е и силхронные с ним прямоугольные ftt-my- льсы упрсгления яркостью луча поступают на горизонтально отклоняющие пластины и модулятор ЭЛТ 7. Так, в режиме работы Аналогевый формируется изображение исследуемого сигнала на экране ЭЛТ 7,

96

В режиме работы Цифровой на выходе переключателя 9 рода работы устанавливается сигнал, который обес- печииает:

отключение дополкительной нагрузки 13 от выходов оконечного усилителя 8;

подключение источника 12 питания

к цифровому преобразователю 6;

усиление и передачу через тракт А горизонтального отклонения луча ли- меГпю изменяющегося напряжения с 01фровогг1 П1эеобразонателя 6j

соединение сигнальш х шин преобразователя 6 с др гим1г блоками;

отключ ние посредством ком;1утато- рг 17 aTjJior - 1р1фра второго выхода тоакта ; вертикального отклонения и

подключешгг B j oporo выхода цифроього п еобразовате. 1Я 6 к второму входу оконечного усилителя 8;

уменьшение тока регулируемого источника 16 тока.

Исследуем1 ЛЙ сигнал с второго выхода тракта 1 вертикального отклонения через второй коммутатор 10 поступает на первый вход цифрового пре- образовате. 6, Н лс следнем происходит прсэобразова нпе исследуемого сигнала в цифрово ; код, его запоминание и обратное преобразование кода в аналоговый с . гкал. Г реп5р.1 зоранный исследуемый сиглал с второго выхода и -1фрового преобразователя 6 через коммутатор 17 аналог - Ифра поступает на второй вход оконечного усилителя 8. Верхняя граница спектра частот преобразованного сигнала

обычно на один - дда порядка меньше

верхней границы спектра частот сигнала, поступающего на второй вход оконечного усилителя 8 в работы Аналоговый. Это позволяет исполь- зовать усилитель В в более экономия-

НОМ рехмме работы, которьй достигается за счет отключения дополнительной нагрузки 13 от выходов усилителя и уменьшения тока регулируемого источника 16 тока.

Откаючение дополнительной нагрузки 13 приводит, к вограстанию выходных (н коллекторной цепи) сопротивлений оконечного усилителя 8. При этом значение точа на выходе источника 16 уменьшается и устанавливается таким, чтобы напряжения на выходах усилителя (относитепьно общей шины) были равны напряжениям на этих вьгхо-

дах при подключенной дополнительной нагрузке 13, т.е. как и при работе в режиме Аналоговый. Это обеспечивает идентичность амплитудных характеристик (размаха сигнала) усилителя в обоих режимах работы осциллографа.

Увеличение сопротивления нагрузки усилителя и уменьшение постоянного и переменного токов, протекающих через усилитель, вызывает уменьшение рассеиваемой в нем мощности и ее колебаний. Одновременно это приводит к возрастанию коэффициента усиления по напряжению, т.е. увеличению чувствительности к входным исследуемым сигналам.

Временная развертка исследуемого сигнала в режиме работы Цифровой осуществляется линейно изменяющимся напряжением, поступающим с первого выхода цифрового преобразователя 6 через первьш коммутатор 5 сигнальной цепи на второй вход тракта 4 горизонтального отклонения луча. При это команда, поступающая с переключателя 9 на третий вход тракта 4, обеспечивает усиление и передачу этого сигнала на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ 7.

Фор.мула изобретения

Аналого-цифровой осциллограф, содержащий тракт вертикального отклонения луча, первый и второй входы которого соединены с сигнальными шинаг-м, первый выход - с первым входом тракта горизонтального отклонения луча, второй вход которого через первый коммутатор сигнальной цепи подключен к первому выходу цифрового преобразователя, первый и второй выходы - соответственно к горизонтально от

5

5

0

0

5

0

точника питания, выходы которого подключены к шинам питания цифрового преобразопателя,, а входы - к выходам источника питания, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления при одновременном повышении чувствительности к входным сигналам, в него введены коммутатор анапог - цифра, третий коммутатор сигнальной цепи, первый и второй коммутаторы нагрузки, регулируемый источник тока и дополнительная нагрузка, первый вход которой соединен с выходом источника питания и первьм входом оконечного усилителя, второй и третий входы - соответственно с Бьгхода,И первого и второго ко(мутатороЕ нагрузки, сигнальные входы которых с единень с выходами оконечного уси.пителя, уп- равляюшд1е входы - между собой, с выходом переключателя рода работы и управляютцими входами регулируемого источника тока и KOMNryT Topa аналог - цифра, выход которого соединен с вторым входом оконачного усилителя, первый сигнальный вход - с вторым выходом тракта вертикального отклонения луча и сигнальным входом второго коммутатора сигнальной цепи, выход которого подключен к первому входу цифрового преобразователя, второй выход цифрового преобразователя соединен с вторым сигнапьным входом коммутатора аналог - цифра, второй вход - с выходом третьего коьмутатр- ра сигнальной цепи, сигнальный вход которого подключен к третьему выходу тракта горизонтального отклонения. луча, четвертый выход которого соединен с третьим входом тракта вертикального отклонения луча, третий вход - с управляющим входом третье

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в осциллографии. Цель изобретения - уменьшение энергопотребления при одновременном повышении чувствительности к входным сигналам. Входной сигнал через тракт 1 вертикального отклонения, коммутатор 17 "аналог-цифра", усилитель 8 оконечный поступает на пластины Y электронно-лучевой трубки 7. В режиме "цифровой" коммутаторы 5, 10, 18 сигнальных цепей и коммутатор 11 источника питания осуществляют включение преобразователя 6 цифрового, который осуществляет дискретизацию входного сигнала. Одновременно коммутаторы 14, 15 отключают дополнительную нагрузку 13 оконечного усилителя 8, что повышает чувствительность осциллографа. В режиме "аналоговый" коммутаторы 5, 10, 18, 11 отключают цифровой преобразователь 6, а коммутаторы 14, 15 включают дополнительную нагрузку 13, расширяя частотный диапазон входных сигналов. Введение в устройство коммутатора 17 "аналог-цифра", третьего коммутатора 18 сигнальной цепи, коммутаторов 14, 15 нагрузки регулируемого источника 16 тока, дополнительной нагрузки 13 уменьшает энергопотребление осциллографа и увеличивает чувствительность к входным сигналам. На чертеже: входные клеммы 2, 3, тракт 4 горизонтального отклонения, переключатель 9 рода работы, источник 12 питания. 2 ил.

клоняюпшм пластинам и модулятору ЭЛТ, го коммутатора сигнальной цепи и

входим регулируемого источника т выход i-.OTOporo подключен к треть входу оконечного усилителя, выход источника питания соединены с ши питания всех блоков, кроме цифро преобразователя.

вертикально отклоняюш;ие пластины которой соединены с выходами оконечного усилителя, выход переключателя рода работы соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов сигнальных цепей и коммутатора исго коммутатора сигнальной цепи и

входим регулируемого источника тока, выход i-.OTOporo подключен к третьему входу оконечного усилителя, выходы источника питания соединены с шинами питания всех блоков, кроме цифрового преобразователя.

.

ilSl ii§

lllil

ve«$V: 5c5t /K /K /K