Двухканальный цифровой осциллограф Советский патент 1992 года по МПК G01R13/20 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, в частности, в портативных цифровых осциллографах.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей двухкакального цифрового осциллографа при наблюдении однократного сигнала.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого двухканального цифрового осциллографа, которая содержит первый блок 1 входной, второй блок 2

входной, первый аналоге-цифровой преобразователь 3, второй аналоге- цифровой преобразователь 4, первый блок 5 памяти, второй блок 6 памяти, блок 7 синхронизации и развертки, блок 8 масштабирования, дисплей 9., блок 1(1 вычитания, аналоговый коммутатор 11, цифровой коммутатор 12 кодов и ключ 13 управления.

На фиг.2 изображена блок-схема блока 10 вычитания, которая состоит из цифроаналогового преобразователя

VJ

р л

2

ю

14, сумматора 15 аналоговых сигналов и усилителя 1Ь.

Вход первого блока 1 входного соединен с тиной первого исследуемого сигнала, а выход - с входом первого аналого-цифрового преобразователя 3. Первый выход первого аналого-цифрового преобразователя 1 подключен к первому входу первого блока 5 памяти и блока 10 вычитания. Второй выход первого аналого-цифрового преобразователя 3 соединен с вторым входом блока 10 вычитания. Выход первого блока 5 памяти подключен к первому входу дис- плея У и первому входу блока 8 масштабирования. Вход второго блока 2 входного соединен с шинок второго исследуемого сигнала, а выход - с первым входом аналогового коммутатора 11 . Выход блока 10 вычитания подключен к второму входу аналогового коммутатора 11. Выход аналогового коммутатора 11 соединен с входом второго аналого- цифрового преобразователя 4, выход которого подключен к входу второго блока 6 памяти. Выход второго блока 6 памяти соединен с вторым входом блока 8 масштабирования и первым входом цифрового коммутатора 12 кодов. Выход .блока 8 масштабирования подключен к второму входу цифрового коммутатора 12 кода, выход которого соединен с вторым входом дисплея У. Вход блока 7 синхронизации и развертки подключен к шине сигнала синхронизации, а первый выход - к тактовым входам первого аналого-цифрового преобразователя 3 и первого блока 5. памяти. Второй выход блока 7 синхронизации и развертки соединен с тактовыми входами второго аналого-цифрового преобразователя 4 и второго блока 6 памяти. Третий выход блока 7 синхронизации и развертки подключен к тактовому входу дисплея 9. Первый вход ключа 13 управления соединен с источником питания, второй вход - общей шиной, а выход с управляющими входами аналогового коммутатора 11 и цифрового коммутатора 12 кодов.

Цифровой осциллограф работает в двухканальном и одноканальном режиме (фиг.1). В двухканальном режиме первый и второй исследуемые сигналы поступают на соответствующее блоки 1 и 2 входные отображаются дисплеем У и верхней и нижней части экрана индикатора. При этом разрешающая спо-

0

5

0

5

0

5

0

5

собность (динамический диапазон) каждого канала соответствует разрешающей способности области экрана индикатора, предназначенной для данного канала.

Переключение режимов работы с двухканального на одноканальный осуществляется ключом 13 управления. В двухканальном режиме сигнал, поступающий с выхода ключа 13 на управляющие входы коммутаторов 11 и 12, подключается выход блока 2 входного ко входу преобразователя 4, а выход блока 6 памяти - ко второму входу дисплея У. В одноканальном режиме аналоговый коммутатор 11 отключает блок 2 входной и соединяет вход преобразователя 4 с выходом блока 10 вычитания, а цифровой коммутатор 12 кодов соединяет выход блока 8 масштабирования со вторым входом дисплея Ч.

В одноканальном режиме работы цифрового осциллографа входной сигнал поступает на первый блок 1 входной t и после преобразования преобразователем 3 запоминается первым блоком памяти. Одновременно цифроаналоговый преобразователь 14 (фиг.2), который входит в состав блока Ю вычитания, преобразует цифровые коды с выхода аналого-цнфрового преобразователя 3 в аналоговый сигнал (ток) соответст- вующего уровня, который поступает на сумматор 15. На другой вход сумматора 15 поступает напряжение со второго выхода преобразователя 3. Поскольку второй выход преобразователя 3 является выходом устройства выборки-хранения (в составе преобразователя 3), то на этом выходе в течение времени, которое превышает время задержки между сигналами на первом и втором выходах блока 7, сохраняется постоянное напряжение, соответствующее мгновенному значению сигнала на входе блока 1. Сумматор 15 (фиг.2) производит алгебраическое суммирование (вычитание) поступающих на него сигналов, после чего результат суммирования усиливается усилителем 16. Коэффициент усиления усилителя 16 равен , где п - количество разрядов аналого-цифрового преобразователя 4 при работе в одноканальном режиме. Количество разрядов п преобразователя 4, используемых при работе в одноканальном режиме, может быть

117 с ииной сигнала синхронизации, первый выход - с тактовыми входами первого аналоге-цифрового преобразователя и первого блока памяти, второй выход - с тактовыми входами второго аналого-цифрового преобразователя и второго блока памяти, а третий выход - с тактовым входом дисплея, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей двухканального цифрового осциллографа при наблюдении однократного сигнала, в него введены аналоговый коммутатор, цифровой коммутатор, ключ управления и блок вычитания, первый и второй входы которого соединены

8

с первым и вторым выходом первого аналоге-цифрового преобразователя соответственно, а выход - с вторым входом аналогового коммутатора, первый вход которого подключен к выходу второго входного блока, а выход - к входу второго аналого-цифрового преобразователя, при этом первый вход ключа управления соединен с источником питания, второй вход - с общей шиной, а выход - с управляющими входами аналогового и цифрового коммутаторов, первый вход которого подключен к выходу второго блока памяти, второй вход - к выходу блока масштабирования, а выход подсоединен к второму входу дисплея.

