Устройство для одновременного наблюдения N-цифровых сигналов на экране осциллографа Советский патент 1992 года по МПК G01R13/20 G09G1/06 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для исследования аппаратуры на цифровых интегральных схемах.

Известно устройство для одновременного наблюдения N-цифррвых сигналов на экране осциллографа, содержащее распределитель, ЦАП, триггеры, ОЗУ, элемент И, элемент ИЛИ, счетчик, в каждом канале инвертор, элемент И, триггер, вход начальной установки устройства, вход тактовых импульсов, выход устройства и входы установки канала.

Недостатком указанного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как исключена возможность просмотра в большом масштабе на экране осциллографа из всей записанной в ОЗУ информации только выбранного пользователем фрагмента осциллограммы, кроме того, после останова и перевода устройства в

исходное состояние подачей импульса НУ нельзя повторно воспроизвести на экране осциллографа ранее записанную информацию.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для одновременного наблюдения N-цифровых сигналов на экране осциллографа, содержащее N входов устройство и соответственно N каналов, распределитель, первый и второй триггеры. ОЗУ. первый элемент И. элемент ИЛИ, счетчик, в каждом канале инвертор, второй, третий и четвертый элементы И, первые входы которых соединены с соответствующим выходом распределителя, выход третьего элемента И через инвертор соединен с вторым входом четвертого элемента И. выход которого соединен с соответствующим нечетным входом ЦАП, выход элемента ИЛИ

. w

.

Ј

соединен S-входом первого триггера, R- вход которого соединен с R-входом счетчика, с входом начальной установки устройства, с S-входом второго триггера, выход которого соединен с входом Запись- считывание (Зп/Чт) ОЗУ, адресные выходы (А) которого соединены с выходами счетчика, выход переноса которого соединен с R- входом второго триггера, вход Выборка канала (ВК-вход) ОЗУ соединен с входом счетчика и с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с входом распределителя, вход которого является входом тактовых импульсов, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого триггера, выход ЦАП является выходом устройства, в каждом канале третий триггер, S-вход которого соединен с входом установки канала и с шиной 1, R-вход - с входом начальной установки, С-вход - с D- входом ОЗУ и с выходом элемента ИЛИ, каждый вход которого соединен с выходом второго элемента И соответствующего канала, выход ОЗУ соединен со вторыми входами третьих элементов И, выход каждого из которых соединен с соответствующим четным входом ЦАП, введены второй, третий и четвертый счетчики, блок сравнения, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И, первый, второй, третий и четвертый входы сдвига, вход повторного воспроизведения, выход синхронизации осциллографа, инвертор, выход синхронизации осциллографа соединен с выходом блока сравнения, с С-входом первого счетчика, с третьим входом первого элемента И и через инвертор с R-входом второго триггера, С-вход которого соединен с С-входом первого триггера и с входом повторного воспроизведения, D-входы первого и второго триггеров соединены соответственно с шиной логической единицы и шиной логического нуля, вход начальной установки соединен с R-входом второго счетчика и с С-аходом третьего счетчика, D-входы которого соединены с шиной логической Г1, первый и второй входы сдвига через первые входы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с суммирующими вычитающим входами второго счетчика, выходы которого соединены с D-входами первого счетчика, выходы которого соединены с первыми входами блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходами третьего счетчика, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами седьмого и восьмого элементов И, первые входы которых соединены соответственно с третьим и-четвертым входами сдвига, вторые входы пятого

восьмого элементов И соединены с выходом четвертого счетчика, счетный вход которого соединен с входом распределителя,

На фиг. 1 приведена функциональная

схема устройства; на фиг. 2 - принцип формирования горизонтальных лучевых линий на экране осциллографа; на фиг. 3 - вид исследуемых сигналов на экране осциллографа в зависимости от устанавливаемой

0 пользователем развертки осциллографа.

