Осциллограф Советский патент 1992 года по МПК G01R13/30 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в осциллографии.

Известна схема уменьшения дрейфа усилителя 1. Однако возможности уменьшения дрейфа ограничены наводками, переходным сопротивлением коммутатора К1, соединяющего входную шину со входом усилителя.

Наиболее близким решением к изобретению является осциллограф 2, содержащий первый и второй коммутаторы, электронно-лучевую трубку, блок развертки, блок синхронизации, первый и второй стробоскопические преобразователи, линию задержки, вольтмер и блок отклонения, вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала, а выход соединен с первым входом первого коммутатора и вторым входом первого стробоскопического преобразователя.

выход которого подключен ко входу вольтметра и третьему входу первого коммутатора, выход первого коммутатора соединен со вторым входом электронно-лучевой трубки, причем вторые входы первого и второго коммутаторов соединены со вторым выходом блока развертки, шина синхронизации соединена со входом блока синхронизации, выход которого соединен со входом блока развертки и линии задержки, выход линии задержки соединен с первыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей, первый выход блока развертки соединен с первым входом второго коммутатора и вторым входом второго стробоскопического преобразователя, выход второго стробоскопического преобразователя соединен с третьим входом второго коммутатора, выход которого соединен с первым входом электронно-лучевой трубки.

N со

о

СП

ю

о

u«t

При работе осциллографа на его экране воспроизводится осциллограмма исследуемого сигнала и яркостная метка на линии осциллограммы. Величина сигнала в точке, обозначенной на осциллограмме яркост- ной меткой, определяется с помощью вольтметра. При измерении величины импульса определяется разность показаний вольтметра при размещении яркостной метки у основании и на вершине импульса. Однако в связи с дрейфом блока отклонения в интервале времени между моментами отсчета показаний вольтметра при расположении яркостной метки у основания и на вершине осциллограммы импульса результат измерения будет содержать погрешность, обусловленную дрейфом блока отклонения.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в осциллограф, содержащий блок отклонения, первый и второй коммутаторы, электронно-лучевую трубку, блок развертки, вольтметр, линию задержки, первый и второй стробоскопические преобразователи и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока синхронизации соединен со входами линии задержки и блока развертки, первый выход которого соединен с первым входом второго коммутатора и вторым входом второго стробоскопического преобразователя, а второй выход блока развертки соединен со вторыми входами первого и второго коммутаторов, причем выходы первого и второго коммутаторов соединены соответственно со вторым и первым входами электроннолучевой трубки, вход блока отклонения соединен с шиной измеряемого сигнала, а выход блока отклонения соединен с первым входом первого коммутатора и вторым входом первого стробоскопического преобразователя, выход линии задержки соединен с первыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей, введены третий и четвертый коммутаторы, счетчик, вторая, третья и четвертая линии задержки, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой стробоскопические преобразователи, первый и второй переключатели, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами вольтметра, выходы первого, третьего, четвертого и пятого стробоскопических преобразователей подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам первого и второго переключателей и третьего коммутатора, причем выход блока синхронизации подключен ко входам счетчика и второй, третьей и четвертой линий задержки, выход блока отклонения соединен со вторыми входами третьего, четвер- того и пятого стробоскопических преобразователей, выход второй линии задержки соединен с первыми входами третьего и шестого стробоскопических преобразователей, выход третьей линии задержки соединен с первыми входами четвертого и седьмого стробоскопических

0 преобразователей, выход четвертой линии задержки соединен с первыми входами пятого и восьмого стробоскопических преобразователей, выходы второго, шестого, седьмого и восьмого стробоскопических

5 преобразователей подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам четвертого коммутатора, вторые входы шестого, седьмого и восьмого стробоскопических преобразователей сое0 динены с первым выходом блока отклонения, причем выходы третьего и четвертого коммутаторов соединены с третьими входами соответственно первого и второго коммутаторов, а пятый, шестой, седьмой и

5 восьмой входы третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами счетчика.

На чертеже изображена блок-схема ос0 циллографа.

Осциллограф содержит шину 1 измеряемого сигнала, шину 2 синхронизации,блок 3 отклонения , первый коммутатор 4, вольтметр 5, второй коммутатор 7, электронно5 лучевую трубку б, блок развертки 8, блок синхронизации 9, коммутаторы 10, 11, счетчик 12, стробоскопические преобразователи 13-20, первая 21, вторая 22, третья 23 и четвертая 24 линии задержки, первый и вто0 рой переключатели 25, 26.

