Осциллограф Советский патент 1993 года по МПК G01R13/20 

участка сигнала, который предполагается растянуть на весь экран.

Выделение фрагмента изображения сигнала, который необходимо растянуть по горизонтали, производится путем его подсвета. При этом задача выделения фрагмента изображения исследуемого сигнала, который необходимо растянуть по вертикали на экране осциллографа, до сих пор не решена. Необходимость использования растяжки изображения сигнала по обеим осям диктует потребность выделения фрагмента, подлежащего растяжке, на полном изображении сигнала, т.е. до его растяжки. Известен осциллограф, содержащий

тракт вертикального отклонения, включающий блок масштабирования,тракт горизон- т.ального отклонения, содержащий последовательно соединенные блок развертки и усилитель с переключаемым коэффициентом усиления, дисплей, содержащий электронно-лучевую трубку с каскадами уп равления усилением, усилителем подсвета и блоком питания и блок управления. Растяжка изображения сигнала на экране осциллографа по горизонтали осуществляется путем увеличения скорости нарастания пилообразного напряжения на выходе тракта горизонтального отклонения с помощью усилителя с переключаемым коэффициентом усиления за счет увеличения последнего в 10 раз. Упомянутый усилитель обеспечивает два фиксированных значения коэффициента усиления - 1 и 10. При наблюдении полного изображения сигнала фрагмент,подлежащий растяжке, устанавливают симметрично относительно центральной вертикальной линии шкалы трубки. . -....

Растяжка изображения сигнала по вертикали производится путем увеличения коэффициентаусиления блока масштабирования в тракте вертикального отклонения. При растяжке по вертикали на экране сохраняется лишь положение тех участков изображения сигнала, которые близки к нулевому потенциалу на входе осциллографа (участки перехода сигнала через нуль). Все остальные участки изображения сигнала раздвигаются вверх и вниз относительно нулевой линии на расстояния, равные произведение их первоначального расстояния от этой линии на коэффициент растяжки.

Недостатком осциллографа является ограниченная возможность выделения интересующего фрагмента, подлежащего растяжке, и связанное с этим неудобство, его использования. Это неудобство проявляется в большом количестве действий оператора по установке изображения интересующего участка и значительных затратах вре- мени. Выделение . интересующего фрагмента при его растяжке по горизонтали затруднено тем, что оператор не знает границ фрагмента, который сформировался на экране после включения растяжки, Этот недостаток усугубляется тем, что формирование изображения сигнала и его растяжка

0

осуществляются электронным путем, а центральная (вертикальная) линия шкалы, к которой должен быть привязан центр растянутого фрагмента, нанесена на экран трубки механически. Из-за временного и

5 температурного дрейфа, присущего электронным устройствам, упомянутая выше привязка весьма часто нарушается, в результате чего погрешность выделения интересующего фрагмента увеличивается,

0 Поэтому оператор после включения растяжки вынужден дополнительно уточнить местоположение растянутого фрагмента путем его попеременного сдвига влево и вправо до тех пор, пока не убедится в правильности

5 установки растянутого фрагмента. Это удлиняет время подготовки осциллографа к работе.

Выделение интересующего фрагмента на полном изображении сигнала при его

0 растяжке по вертикали затруднено отсутствием информации о положении этого фрагмента после включения растяжки. Положение на экране сохраняется только на участках изображения сигнала, соответству5 ющих нулевому уровню, т.е. при отсутствии сигнала. В большинстве случаев изображение сигнала в режиме растяжки окажется за пределама экрана. Поэтому предварительная установка (по полному изображению

0 сигнала) фрагмента сигнала, подлежащего растяжке по вертикали и находящегося на некотором расстоянии от указанной линии, практически невозможна. Для осуществления поиска интересующего фрагмента опе5 ратор вынужден просмотреть, как правило, весь растянутый сигнал, передвигая растянутое изображение по вертикали. Так как растянутый по вертикали сигнал зачастую не умещается на экране, то оператор не

0 видит полного изображения сигнала и не знает, на каком участке полного изображения сигнала находится наблюдаемый растянутый фрагмент. Поэтому все свои действия по поиску интересующего фрагмента опера5 тор проводит наугад, смещая изображение сигнала вверх - вниз, что затягивает время подготовки осциллографа к исследованию тонкой структуры сигнала.

Указанный недостаток существенно усугубляется, когда необходимо растянуть

интересующий фрагмент сразу по двум осям. Это объясняется тем, что при просмотре изображения сигнала уже растянутого по обеим осям на экране осциллографа, оператор вынужден одновременно регули- РОЕ ать смещение сигнала как по вертикали, так и по горизонтали. При этом изображе- нио очень часто вообще пропадает с экрана, и оператор не всегда может оценить, какую из регулировок и в каком направлении следует изменить, чтобы нужный фраг- мент растянутого изображения оказался на экране. Следовательно, исследование тонко структуры сложного сигнала с помощью изЕестного осциллографа сопровождается значительным увеличением времени на подготовку прибора к измерениям даже по

ср; прс

внению с тем случаем, когда растяжка изводится только по одной из осей.