Устройство для одновременного наблюдения N-цифровых сигналов на экране осциллографа содержит N входов 1 устройства и соответственно N каналов,

5 распределитель 2, ЦАП 3, первый 4 и второй 5 триггеры, ОЗУ 6, первый элемент И 7, элемент ИЛИ 8, счетчик 9, в каждом канале инвертор 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 элементы И, первые входы которых

0 соединены с соответствующим выходом распределителя 2, выход третьего элемента И 12 через инвертор 10 соединен с вторым входом четвертого элемента И 13, выход которого соединен с соответствующим не5 четным входом ЦАП 3, выход элемента ИЛИ 8 соединен с S-входом первого триггера 4, R-вход которого соединен с R-входом счетчика, с входом 14 начальной установки устройства, с S-входом второго триггера 5,

0 выход которого соединен с входом Зп/Чт ОЗУ б, выходы А которого соединены с выходами счетчиков, выход переноса которого сое- динен с R-входом второго триггера 5, ВК-вход ОЗУ б соединен с входом счетчика

5 9 и с входом первого элемента И 7, первый вход которого соединен с входом распредё-: лителя 2, вход которого является входом 15 тактовых импульсов, второй вход первого элемента И 7 соединен с выходом первого

0 триггера 4, выход ЦАП 3 является выходом 16 устройства, в каждом канале третий триггер 17, S-вход которого соединен с входом 18 начальной установки канала и с шиной 1, R-вход-с входом начальной установки,

5 -С-вход - с D-входом ОЗУ бис выходом элемента ИЛИ 8, каждый вход которого соединен с выходом второго элемента И 11 соответствующего канала, выход ОЗУ 6 соединен с вторыми входами третьих элемен0 тон И 12, выход каждого из которых соединен с соответствующим четным входом ЦАП 3, второй 19, третий 20 и четвертый 21 счетчики, блок 22 сравнения, пятый 23, шестой 24, седьмой 25 и восьмой 26 элемен5 ты И, вход 27 повторного воспроизведения, инвертор 28, выход 29 синхронизации осциллографа соединен с выходом блока 22 сравнения, с С-входом первого счетчика 9. с третьим входом первого элемента И 7 и через инвертор 28 с R-входом второго триггера, С-вход которого соединен с С-входом первого триггера 4 и с входом 27 повторного воспроизведения, D-входы первого 4 и второго 5 триггеров соединены соответственно с шиной 1 и шиной О, вход 14 начальной установки соединен c.R-входом второго счетчика 19 и С-входом третьего счетчика 20, D-входы которого соединены с шиной 1, первый 30 и второй 31 входы сдвига через первые входы пятого 23 и шестого 24 элементов И соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго счетчика 19, выходы которого соединены с D-входами первого счетчика 9, выходы которого соединены с первыми входами блока 22 сравнения, вторые входы которого соединены с выходами третьего счетчика

20,суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами седьмого 25 и восьмого 26 элементов И, первые входы которых соединены соответственно с третьим 32 и четвертым 33 входами сдвига, вторые входы пятого 23, шестого 26, седьмого 25 и восьмого 26 элементов И соединены с выходом четвертого счетчика

21,счетный вход которого соединен с входом распределителя 2.

.Блок 22 сравнения служит для сравнения кодов, поступающих на его первые и вторые входы. В случае сравнения или несравнения кодов на его входах, на его выходе имеется сигнал соответственно низкого или высокого уровня. Техническая реализация блока может быть произвольной.

Счетчик 21 является делителем.частоты, коэффициент деления которого выбирается пользователем и устанавливается на стадии настройки устройства.

Устройство, для одновременного наблюдения N-цифровых сигналов на экране ос- .циллографа работает следующим образом.

В исходном состоянии на входы 1-1... 1-N устройства сигналы не поступают. На вход 15 поступает частота F. Устройство установлено, в исходное состояние импульсом начальной установки (НУ) по входу 14. Импульс НУ устанавливает на прямом выходе триггера 5 высокий уровень, который устанавливает ОЗУ 6 в режим записи информации, на выходах счётчика 9 низкий уровень и на прямом выходе триггера 4 низкий уровень, который поступает на вход элемента И 7 и запрещает прохождение частоты F на счетный вход счетчика 9. На выходах счетчика 20 устанавливаются и поступают на вторые входы блока 22 сравнения сигналы высокого уровня. .