Осциллограф работает следующим образом. Измеряемый импульс поступает с шины 1 измеряемого сигнала на вход блока 3 отклонения, с выхода которого усиленный

5 и задержанный сигнал поступает на второй вход, первого коммутатора 4 и на вторые входы первого 13, третьего 14, четвертого 15 и пятого 16 стробоскопических преобразователей. Преобразованный сигнал с выхо0 дов первого 13, третьего 14, четвертого 15 и пятого 16 стробоскопических преобразователей поступает на соответственно первый, второй, третий и четвертый входы третьего коммутатора 10 и первого 25 и второго 26

5 переключателей. Сигнал с выходов первого 25 и второго 26 переключателей поступает соответственно на первый и второй входы вольтметра 5. Сигнал с выхода третьего 10 коммутатора поступает на третий вход первого коммутатора 4, с выхода которого сигнал поступает на второй вход электроннолучевой 6 трубки.

С шины 2 синхронизации синхронизирующий импульс либо измеряемый сигнал поступает на вход блока 9 синхронизации, с выхода которого сформированный импульс сихронизации поступает на входы блока 8 развертки, счетчика 12, первой 21, второй 22, третьей 23 и четвертой 24 линий задержки. При поступлении на вход блока 8 развертки импульса синхронизации на его первом выходе формируется пилообразный импульс разертки, а на втором выходе формируется прямоугольный импульс, причем момент начала пилообразного и прямоугольного импульсов совпадают, а также совпадают моменты окончания пилообразного и прямоугольного импульсов. Пилообразные импульсы с первого выхода блока 8 развертки поступают на первый вход второго коммутатора 7, а также на вторые входы второго 17, шестого 18, седьмого 19 и восьмого 20 стробоскопических преобразователей. Прямоугольный импульс со второго выхода блкоа 8 развертки поступает на вторые входы первого 4 и второго 7 коммутаторов. При наличии импульсов на вторых входах первого 4 и второго 7 коммутаторов их выходы соединены с первыми входами, а при отсутствии импульсов на вторых входах первого 4 и второго 7 коммутаторов их выходы соединены с третьими входами, Задержанный импульс с выхода первой линии задержки 21 поступает на первые входы первого 13 и второго 17 стробоскопических преобразователей. Задержанный импульс с выхода второй линии задержки 22 поступает на первые входы третьего 14 и шестого 18 стробоскопических преобразователей. Задержанный импульс с выхода третьей 23 линии задержки поступает на первые входы четвертого 15 и седьмого 19 стробоскопических преобразователей. Задержанный импульс с выхода четвертой 24 линии задержки поступает на первые входы пятого 16 и восьмого 20 стробоскопических преобразователей. Сигнал с выходов второго 17, шестого 18, седьмого 19 и восьмого 20 стробоскопических преобразователей поступает соответственно на первый, второй, третий и четвертый входы четвертого 11 коммутатора, с выхода которого сигнал поступает на третий вход второго коммутатора 7. Сигнал с выхода fcVoporo 7 коммутатора поступает на первый электронно-лучевой 6 трубки. После каждого импульса, поступающего на первыйХчход первого 13 второго 17, третьего 14. че вертого 15, пятого 16, шестого 18, седьмого Э и восьмого 20 стробоскопических преобразователей на их

выходах удерживается напряжение, которое было на втором входе в момент прихода упомянутого импульса на первый вход. В счетчике 12 в исходный момент времени вырабатывается сигнал логической 1 на одном из выходов, а на остальных выходах вырабатывается сигнал логического О. После каждого импульса, поступившего на вход счетчика 12, на его первом, втором,

0 третьем и четвертом выходах вырабатывается логический сигнал, который был на четвертом, первом, втором и третьем выходах до прихода импульса на вход. Сигналы с первого, второго, третьего и четвертого вы5 ходов счетчика 12 поступают соответственно на пятый, шестой, седьмой и восьмой входы третьего 10 и четвертого 11 коммутаторов. Третий 10 и четвертый 11 коммутаторы работают следующим образом - при

0 подаче уровня логической 1 на:

а) пятый вход обеспечивается подключение только четвертого входа к выходу;

б) шестой вход обеспечивается подключение только третьего входа к выходу;

5 в) седьмой вход обеспечивается подключение только второго входа к выходу;

г)седьмой вход обеспечивается подключение только второго входа к выходу;

д)восьмой вход обеспечивается под- 0 ключение только первого входа к выходу.