Другой недостаток известного осциллографа заключается в том, что возможности растяжки сигнала по амплитуде ограничены из-за перегрузки входных цепей дисплея npi- установке большой амплитуды сигнала на его входе. Если амплитуда входного сигнала дисплея такова, что изображение выхолит за рамки экрана по вертикали, то управления вертикальным отклонением дисплея входит в насыщение. По- скотьку восстановление линейного режима кас ода управления после насыщения зани-. мает продолжительное время, то растяжка изображения сигнала по вертикали вызывает существенное искажение формы изображения сигнала.

j Наиболее близким по технической сущ- носги к заявляемому устройству является осциллограф, содержащий блок масштабирования, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а выход - с первым вхо, дом первого коммутатора, выход которого подключен к первому входу дисплея, второй вход которого соединен с выходом второго коммутатора, блок развертки, вход которого соединен с шиной сигнала синхро- низ щии, первый и второй выходы - с первым и третьим входами второго коммутатора соответственно, третий выход - с третьим входом дисплея, группа четвертых выходов - с группой управляющих входов первого и второго коммутаторов, блок управления, группа первых выходов которого сэединена с группой управляющих входов элока масштабирования, группа вторых выходов - с группой первых управляющих входов блока развертки, группа третьих выходов - с группой вторых управляющих входов Элока развертки, а четвертый выход - с третьим управляющим входом блока развертки. Осциллограф-прототип при наблюдении полного изображения сигнала отмечает на нем участок, который будет растянут на весь экран при включении растяжки по горизонтали. Для этого блок развертки со- 5 держит генераторы основной и задержанной разверток. Причем импульс подсвета задержанной развертки используется для формирования яркостного маркера путем дополнительного подсвета участка на пол0 ном изображении сигнала. Первый коммутатор служит для переключения каналов первого блока масштабирования (в двухка- нальном режиме осциллографа), а второй - осуществляет коммутацию сигналов основ5 ной и задержанной разверток и соответствующих импульсов подсвета. Блок управления формирует кодовые (цифровые) .сигналы для установки коэффициентов отклонения и развертки и управления комму0 таторами.

Осциллограф-прототип имеет два режима работы - режим наблюдения полного изображения сигнала с установленной на ней меткой (подсвеченным участком) на ос5 новной развертке и режим наблюдения интересующегося фрагмента, растянутого на весь экран по горизонтали на задержанной развертке. Это позволяет выбрать любой участок исследуемого сигнала (после мо0 мента запуска) и растянуть его. При этом коэффициент растяжки по горизонтали имеет не одно фиксированное значение как в аналоге, а может принимать ряд значений, например 2; 2,5; 5; 10: 20; 50 и т.д. Тем

5 самым устраняется недостаток аналога, связанный с трудностью выделения интересующего фрагмента изображения сигнала, подлежащего растяжке по горизонтали. Существенным недостатком устройст0 ва, как и аналога, является невозможность задания интересующего участка, который при его растяжке по вертикали будет отображен на экране дисплея, и связанное с этим неудобство работы с осциллографом.

5 Оператор вынужден искать интересующий его фрагмент, смещая растянутое изображения сигнала, которое зачастую выходит; за рамки экрана. При этом оператор производит свои действия практически вслепую,

0 что затрудняет его работу и затягивает время исследований.

Таким образом, при растяжке изображения исследуемого сигнала по вертикали недостатки аналога полностью сохраняют5 ся..

Как показала экспертная оценка, благодаря наличию яркостного маркера, затраты времени на подготовку осциллографа к исследованию тонкой структуры сигнала, когда оператор долждне совместить подсвеченный участок с интересующим фрагментом на полном изображении сигнала (при растяжке по горизонтали), ориентировочно составляет 15-25 с. ,

В то же время установка интересующе- го фрагмента изображения сигнала при его растяжке rip вертикали вынуждает оператора производить вертикальное смещение растянутого изображения вдоль дисплей- кого окна, ограниченйого. рамками экрана,

что требует больших затрат времени. На- блюдая последовател ьно участок за участком растянутое изображение сигнала, оператор мысленно сравниваегего с запомненным в уме полным изображением сигна- ла (нерастянутого) и находит начнем интересующий растянутый фрагмент, При зтрм зачастую оператор вынужден по н,е сколько раз смещать найденный фрагмент вниз и вверх за рамки экрана, чтобы удостовериться в правильности предполагаемых границ этого фрагмента. Все это создает значительные неудобства в работе оператора увеличивает время на подготов- ку осциллографа к работе. Затраты времени на уста но в к у ф рэ гм е н та п о ве ртик а л и о р и- ентировочно составляют до 1-1,5 мин.

Установка интересующего фрагмента в ос цйллографе существенно усложняется, если. о к нуждается в растяжке п о горизонта- ли и вертикали одновременно. В. этом слу чае в результате манипуляции оператора после включения растяжки весьма часто

возникаетситуация, когда ни один из фрагментов (ни одна точка) изображения растя- нутого сигнала не попадает в рамки экрана. Чтобы убедиться1 в наличии изображения исследуемого сигнала, оператор вынужден временно возвращаться к его полному изображению и затем полностью повторять операцию растяжки. Причем в процессе исследования тонкой структуры сложных сигналов возможно неоднократное повторение таких манипуляций, что еще более увеличивает неудобство в работе при исследовании тонкой структуры сигнала. При этом затраты1 времени на подготовку к измерениям возрастают до 2-2,5 мин.