Импульсы частоты F/N с выхода распределителя 2 поступают на входы элементов И 11-13. Считаем, что на выходе ОЗУ 6

отсутствует сигнал высокого уровня, поэтому элемент И 12 закрыт, а элемент И 13 сигналом с инвертора 10 открыт. Поэтому импульсы распределителя 2 через элемент 5 И 13 каждого канала поступают на нечетные входы ЦАП 3, вызывая ступенчато-меняющееся напряжение на его выходе.

В этом случае на экране осциллографа, подключенного к выходу 16 устройства, от- 10 свечены N горизонтальных пунктирных линий. На фиг. 2 стрелкой показана последовательность возникновения на экране осциллографа засвечиваемых пунктиров. Количество пунктиров в каждой из 15 отсвёчиваемых линий на экране осциллографа зависит от развертки, устанавливаемой на осциллографе. При их значительном, количестве пользователь видит на экране сплошную линию (фиг. 3).

0 Первой ступени изменяющегося напряжения на выходе ЦАП 3 соответствует каждый пунктир, например, нижней пунктирной линии а на экране осциллографа. Второй ступени изменяющегося на- 5 пряжения на выходе ЦАП 3 соответствует каждый пунктир пунктирной линии б на экране осциллографа и т.д.

В зависимости от потребностей пользователя импульсы установки каналов можно 0 подавать на все входы 18-1... 18-N или по выбору на один из них.

Допустим, импульсы установки каналов поданы на все входы 18--1... 18- N. При этом на прямом выходе триггера 17 каждого ка- 5 нала устанавливается высокий уровень, который подготавливает элементы И 11 к приему по выходам 1-1... 1-N исследуемых сигналов. Пусть исследуемые сигналы поступают только на входы 1-1 и 1-2. Импуль- 0 сы, поступившие на входы 1-1 и 1-2 устройства, через элемент И 11 соответствующих каналов поступают на входы элемента ИЛИ 8.

С выхода элемента ИЛИ 8 высокий уро- 5 вень поступает на С-вход триггера 17 всех каналов, подтверждая на их прямых выходах высокий уровень, и на S-вход триггера 4, устанавливая на его прямом выходе высокий уровень . Он разрешает прохождение 0 частоты F через элемент И 7 на В К-вход ОЗУ 6 и счетный вход счетчика 9. На выходах счетчика 9 начинают вырабатываться коды, поступающие на А-входы ОЗУ 6. Таким образом, в ОЗУ 6 через элементы И 11 и ИЛИ 5 8 записывается информация, поступающая на входы 1-1... 1-N устройства. В момент заполнения счетчика 9 (и, следовательно, окончания записи в ОЗУ однократного кратковременного процесса) на его выходах возникают и поступают на первые входы блока

22 сравнения сигналы высокого уровня, которые сравниваются с сигналами высокого уровня счетчика 20. При этом на его выходе формируется сигнал низкого уровня, который запрещает прохождение частоты через элемент И 7, переписывает сигналы низкого уровня с D-входов счетчика 9 на его выходы, вследствие чего происходит несравнение кодов в блоке 22 сравнения, и на его выходе устанавливается сигнал высокого уровня, который разрешает прохождение частоты через элемент И 7 и устанавливает счетчик 9 в счетный режим. Сигналом.с выхода блока 22 сравнения, поступившим на выход 29, запускается развертка луча осциллографа, установленного в ждущий режим с внешней синхронизацией. Сигнал уровня с выхода блока 22 сравнения через инвертор 28 поступает на R-вход триггера 5 и устанавливает на его прямых выходах низкий уровень, который в ОЗУ 6 устанавливает режим чтения. Частота F продолжает поступать через элемент И 7 на счетный вход счетчика 9, так как запретить прохождение частоты F через элемент И 7 можно лишь подачей на его второй вход низкого уровня с выхода триггера 4 после подачи сигнала НУ на R-вход или кратковременной подачей низкого уровня с выхода блока 22 сравнения в момент сравнения кодов на его входах.