Периодически поступающие с выхода блока 9 синхронизации импульсы синхронизации обеспечивают поочередную выработку уровня логической 1 на первом, втором,

5 третьем и четвертом выходах счетчика 12, а это обеспечивает поочередное поступление на третьи входы первого 4 и второго 7 коммутаторов сигналов с выходов следующих пар блоков: соответственно пятого 16

0 и восьмого 20 стробоскопических преобразователей, соответственно четвертого 15 и седьмого 19 стробоскопических преобразователей, соответствен но третьего 14 и шестого 18 стробоскопических преобразователей,

5 соответственно первого 13 и второго 17 стробоскопических преобразователей. Усиленный и задержанный в блоке 3 отклонения измеряемый сигнал через первый 4 коммутатор поступает на второй вход электронно-лу0 чевой трубки 6 на первый вход которой с первого выхода блока 8 развертки через второй коммутатор 7 поступает пилообразный импульс, что обеспечивает формирование на экране осциллограммы измеряемого сигнала.

5 В один из моментов времени формирования осциллограммы с выхода первой линии за держки 21 на первые входы первого 13 v второго 17 стробоскопических преобразова телей поступает импульс, обеспечивающий удержание на их выходе напряжений, кото

рые имелись соответственно на втором и первом входах электронно-лучевой трубки 6 в момент наличия импульса на выходе первой 21 линии задержки. После окончания формирования осциллограммы выходы 5 первого 4 и второго 7 коммутаторов подключаются к своим третьим входам, к которым периодически, после каждого четвертого импульса синхронизации, подключаются выходы соответствнено первого 10 13 и второго 17 стробоскопических преобразователей, сигналы с которых поступают соответственно на второй и первый входы электронно-лучевой трубки 6 и образуют на экране первую яркостную метку, находящу- 15 юся в том месте осциллограммы измеряемого сигнала, которое формировалось в момент появления импульса на выходе первой линии задержки 21. Перемещение яр- костной метки по осциллограмме 20 осуществляется изменением задержки первой линии задержки 21. Аналогичным образом:

а)третий 14 и шестой 18 стробоскопические преобразователи со второй 22 ли- 25 нией задержки образуют на экране вторую яркостную метку;

б)четвертый 15 и седьмой 19 стробоскопические преобразователи с третьей 23 линией задержки формируют на экране 30 третью яркостную метку;

в)пятый 16 и восьмой 20 стробоскопические преобразователи с четвертой 24 линией задержки образуют на экране четвертую яркостную метку.35 Вторая, третья и четвертые яркостные метки так же, как и первая, находятся на осцил- лограмме, и их перемещение по осциллограмме обеспечивается изменением задержки соответственно второй 22, 40 третьей 23 и четвертой 24 линий задержки, Величина изменения напряжения на входе блока отклонения 3 между моментами времени, соответствующими моментами формирования тех частей осциллограммы, в 45 которых находятся первая и вторая яркостные метки на экране, равна разности напряжений на выходах первого 13 и третьего 14 стробоскопических преобразователей, деленной на коэффициент К усиления блока 3 50 отклонения. Разность напряжений на выходах первого 13 и третьего 14 стробоскопических преобразователей измеряется вольтметром 5, для чего выход первого 25 переключателя подключается к своему пер- 55 вому входу, а выход второго 26 переключателя подключается к своему второму входу. Временной интервал между первой и второй метками на экране определяется как разность задержек первой 21 и второй 22

линий задержки. Аналогичным образом производится измерение разности напряжений и временного интервала между элементами осциллограммы, где находятся любые две из четырех яркостных меток. Для измерения длительности на уровне 0,5 тре- пецеидального импульса первую яркостную метку размещают у основания осциллограммы импульса, вторую яркостную метку располагают на вершине осциллограммы импульса, после чего с помощью вольтметра 5 определяют разность напряжений U на выходах первого 13 и третьего 14 стробоскопических преобразователей. Затем, подключив вольтметр 5 к выходам первого 13 и четвертого 15 стробоскопических преобразователей, размещают третью яркостную метку в той точке фронта осциллограммы трапецеидального импульса, где показания вольтметра 5 станут равными U / 2. После этого вольтметр 5 подключается к выходам первого 13 и пятого 16 стробоскопических преобразователей и четвертая яркостная метка размещается в той точке спада осциллограммы трапецеидального импульса, где показания вольтметра 5 станут равными U/2. Длительность на уровне 0,5 трапецеидального импульса равна разности задержек четвертой 24 и третьей 23 линий задержки.