Цель изобретения - повышение удобства работы при изучении тонкой структуры исследуемого сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее первый блок масштабирования, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а выход - с первым входом первого коммутатора, выход которого подключен к первому входу Дисплея, второй вход которого соединен с выходом второго коммутатора, блок развертки, вход которого соединен с шиной

сигнала синхронизации, первый и второй выходы - с первым и третьим входами второго коммутатора соответственно, третий выход - с третьим входом дисплея, группа четвертыхвыходов - с группой управляющих входов тгерврго и второго коммутаторов, блок уп ра вл еН и я, труп па первых выходов кЪтор огр соединена с группой управляющих входов первого блока; масшта- бирйван ия/ группа; вторых, выходов - с группой пёрв.ых управляющих входов блока развй ртки.групла третьих вшодов - с груп- пойвторыхуправляющих входов блока развертки, а четвертый выход- с третьим управляющим входом блока развёртки, вве-, дены второй блок масштабирования, двухсторонний ограничитель сигнала и знаковый,генератор, группа первых входов которого ггодключена к группе третьих выходов блока-;управнения и- к группе первых управляющих входов второго блока масшта- бирован;йя/вторЬй вход.- к четвертому вы- хбду блока управления, третий вход - к пятЬму выходУ блока управления и второму управлявшему входу второго блока масштабирования, первый выход - ко второму входупервого ко ммутатора, а второй выход- к второму входу второго коммутатора, при этом вх:од второго блока масштабирования соединен :с; выходом первого блока масштабирования; а выход - с входом двухстороннего ограничителя сигнала, выход которого подключен к третьему входу первого коммутатор а,. :; :й;..:; :/--;:.. . . . ; . Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что благодаря введению второго блока масштабирования, двухстороннего ограничителя сигнала и знакового генератора при формировании полного изображения сигнала на экране осциллографа дополнительно формируется маркер-прямоугольник, который совмещают с интересующим фрагментом полного изображения сигнала, ив режиме растяжки этот фрагмент отображается на весь экран без искажения формы сигнала. Растяжку интересующего фрагмента производят по двум осям одновременно, при этом границы маркера-прямоугольника в режиме растяжки соответствуют краям экрана осциллографа. Заявленное устройство отличается от прототипа наличием второго блока масштабирования, двухстороннего ограничителя сигнала и знакового генератора, а также рядом связей, что свидетельствует с соответствии заявляемого устройства критерию изобретения новизна. Благодаря этому стало возможным выделение интересующего фрагмента не совмещением маркера, расположенного на изображении сигнала, с

изображением фрагмента, а путем установки специально сформированного знаковым генератором маркера-прямоугольника таким образом, чтобы он охватывал интересующийфрагмент. Выделение инте ресующего фрагмента с помощью маркере , формируемого отдельно от изображения, что позволяет осуществить на полном изображении сигнала задание участка, который будет отображен на экране дисплея при его одновременной растяжке по двум осям, авторам неизвестно. Это стало воз- мож ным благодаря введению указанных уз1 лов л связей. Кроме того, авторам вообще неизвестно использование в осциллогра- фии какого-либо маркера для выделения фрагмента исследуемого сигнала, который будет отображен на экране дисплея при его растяжке по вертикали. ;

аким образом, хотя сами по себе вновь введенные узлы известны, они обеспечивают заявленному устройству, за счет нового механизма работы (являющегося следствием введения указанных связей) новые, не вытекающие непосредственно из извёст- ных свойств указанных узлов свойства: по- выш ;ние удобства работы с осциллографом и cot ращения времени подготрвки прибора к ра юте при исследовании тонкой структурыГ с 1гнала. При этом второй блок масшта- бирования и двухсторонний ограничитель СИгн 1ла известны и выполняют присущие им функции. В то же время знаковый генерато

), который в известных осциллографах

юще

испопьзуется только для формирования бук- венно-цифровой информации на экране дисп тея. в данном случае служит для выде- лени интересующего фрагмента (подлежа

о растяжке по обеим осям) на полном

изобэажении исследуемого сигнала. Все

этог ленн изоб

свидетельствует о соответствии заяв- эго технического решения критерию эётения существенные отличия.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого осциллографа; на фиг. 2 - полное изображение исследуемого сигнала и изображение его фрагмента на экране осциллографа, при этом на фиг. 2а показано полное изображение сигнала с выделенным на нем (с помощью маркера-пря- моугольника) интересующим фрагментом изображения; на фиг. 26 представлен выде- фрагмент, растянутый на весь экран; на фиг. 3 -структурная схема знакового генератора; на фиг. 4 - временные диаграм- мы сигналов, поясняющие работу знакогенератора (на фиг. 4а изображены временные диаграммы его выходных сигналов; на рис. 46 представлены временные диаграммы сигналов в характерных точках

5 . 10 15

20 5 0 -.

5

0

5

0 5

знакогенератора (фиг. 3); на фиг. 5 - структурные схемы коммутаторов (на фиг. 5а показана структурная схема первого коммутатора; на фиг. 56 - второго).