меньше количества разрядов N этого же преобразователя при работе в двухканальном режиме (п N) . К одно- канальном режиме преобразователь 4 второго канала обрабатывают разность между мгновенным значением исследуемого сигнала и уровнем, соответствующим цифровому коду этого значения, полученному в первом канале. Эта раз- ность усиливается усилителем 1Ь до такой степени, чтобы ее максимально возможная величина на вхоп,е усилителя 16 (равная младшему разряду преобразователя 3) соответствовала вход- лому диапазону преобразователя А. При этом выходные коды сравнительно мало- разрядных преобразователей 3 и А представляют собой соответственно старшие и младшие разряды многоразряд ного цифрового кода, который соответствует обрабатываемому мгновенному значению исследуемого сигнала

Блок 8 масштабирования служит для задания оператором масштаба изображе- нип фрагмента исследуемого сигнала в нижней половили экрана матричного индикатора и позволяет оператору выбрать часть разрядив поступаюшнго на его вхо.п многоразрядного цифрового ко да и передать эти разряды через коммутатор 12 на второй вход дисплея 9. Количество двоичных разрядом цифрового кода, выбираемых блоком 8 из многоразрядного входного кода, соответст вует разрешающей способности той част экрана матричного индикатора (входящего ь состав дисплея У), которая используется для отображения сигнала, исследуемого вторым г.аналом осциллог- рафа в двухканальном режиме работы. Увеличение или уменымг ние масштаба изображения фрагмента исследуемого сигнала в одноканалъном режиме работы осциллографа л нижней части экрана дисплея достигается с помощью блока 8 масштабирования чутем сдвига разрядов многоразрядного входного кода в сторону младших или старнгих разрядов соответственно. Импульсный сигнал, который тактирует информацию, поступающую на первый и второй входы дисплея 9, подается с третьего выхода блока 1 синхронизация и развертки на тактовый вход дисплея У синхронно с импульсными сигналами, тактирующими работу блоков 5 и Ь памяти.

В одноканальном режиме работы адаптацию к амплитуде однократного сигнала осуществляют путем предварительно; установки аттенюатора первого блока 1 входного в такое положение, чтобы предполагаемый вертикальный размер изображения исследуемого сигнала в этом канале составлял, например, 1-2 больших деления шкалы экрана (1/3 +1/8) размера экрана по вертикали). В этом случае непредвиденное увеличение амплитуды исследуемого однократного сигнала в 3-8 раз не приведет к потере информации о его амплитуде. При необходимости с помощью блока 8 масштабирования изображение запомненного однократного сигнала может быть увеличено по вертикали до размеров экрана.

Если произойдет непредвиденное уменьшение амплитуды исследуемого однократного сигнала и полное изображение запомненного сигнала (в верхней части экрана) составит менее одного деления ;го вертикали, с помощью блока 8 масштабирования устанавливают максимально увеличенный размер изображения.

Таким образом, в одноканальном режиме предлагаемый цифровой осциллограф обеспечивает дискретизацию исследуемого сигнала с разрешающей способностью, значительно повышающей разрешающую способность экрана индикатора. Это позволяет существенно расширить функциональные возможности двухканального цифрового осциллографа при наблюдении однократного сигнала и повысить точность измерений.

Формула изобретения

Двухканальный цифровой осциллограф, содержащий первый входной блок, вход которого соединен с шиной первого исследуемого сигнала, а выход - с входом первого аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого подключен к входу первого блока памяти, выход которого соединен с первым входом дисплея и первым входом блока масштабирования, второй входной блок, вход которого подключен к шине второго исследуемого сигнала, второй аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом второго блока памяти, выход которого подключен к второму входу блока масштабирования, блок синхронизации и развертки, вход которого соединен

I

x Z

1

-i

«Й Ш

l

о Ј

O Ib

o

Q.

-ef

§

TeCM

I

flepuyii Канал

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в нормативных цифровых ;ЬЛЈ07ЈКД ; f r H9ievti r осциллографах. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей двухканаль- ного цифрового осциллографа при наблюдении однократного сигнала. Двух- канальный цифровой осциллограф содержит входные блоки 1,2, аналого-цифро- вые преобразователи 3, 4, блоки 5, 6 буферной памяти, блок 1 синхронизации развертки, блок В масштабирования и дисплей 9. Дополнительно в осциллограф введены блок 10 вычитания, блок 11 аналогового и блок 12 цифрового коммутатора и ключ 13 управления. Благодаря введению этих блоков обеспечивается повышение точности изменения однократного сигнала, а также одновременное наблюдение всего . сигнала и его увеличенного по вертикали фрагмента. Изменение масштаба отображения фрагмента осуществляется оператором после регистрации сигнала. 2 ил. (Я

Фиг$

Второй хана/i

Полное изойра- яеяие запоя немного овив кратного сигнала.

Растянутый /7о -бертихали фо&г/чент мзобрахемя Залонн&мо/ б

Ct/rffOJfff