Повышение точности обусловлено следующими факторами. Измерение амплитудных и временных параметров измеряемого сигнала у прототипа включает поочередную установку яркостной метки в двух либо четырех областях осциллограммы и снятие каждый раз показаний вольтметра 5 и задержки первой 21 линии задержки. В течение времени проведения измерений в результате дрейфа блок 3 отклонения на его выходе изменяется постоянная составляющая сигнала, Дрейф осциллограммы вследствие дрейфа блока 3 отклонения у различных осциллографов составляет 5- 10% размера экрана по вертикали за 1 мин, что равно времени измерений параметров осциллограммы прототипом. У заявленного устройства вольтметр 5 измеряет не потенциал на выходе первого 13 стробоскопического преобразователя относительно корпуса, как имело место у прототипа, а разность потенциалов на выходе двух из следующих стробоскопических преобразователей: первого 13, третьего 14, четвертого 15 и пятого 16 стробоскопических преобразователей, что обеспечивает резкое снижение влияния дрейфа на измеряемый вольтметром 5 результат. Величина дрейфа блока 3 отклонения растет по мере роста

временного интервала, в течение которого определяется дрейф.

Формула изобретения Осциллограф, содержащий блок отклонения, первый и второй коммутаторы, элек- тронно-лучевую трубку, блок развертки, вольтметр, линию задержки, первый и второй стробоскопические преобразователи и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока синхронизации соединен со входами линии задержки и блока развертки, первый выход которого соединен с первым входом второго коммутатора и вторым входом второго стробоскопического преобразователя, а второй выход блока развертки соединен со вторым входами первого и второго коммутаторов, причем выходы первого и второго коммутаторов соединены соответственно со вторым и первым входами электронно-лу- чевой трубки, вход блока отклонения соединен с шиной измеряемого сигнала, а выход блока отклонения соединен с первым входом первого коммутатора и вторым входом первого стробоскопического преобразова- теля, выход линии задержки соединен с первыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, введены два коммутатора, счетчик, три линии задержки, шесть стробоскопических преобразователей, два переключателя, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам вольтметра, выходы

первого, третьего, четвертого и пятого стробоскопических преобразователей подключены соответственно к -первому, второму, третьему и четвертому входам первого и второго переключателей и третьего коммутатора, причем выход блока синхронизации подключен ко входам счетчика и второй, третьей и четвертой линий задержки, выход блока отклонения соединен со вторыми входами третьего, четвертого и пятого стробоскопических преобразователей, выход второй линии задержки соединен с первыми входами третьего и шестого стробоскопических преобразователей, выход третьей линии задержки соединен с первыми входами четвертого и седьмого стробоскопических преобразователей, выход четвертой линии задержки соединен с первыми входами пятого и восьмого стробоскопических преобразователей, выходы второго, шестого, седьмого и восьмого стробоскопических преобразователей подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам четвертого коммутатора, вторые входы шестого, седьмого и восьмого стробоскопических преобразователей соединены с первым выходом блоком отклонения, причем выходы третьего и четвертого коммутаторов соединены с третьими входами соответствнено первого и второго коммутаторов, а пятый, шестой, седьмой и восьмой входы третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами счетчика.

Осциллограф относится к измерительной технике и может быть использован для измерения амплитудных и временных параметров сигналов. При работе осциллографа на его экране воспроизводится осциллограмма исследуемого сигнала и яркостная метка на линии осциллограммы. Величина сигнала в точке, обозначенной на осциллограмме яркостной меткой, определяется с помощью вольтметра, при измерении величины импульса определяется разность пока- заний вольтметра при размещении яркостной метки у основания и на вершине импульса. Однако в связи с дрейфом блока отклонения в интервале времени между моментами отсчета показаний вольтметра ре- зультат измерения будет содержать погрешность. Погрешность из-за дрейфа блока отклонения снижается за счет введения в осциллограф коммутаторов, счетчика, линий задержки и стробоскопических преобразователей. Погрешность измерения снижается по мере уменьшения временного интервала между моментами измеряемого сигнала, отмеченными яркостными метками на осциллограмме. 1 ил. (Л