Устройство состоит из первого блока 1 масштабирования, первого коммутатора 2, дисплея 3, блока 4 развертки, второго коммутатора 5, блока 6 управления, второго блока 7 масштабирования, двухстороннего ограничителя 8 сигналу и знакового генератора 9. ;-.-;... ;- ;;;: .//Х;;. Л . :- : .- :... , i

Знаковый генератор 9, использующий метод полиграмм, содержит: мультивибратор 10,счётчик-делитель 11, Дешифратор 12, первый и второй интеграторы 13, 14 и первый и второй усилители 15, 16 с регулируемыми коэффициентами усиления.; . :

Вход первого блока 1 масштабирования подключен к шине й Слёду е мого сигнала/ Выход первого блока 1 масштабирования соединен с пёрвйм входом первого коммутатора 2 и входом второго блока 7 масштабирования. Группа управляющих входов пёреого блока 1 масштабирования соединена С группой первых выходов блока 6 управления. Выход второго блока 7 масштабирования подключен к входу двухстороннего ограничителя 8 сигнала. Третий вход первого коммутатора 2 соединен с выходом двухстороннего ограничителя 8 сиг- нала. Выход первого коммутатора 2 подключен k первому входу дисплея 3. Выход второго коммутатора 5 подкл(очен к второму входу дисплей 3. Вход блока 4 развертки соединен с шиной сигнала синх- ; ронизаЦии. Группа первых управляющих йходов блока 4 развертки подключена к группе вторых выходов блока 6 управления. Группа вторых управляющих входов блока 4 развертки соединена с группой третьих выходов блока 6 управлений, группой первых управляющих входов второго блока 7 масштабирования и группой первых входов знакового генёратбра 9. Третий управляющий вход блока 4 развертки подключен к четвертому выходу блока 6 управления и второму входу знакового генератора 5. Первый выход блока 4 развертки подключен к первому входу второго коммутатора 5. Второй выход блока 4 развертки соединен с третьим входом второго коммутатора 5. Третий выход блока 4 развертки подключен к третьему входу (вход Z) дисплея 3 Группа четвертых выходов блока 4 развертки соединена с группами управляющих входов первого и второго коммутаторЪв 1 и 5. Третий вход знакового генератора 9 соединен с пятым выходом блока 6 управления и вторым управляющим входом второго блока 7 масшта- бирования. Первый выход знакового

генератора 9 соединен со вторым входом первого коммутатора 2. Второй выход знакового генератора 9 подключен ко второму входу второго коммутатора 5.

.. Bvсостав первого блока .1 масштабйро- в а кия вхо д ят д ё ш и ф р это р, атге н ю ато р, с п р м Ь щ ь 10:котор orb: о существ л я е тся; и з м е и е- нйё ур ав ня вх одн ого сигнала, и широко п о- лрсный усшитель типа ОЭ-ОБ. Управление первым блоком 1 масштабирования осущё ствляется цифровым кодом с первого выхода блока 6 управления; Этот Kbfl nocfyhaex

1 н а: ш иф ратор, кото р ы й н е п:ос рёдствен но устанав лио ает магийт оупр авл яёмыё контакты (реле) атте мю ато ра в соответствии с выбранным значением коэффициента от клонения (Вольт/деление). Такое упр авяе- ниело с у Ществляется;.во всех современных Осциллографах С мйкропроцёссорами. Перв ый коммутатор 2, структурная схема которого представлена на фиг, 2а, вклю чает :в себя дв а йдейтйч н ых сймметрйчных коммутатора , включенных последоватёль- н о, и два прёЪбразЬватёля несимметрично, го сйтйала уП ра влёнйя в сймметр. йчн. ьш.. Прйч ём пр оводникй; которые служат для передачи симметричных (парафаз.ных) сигналов, для удобства представлены на фиг. 5 в. виде шин. Схема симметричного коммутатора представлена на фиг. Б АО (с. 132) в работе. Каждый преобра зова.тель н ее й:м метр йч Тн си гн а/Га в; ей мм ет р и ч н ы и вып олней на основе дифференциальногр усилительного каскада. Управление коммутатором 2 производится сигналами, посту- naiO CiAVi MH четвёртого выхода блока 4 развёть т кй в зависимости от установленного режима работы Г / ; ;; .

Дисплей 3V сЬдёр жит электронно-лучевую трубку 12Л01И, усилитель подс в.ет а, .высокбйольтный блок питан ия трубки, кас . кад упр а вления вертикальным отклонением (оконечный усилитель Y) и каскад управлё : н ия торизбнтальным отклонением (оконёч- н ый ус-илйтель X), который, кроме ford ,

,, ---т:- -« «..--.. . -- .:-.:-

преобразует несимметричный сигнал раз- ШртЖ в сй мметричный сигнал подводй- мый к; п ласти нам трубки. П рй этом сиг/м ёлт Ь йчн ый вход каскада управления верт йк дьным отклонением является первым входом дисплея 3, а входы каскада управления горизонтальным отклонением и усилителя подсвета являются входами Х и 2 дисплея Зс обтветственно (фиг. 1),

Блок 4 развертки включает в себя устройство синхронизации и запуска разверт: ки; генераторы основной и задержанной разверток, В состав блока 4 развертки входит также .переключатель выбора режима работы осциллографа (полное изображение сигналу или его растянутый фрагмент), который вырабатывает коды управления комму-;

5 таторами 2, 5. Устройство и работа генераторов основной и задержанной разверток описана в рабрте. Кроме того, в со- став блока 4 развертки входит

формирователь импульсов подсвета основ10 ной и задержанной .разверток.. Переключен ие времязадающиХ цепей генераторов