На выходах счетчика 9 постоянно (с периодом заполнения счетчика 9} формируются адреса ячеек ОЗУ 6, с выхода которого сигналы высокого уровня, пройдя через элементы И 12 каналов, соответствующих ехо- дам 1-1... 1-N, поступают на четные входы ЦАП 3, вызывая ступенчато-меняющееся напряжение на его выходе. Таким образом, пользователю предоставляется возможность наблюдать длительное время (до под- ачи сигнала НУ на вход 15) записанный в ОЗУ 6 однократный кратковременный процесс по входам 1-1... 1-N,

Для воспроизведения фрагмента осциллограммы в большом масштабе пользовате- лю необходимо увеличить развертку луча осциллографа, при этом время развертки должно быть равно времени считывания визуально выбранного фрагмента из ОЗУ 6.

Для настройки устройства пользовате- лю необходимо, выбрать начало фрагмента осциллограммы, для чего на вход 30 устройства подается высокий уровень, пропускающий частоту с выхода счетчика 21 на суммирующий вход счетчика 19. При этом на выходах счетчика 19 начинают вырабатываться коды, поступающие на D-входы счетчика 9, где переписываются на его выходы по указанному алгоритму. На первые входы блока 22 сравнения и на адресные входы

ОЗУ 6 поступают те адреса/которые выработаны счетчиком 19. На экране осциллографа воспроизводится только та осциллограмма, начальный адрес в ОЗУ б которой установлен состоянием выходов счетчика 19.

Высокий уровень на входе 30 пользователь снимает в момент совпадения начала развертки луча осциллографа с началом выбранного фрагмента осциллограммы.

Кроме того, необходимо выбрать конец фрагмента осциллограммы, для чего на вход 33 устройства подается высокий уровень, пропускающий частоту с выхода счетчика 21 на вычитающий вход счетчика 20. При этим на выходах счетчика 20 вырабатываются коды, поступающие на вторые входы блока 22 сравнения.

Момент перезаписи кодов с выходов счетчика 9 на его выходы соответствует моменту сравнения кодов на первых и вторых входах блока 22 сравнения.

На экране осциллографа воспроизводится только та осциллограмма, конечный адрес в ОЗУ 6 которой установлен состоянием выходов счетчика 20.

Высокий уровень на входе 33 пользователь снимает в момент формирования требуемого конца фрагмента осциллограммы.

Таким образом, на экране осциллографа пользователь наблюдает фрагмент осциллограммы, ограниченный в памяти ОЗУ 6 адресами с выходов счетчика 19 (начало фрагмента) и счетчика 20 (конец фрагмента). Входы 31 и 32 при подаче на них сигнала высокого уровня служат для возвратов на экран осциллографа, по желанию пользователя, первоначальной осциллограммы, а также совместно с входами 30 и 33 для оперативного выбора фрагмента осцилограм- мы.

Останов и перевод устройства в исходное состояние осуществляются подачей импульса НУ на вход 14 устройства.

Предположим, что у пользователя возникла необходимость наблюдать процесс на входах 1-1,1-2 с момента времени, соответствующего приходу сигнала, например, на вход 1-3 устройства,;

В этом случае импульс установки канала подается после импульса НУ только на вход 18-3. Следовательно, только в третьем канале (соответствующем входу 18-3) на прямом выходе триггера 17 устанавливается высокий уровень, разрешающий прохождение сигнала через элемент И 11 только с входа 1-3 устройства. Поступающий сигнал с входа 1-3 устройства через элементы И t1 и ИЛИ 8 поступает на С-входы.триггеров 17 каждого канала и устанавливают на их прямых выходах высокий уровень. С этого момента разрешается прием сигналов в ОЗУ 6 со всех каналов устройства, т.е. выполнена автоматическая синхронизация сигналов, принимаемых из каналов устройства, от сиг- нала, принятого из третьего канала.