основной и задержанной разверток осуще; ствляётся с. помощью дешифратора цифро- вы м кодом, поступающим с второго выхода 15 блока 6 управления. При этом генератор задержанной развертки помимо генератора пилообразного напряжения содержит так же на Своем выходе усидитель с переключаемым коэффициентом усиления (аналогично

0 тому; как осуществляется растяжка на 10

.в большинстве осциллографов, например

. €1-114, С1-126, С1-128 и др.). Управление

генератором пилообразного напряжения

задержанной развертки осуществляется

5 .тем же цифровым кодом (со второго выхода блока 6 управления), что и управление коэффициентом основной развертки. Управление коэффициентом передачи усилителя на выходе генератора задержанной развертки

0 производится с помощью кодового переключателя коэффициента растяжки, распо. ложенного в блоке 6 управления (третий выход). Растяжка в данном случае осуществляется, как обычно, с помощью усилите5 Л Я.л:; .;;/.. ,.. ; /, :-..

.Второй коммутатор 5 выполнен на микросхеме 564КП1 (фиг. 26). Управление ото- рым коммутатором 5 производится сигналами, поступающими на входы А1, А2

0 микросхемы 564КП1 с четвертого выхода

блока б управления.

„Блок 6 управления содержит кодовые переключатели: Вольт/деление - для управления первым блоком 1 масштабирова5 ния,. Время/деление - для управления

генератбром бсновной развертки блока 4

развертки, а также кодовый переключатель

-для установки коэффициента растяжки по

вертикали и горизонтали, т.е. для управле0 ния вторым блоком 7 масштабирования, генератором задержанной развертки блока 4 и знаковым генератором 9 соответственно. Управление основными режимами осциллографа, включая коэффициенты отклонения и

5 развертки, в большинстве современных осциллографов осуществляется с помощью кодовых переключателей. Благодаря этому отпадает необходимость в коммутации широкополосных сигналов, действующих в осдиллографе (исследуемый сигнал, сигналы эазвертки, подсвета и т.д.). кепосредствен- ю с передней панели, чем устраняется их искажение.

В блоке 6 управления имеются также ва переменных резистора, с помощью ко- орых осуществляется смещение метки- )рямоугольника по вертикали и оризонтали. Резистор смещения маркера- прямоугольника по вертикали производит также изменение постоянной составляю- 1дей сигнала на выходе второго блока 7 мэс- итабирования в соответствии со смещением метки-прямоугольника на э кра- e дисплея 3. Резистор, осуществляющий горизонтальное смещение маркера-прямоугольника, служит также для задания соответствующей задержки запуска генератора задержанной развертки. При этом первая г эуппа выходов блока 6 управления является выходом переключателя Вольт/деление, вторая группа - выходом переключателя Время/деление, третья группа - выходом кодового переключателя установки коэффициента растяжки, четвертый выход- выходом переменного рёзйсто- рз смещения маркера прямоугольника по горизонтали, пятый выход - выходом смешения маркера по вертикали.

Второй блок 7 масштабирования содер- Ж1т дифференциальный усилитель с переключаемым коэффициентом усиления (например, 2, А, 8 и т.д.) и дешифратор для п еобразовзтеля цифрового кода в сигнал угравления усилителем. При этом изменение постоянной составляющей выходного сигнала второго блока 7 масштабирования (р )сбаланс дифференциального усилителя) осуществляется с помощью резистора сме- по вертикали, входящего в блок 6 управления.

I Двухсторонний ограничитель 8 сигнала представляет собой дифференциальный ка- скэд с двухсторонним ограничением. Если в ос диллографе используется цифровая обра- богка исследуемого сигнала, то в этом слу- ча 2 двухстороннее ограничение сигнала осуществляется в цифровом виде, напри- меэ, с помощью микропроцессора, который блокирует прохождение цифрового кода, соответствующего вертикальному положение изображения сигнала за пределами экрана дисплея 3.

, Мультивибратор 10, входящий в состав знакового генератора 9, выполнен на основе микросхемы 564ЛН2, содержит времяза- дающую RC-цепь и работает в автэколебательном режиме.

Двоичный счетчик-делитель 11 содержит два последовательно включенных триггера и выполнен на микросхеме 564ТМ2.

Дешифратор 12 выполнен на четырех 5 элементах И (микросхема 564ЛА7 и служит для дешифрации четырех возможных состояний счетчика-делителя). Выходные сигналы дешифратора 12 приведены на фиг. 46. . ., .

0 Интеграторы 13. 14 выполнены на тран- зисторах различного типа проводимости. Их принципиальные схемы (транзисторы Va-Ve) приведены в работе.

Усилители 15, 16 с регулируемым коэф5 фициентом усиления выполнены аналогично второму блоку масштабирования 7 и отличаются от негр лишь более узкой полосой пропускания. Изменение постоянных составляющих выходных сигналов усилитё0 лей 15, 16 осуществляется с помощью резисторов смещения по вертикали и горизонтали соответственно (путем разбаланса дифференциального каскада).

Осциллограф имеет два режима работы.