Дальнейшая работа устройства аналогична указанному алгоритму.

Запуск устройства для повторного наблюдения ранее записанной в ОЗУ 6 осцил- лограммы производится подачей импульса на вход 27, который устанавливает на выходах триггеров 4 и 5 соответственно высокий и низкий уровни сигналов, устанавливающих устройство в режим воспроизведения осциллограммы на экране осциллографа, подключенного к выходам 16 и 29 устройства.

Формул а изобретения

Устройство для одновременного наблюде.н ия N-цифровых сигналов на экране осциллографа, содержащее N входов и соответственно N каналов, распределитель, цифроаналогрвый преобразователь (ЦАП), первый и второй триггеры, оперативно за- поминающее устройство (ОЗУ), первый элемент И, элемент ИЛИ, счетчик, в каждом канале инвертор, .второй - четвертый элементы И, первые входы которых соединены с соответствующим выходом распределите- ля, выход третьего элемента И через инвертор соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с соответствующим нечетным входом ЦАП, выход элемента ИЛИ - с S-входом первого триггера, R-вход которого соединен с R-вхо- дом счетчика, с входом начальной установки устройства, с входом второго триггера, выход которого соединен с входом Запись- считывание ОЗУ, адресный выход которого соединен с выходами счетчика, выход переноса которого соединен с R-входом второго триггера,, вход Выбор канала ОЗУ соединен с входом счетчика и с выходом первого элемента И, первый вход которого соединен с входом распределителя, вход которого является входом тактовых импульсов, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого триггера, выход ЦАП является выходом устройства, S-вход третьего триггера каждого канала соединен с шиной 1 и с входом установки канала, R-вход третьего триггера - с входом начальной установки, С-вход третьего триггера - с D-входом ОЗУ и с выходом элемента ИЛИ, каждый вход которого соединен с выходом второго элемента И соответствующего канала, выход ОЗУ соединен с вторыми входами третьих элементов И, выход каждого из которых соединен с соответствующим четным входом ЦАП, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй -четвертый счетчики, блок сравнения, пятый - восьмой элементы И, вход повторного воспроизве-, дения, инвертор, выход синхронизации осциллографа соединен с выходом блока сравнения, с С-входом первого счетчика, с третьим входом первого элемента И и через инвертор с R-входом второго триггера, С- вход которого соединен с С-входом первого триггера и с входом повторного воспроизведения, D-входы первого и второго триггеров соединены соответственно с шиной логической единицы и шиной логического нуля, - вход начальной установки - с R-входом второго счетчика и с С-входом третьего счетчика, D-входы которого соединены с шиной логической единицы, первый и второй выходы сдвига через первые входы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с суммирующими и вычитающими входами второго счетчика, выходы которого соединены с О-входами первого счетчика, выходы которого соединены с первыми входами блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходами третьего счетчика, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами седьмого и восьмого элементов И, первые входы которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами сдвига, вторые входы пятого - восьмого эле- . ментов И соединены с выходом четвертого счетчика, счетный вход которого соединен с входом распределителя.

фиг.1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использо2 вано для исследования аппаратуры на цифровых интегральных схемах. Устройство содержит цифроаналоговый преобразователь, оперативное запоминающее устройство, счетчики, триггеры, по каждому входу элементы И, инвертор, триггеры, блок сравнения. Введение счетчиков, элементов И , входа повторного воспроизведения, входа синхронизации и новых функциональных связей позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет обеспечения повторного воспроизведения осциллограммы и воспроизведения любого фрагмента осциллограммы в большом масштабе. 3 ил.

Аиния.,6

Пиниям

Фие.1

а

,,&

л

б

Фиг.З