5 В первом режиме с помощью генератора основной развертки на экране дисплея 3 формируется полное изображение исследуемого сигнала, а во втором с помощью генератора задержанной развёртки 0 растянутое изображение его фрагмента. Причем одновременно с полным изображением исследуемого сигнала на экране осциллографа формируется маркер-прямоугольник со сторонами, пропорциональны5 ми соответствующим сторонам экрана, который охватывает участок сигнала, подлежащий растяжке (фиг. 4а). Формирование полного изображения сигнала происходит в результате воздействия исследуемого сиг0 нала на первый вход (вход Y) дисплея 3 через первый блок 1 масштабирования и первый коммутатор 2. Одновременно с этим сигнал основной развертки с первого выхода блока 4 развертки воздействует на вто5 рой вход (вход X) дисплея 3 через второй коммутатор 5. При этом коэффициент передачи первого блока 1 масштабирования устанавливают таким, чтобы изображение исследуемого сигнала занимало возможно

0 большую часть экрана осциллографа по вертикали. Формирование маркера-прямоугольника происходит в результате воздействия сигнала с первого выхода знакового генератора 9 на первый вход дисплея

5 3 через первый коммутатор 2 одновременно с воздействием сигнала с второго выхода знакового генератора 9 на второй вход дисплея 3 через второй коммутатор 5. Совместное появление на экране полного

изображения исследуемого сигнала и маркера-прямоугольника достигается путем поочерёдной коммутации первых и вторых входов коммутаторов 2, 5 к их выходам. Переключение коммутаторов 2, 5 в этом режиме в то или другое положение происходит по окончании основной развертки во время обратного хода луча при блокировке пилообразного напряжения. При этом длительность импульсов подсвета, которые подсвечивают полное изображение сигнала и маркер, определяется длительностью основной развертки. Аналогичным образом осуществляется отображение двух сигналов в двухканальном осциллографе с однолуче- вой трубкой. ..

Маркер-прямоугольник на изображении исследуемого сигнала (фиг. 2а) формируется отклоняющими напряжениями Uy и Ux (фиг. 4а), создающими на экране осциллографа полиграмму-прямоугольник. Для этого в знаковом генераторе 9 формируется последовательность импульсов (фиг. 46), которая с помощью интеграторов (фиг. 3) преобразуется в отклоняющие напряжения Uy и Ох (фиг. За). Поскольку сигналы, вырабатываемые блоком 4 развертки и знаковым генератором 9 несинхронны, то за множество ходов развертки обеспечивается равномерный подсвет маркера-прямоугольйика.

Последовательность импульсов (фиг. 46), управляющих работой знакового генератора 9 (фиг. 3), формируется с помощью дешифратора 12, подключенного к выходу счетчика-делителя (на фиг. 4) 11. Счетчик-делитель 11 запускается мультивибратором 10. Отклоняющие напряжения Uy и Ux (фиг. 4а), создающие на экране трубки пояиграм- му-прямоугольник, формируются с помощью интеграторов 13, 14 (фиг. 3), управляемых упомянутыми импульсами Uy+, Uy-, Ux+, Ux (фиг. 4). Работа знакового генератора подробно списана . Амплитуды отклоняющих напряжений Uy и Ux, которые определяют размеры сторон маркера-прямоугольника, устанавливаются усилителями 15, 16 с регулируемыми коэффициентами усиления..

При включении оператором режима растяжки интересующего фрагмента изображения сигнала (фиг. 4) второй коммута- тор 5 подключает ко второму входу (вход X) дисплея 3 сигнал задержанной развертки со второго выхода блока 4 развертки. При этом первый коммутатор 2 подает на первый вход (вход Y) дисплея 3 исследуемый сигнал, который после первого блока 1 масштабирования прошел также через второй блок 7 масштабирования и двухсторонний ограничитель 8 сигнала. Таким образом при наблюдении полного изображения и маркера коммутаторы 2, 5 поочередно подключают (на время прямого хода развертки) на дисплей

3 сигналы, поступающий на первый и второй входы коммутаторов 2, 5. При наблюдении растянутого изображения сигнала к дисплею 3 постоянно подводятся сигналы, поступающие на третьи входы коммутаторов 2, 5.

При этом на третий вход первого коммутатора 2 воздействует усиленный (растянутый) исследуемый сигнал, а на третий вход второго коммутатора 5 - сигнал задержанной развертки. Коэффициент растяжки наблюдаемого фрагмента по горизонтали определяется тем, во сколько раз скорость нарастания пилообразного напряжения задержанной развертки больше основной.

Коэффициент растяжки наблюдаемого фрагмента по вертикали определяется коэффициентом передачи второго блока 7 масштабирования. Как указывалось ранее, коэффициентусиления первого блока 1 масштабирования устанавливается таким, чтобы изображение сигнала занимало возможно большую часть экрана по вертикали. Коэффициент усиления второго блока 7 масштабирования всегда больше единицы. Следовательно, в режиме растяжки изображение размаха сигнала, как правило, превышает размер экрана по вертикали, т.е. амплитуда сигнала на выходе второго блока 7 масштабирования выходит за рамки динамического диапазона каскада управления вертикальным отклонением дисплея 3, Воздействие на вход дисплея 3 сигнала, превышающего его динам.ический диапазон, обычно вызывает искажение формы изображения сигнала на экране дисплея 3, например, как в аналоге и прототипе. Техническое противоречие межДу амплитудой сигнала в режиме растяжки и допустимым входным диапазоном дисплея по вертикали разрешается с помощью двухстороннего ограничителя 8 сигнала, включенного на выходе второго блока 7 масштабирования. Ограничитель 8 обеспечивает двухстороннее ограничение входного сигнала таким образом,

чтобы на его выходе сигнал не выходил за пределы заданных уровней. При этом уровни ограничения выбираются таким образом, чтобы вертикальный размер изображения сигнала несколько превышал вертикальный

размер экрана, но при этом каскад управления вертикальным отклонением дисплея 3 не входил в насыщение. Тем самым устраняется режим насыщения каскада управления вертикальным отклонением дисплея 3, а

следовательно, деформация изображения сигнала на его экране.

Следует отметить, что превышение сиг- н; лом развертки входного диапазона дисплея 3 по второму входу (вход X) не приводит к искажению формы изображения не следуемого сигнала на экране дисплея 3.

о объясняется тем, что скорость изменения сигнала развертки на нарастающем учаке пилообразного напряжения Cfавнительно невелика, и каскад управлеHV

HI

я горизонтальным отклонением Дисплея зсегда успевает выйти из режима насыще- я к тому моменту, когда луч попадает на

эк эан дисплея 3. После спада пилообразно- 15

го

сигнала, где скорость изменения сигнала

велика, упомянутый каскад успевает выйти и; режима насыщения за время обратного хсда луча (время блокировки развертки).

Коэффициенты отклонения и развертки, акже коэффициент растяжки по вертика- и горизонтали устанавливают соответст- ющими переключателями, которые ходятся в блоке 6 управления. Там же ходятся и органы управления смещением

вертикали и горизонтали (переменные

т BV

Hi Hi ПС

резисторы). При этом смещение по горизонтали достигается регулировкой величины задержки запуска задержанной развертки в блоке 4 (как и во всех осциллографах, имею- щих задержанную развертку). При этом ко- э фициенты усиления усилителей 15, 16

(Ф

1г. 3) устанавливаются обратно пропорциолальными коэффициенту К.растяжки изображения сигнала (фиг. 2а). Это объясняется те А. что размеры фрагменты изображения ис:ледуемого сигнала, охваченного маркёром-прямоугольником, тем меньше, чем бопьше коэффициент К растяжки изображени

ус

вл тется теми же сигналами (цифровыми ко- чи), которые устанавливают коэффициент 1ления второго блока 7 масштабирования

я. Поэтому управление коэффициентами 1ления усилителей 15, 16 (фиг. 3)осущестд;ус

и коэффициент усиления усилителя на выхо- де генератора задержанной развертки в блэке 4. Этим достигается соответствие между размерами фрагмента, охваченного маркером-прямоугольником, и размерами фрагмента, отображаемого на экране ос- ци1лографа в режиме растяжки. Соответствие местоположения фрагмента, охваченного меткой на исследуемом сигнале, фрагменту, наблюдаемому на экране в ре|киме растяжки (фиг. 2), обеспечивается тем, что смещение растянутого участка по вертикали (о блоке 7) и задержка запуска задержанной развертки (в блоке 4) осуществляются с помощью тех же переменных ре5

10

5

0

5

0

5

0

5 0 5

зисторов, что и смещение маркёра-прямоугольника (при наблюдении полного изображения сигнала). При этом смещение ма р кера -п рям оу голън и;ка по вертикал и и го- ризонтали осуществляется путем изменения постоянной составляющей вьг$содных сигналов усилителей 15, 16 соответственно (входящих в состав знакового генератора 9).

При подготовке предлагаемого осциллографа к исследованию тонкой структуры сигнала вначале оператор включает режим, при котором на Экране осциллографа отображается полное изображение исследуемогосигнала вместо с маркером-прямоугольником. Наблюдая полное изображение сигнала, оператор визуально определяет участок сигнала, тонкую структуру которого необходимо исследовать. После этого оператор с по-, мощькз переменных резисторов, расположенных е блоке 6 управления, осуществляющих перемещение маркера- прямоугольника по вертикали и горизонтали, и переключателя коэффициента растяжки (который устанавливает размеры ; маркера-лрямогольника), добивается того, чтобы маркер-прямоугольник полностью охваты вал интересующий оператора фрагмент, и включает режим растяжки. В этом режиме он наблюдает выбранный фрагмент сигнала, растянутый на весь экран (по вертикали и горизонтали), что позволяет исследовать его тонкую структуру. Растяжка изображения и формирование маркера осуществляются электронным путем, поэтому достигается хорошее соответствие фрагмента, охваченного маркёрбмг-г1рймоугб71Ъ- ником, на полном изображении сигнала, и его растянутого изображения.

Повышение удобства работы с осциллографом при исследовании тонкой структуры сигнала достигается за счёт того, что установка интересующего участка сигнала, подлежащего растяжке по обеим осям. производится при наблюдении его полного изображения, а не вслепую, как в известных приборах. В результате дополнительная регулировка после включения режима растяжки и многократное переключение режимов растянутого и нерастянутого изображения, как в аналоге и прототиг е, не требуется. Повышение удобства ракиты с прибором подтверждается сокращением времени, которое необходимо для растяжки интересующего фрагмента сигнала на весь экран осциллографа по обеим осям. Достигнутое сокращение времени подготовки при- бора к исследованиям объясняется значительным сокращением числа манипуляций, которые вынужден проделать оператор для растяжки нужного фрагмента по обеим осям. . ; .;..: .,. ; : .. . / ; ..

Как показала экспериментальная проверка макета предложенного осциллографа; время совмещения маркера-прямоугольника с интересующим фрагментом изображе- нйя с последующей растяжкой фрагмента по обеим реям ориентировочно составляет с (в прртртигге это время равно 2-2,5 мин). Таким образом, благодаря введению предложенных связей затраты вре- мё ни на подготовку Ьсциллографа к иссле- д о ва;н и ю т о н кой стру кту р ы си г нал а со к ра ща юте я п рибл и зител ьно в 4 раза.

П ре Дл атаем ы и рс цй л л or раф допускает установку й нте р есую-Щегр фрэгмента при наблюдении уже;растянутого изображения

0

5

(как и прототип). Однако, если из-за неосторожных действий оператора при смещении растянутого изрбражения последнее исчезает с экрана осциллографа, то, в отличие от Прототипа; оператор не ищет потерянное

изображение вслепую, а включает режим пол.ногр изоёраженця совмещает маркерпрямруто ьник I интересующим его фрагментом и:з оВра сенйя| возвращается к режиму раст ж й и продолжает просмотр растянутогр изображения. В результате предлагаемый осциллограф обеспечивает не то/1ь(ср (Сокращение времени подготовки прибораi к йсс едбванию тонкой структуры сигнала, нр и сокращает время непосредст- веннЬго исследования этой структуры, например в случае необходимрети просмотра сигнала на большом его протяжении.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в осциллографах для исследований тонкой структуры сигнала. Цель изобретения - сокращение времени подготовки ос- цил/ографа к работе при изучении тонкой Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, в частности, в осциллографах для исследования тонкой структуры сигнала. Эдной из важнейших задач исследования Јормы сигнала является измерение его амплитудно-временных параметров и изучение тонкой структуры сигнала, т.е. како- ro-гибо участка, например выброса, небольшой паразитной генерации или наводи от постороннего источника. Возможность исследования тонкой структуры сигнала с помощью осциллографа определяется его разрешающей способностью, которг я характеризуется числом визуально раз; ичных линий на экране по горизонтали и ве пикали. Разрешающая способность осциллографов ограничена толщиной линии луча. Поэтому в большинстве осциллографов для исследования тонкой структуры сигнала используется его растяжка по осям. Исследование тонкой структуры сигнала Помощью осциллографа возможно тольструктуры исследуемого сигнала. Существо изобретения: осциллограф содержит первый бло.к 1 масштабирования, первый коммутатор, дисплей, блок развертки, второй коммутатор, блок 6 управления, второй блок масштабирования, двухсторонний ограничитель 8 сигнала и знаковый генератор. С помощью специально.сформированного маркера - прямоугольника выделяют интересующий фрагмент изображения сигнала, после чего производят одновременную растяжку этого фрагмента на весь экран по двум осям. Благодаря этому повышается удобство работы с осциллографом и сокращается время подготовки прибора к работе при исследовании тонкой структуры сигнала. 4 ил. ко путем растяжки на весь экран отдельных его фрагментов. При этом для исследования временной структуры сигнала применяется растяжка его изображения на экране осциллографа по горизонтали. Для исследования же амплитудных параметров сигнала зачастую необходима растяжка его изображения не только по вертикали, но и по горизонтали, например при исследовании тонкой структуры сигналов сложной формы, в частности, выходного сигнала цифроана- логового преобразователя, аналогового запоминающего устройства или любого преобразователя неэлектрической величины в электрический сигнал. Проведение растяжки по каждой из осей в отдельности может не выявить всех особенностей тонкой структуры сложного сигнала. Для сокращения времени подготовки прибора к исследованию тонкой структуры сигнала и обеспечения удобства работы оператору необходимо на полном изображении сигнала произвести выделение того (Л С vj о 00 Сл) с с

Ф 6;рму л а и зо б р ётё ни;я ;

рсц иллрграф, содержащий первый блок Масштабирования, вход которого срединен с шиной исследуемого сигнала, а выход - с первым входом пёрвогр коммутатора,выход котрр ото поДKTi ючен к пёр1вЬму входу дйсп- л ея, второй вход кбторо го соёди И ё н с в ы хр- дом второго Коммутатора блок развертки, вхрд которого соединен с гшйно й сигнала синхронизации, первый и второй выходы - с первом и третьим бходами втЬрргб коммутатора соответственно, третий выход - с третьим входом дисплея; группа четвёртых выходов - с группой управляющих входов первого и второго коммутаторов, блок управления, группа первых выходов которого соединена с группой управляющих входов первого блока масштабирования, группа вторых выходов - с группой первых управляющих входов блока развертки, группа третьих выходов - с третьим управляющим входом блока развертки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,:с целью сокращения времени подготовки осциллографа к работе при изучении трнкрй структуры исследуемого сиг- нала. в нето введены второй блок масштабирования, двустронний ограничитель: сигнала и знаковый(генератор, группа первых входов которого подключена к группе третьих выходов блока управления и к группе первых улравляющих входов второго блока масштабирования, второй вход - к четвертому выходу блока управления, третий вход - к пятому выходу блока управления-и второму управляющему входу второго блока масштабирования, первый выход - к второму входу первого коммутатора, а второй выход- которому входу второго коммутатора, при этом вход второго блока масштабирования соединен с выходом первого блока масштабирования, а выход - с входом двустороннего ограничителя сигнала, выход которого подключен к третьему входу первого коммутатора.