Цифровое измерительное осциллографическое устройство Советский патент 1980 года по МПК G01R13/20 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к малогабаритным цифровым комбинированным приборам-осци.ллографам для измерения исследуемого сигнала, одновременно его наблюдения и получения результата преобразования в цифровом виде на экране эпектроннолучевой трубки. Известны компактные цифровые осциллографы, используемые с цифровой приставкой l J . Такие осциллографы сложны, имеют сравнительно большие габаритные раз меры и вес. Наиболее близким к предлагаемому является малогабаритный осцил.)1ограф совмещенный с цифровым мультиметром, содержащий входной буферный ус литель, входной зажим, электроннолучевую трубку, усилитель по каналу У, усилитель по кангшу X, блок упра Ленин яр костью луча, блок синхрони зации и развертки луча,аналого-цифровой преобразователь, счетчик, ге нератор символов, переключатель,пре образователь сопротивления тока, предварительный усилитель, второй переключатель Г2. Недостатком известного осциллографа, совмещенного с мультиметром, является то, что такой прибор представляет собой только конструктивное объединение приборов, но не функциональное (он может работать или только как осциллограф, или только как цифровой мультиметр). Для выполнения с новременной операции наблюдения за исследуемым сигналом и измерения в цифровом виде необходимо иметь два прибора; один для наблюдения (функция осциллографа) и один для одновременного иэмерения в цифровом виде (функция цифрового прибора), но при этом резко снижается частотный диапазон измерения переменного напряжения.При измерении цифровым прибором переменного напряжения они имеют низкую . точность, особенно при измерении несинусоидальных сигналов произвольной формы, при достаточно большом искажении сигналов измерения практически становятся недостоверньгми. Цель изобретения - расширение возможностей и точности измерения переменного напряжения. Цель достигается тем, что цифровое измерительное осциллографыческое устройство, содержащее электроннолучевую трубку,соединенную с усилителями по каналам.X,У и блоком управления яркостью луча,входной буф-ерный усилитель и входной зажим,-бло синхронизации и развертки луча электронлолучевой трубки, и последовательно соединенные аналого-цифровой переключатель, преобразователь, счетчик, генератор символов, снабжено преобразователем мгновенных значений напряжения, блоком управления преобразователя мгновенных значений напряжения, коммутаторами каналов X и У с блоком управления , причем выход преобразователя мгновенного значения напряжения через переключатель соединен с аналогоцифровым преобразователем постоянг ого напряжения, а один вход соединен с выходом буферного усилителя, другой - с блоком управления, вход которого соединен с блоком синхрониза.ции и развертки луча, а выход - с блоком управления яркостью луча, коммутаторы каналов У и X одними входами соединены с блоком управления, другими входами с выходом генератора символов, третий вход коммутатора канала У - с выходом буферног усилителя и входом преобразователя мгновенных значений напряжения, третий вход коммутатора канала X - с блоком синхронизации и развертки луча, выхо,цы коммутаторов соответственно соединены оо вxoдa IИ усилителей по каналам У и X, входной зажим подключен к одног«1у из контактов переключателя, усилитель канала У соединен с одним входом блока синхронизации и развертки луча, генератор символов выполнен только с преобразованием напряжений по каналам X и У.

На чертеже приведена схема устройства, где 1 - входной буферный усилитель, 2 - входной зажим, 3 - электроннолучевая трубка, 4 - канал усиления по У, 5 - канал усиления по X, б - блокуправления яркостью луча 7 - блок синхронизации и развертки -луча, 8 - аналого-цифровой преобразователь напряжения, 9 - счетчик, 10 - генератор символов, 11 - преобразователь -мгновенных значений напряжения, 12 - блок управления преобразователя мгновенных значений, 13,14 комьтутаторы соответственно по каналам У и X, 15 - блок управления коммутаторами, 16 - переключатель, 17 преобразователь сопротивления, частоты тока в напряжение.

Входной зажям 2 через буферный усилитель 1 соединен с коммутатором 13 и далее с усилителем 4 канала У, а также с преобразователем мгновенных значений 11 и переключателем рода работ 1.6.

Вход аналого-цифрового преобразователя 8 соединен с выходом преобразователя мгновенных значени 1 11, Ёыход аналого-цифрового преобразоваталя 8 соединен со счетчиком 9, выход последнего с генератором символо 10, имеющего -два выхода У и

X, соедивенных соответственно через коммутаторы 13 и 14 с усилителями 4 и 5 по каналам У и X. Одни входы коммутаторов 13 и 14 подключены к блоку управления 15, Усилитель 5 через

блок синхронизации и развертки 7 связан с усилителем 4. Выход блока синхронизации и развертки 7 соединен с блоком управления 12 преобразователя мгновенных значений 11 и через блок управления яркостью луча б с электроннолучевой трубкой 3. Преобразователь сопротивления, частоты тока 17 через переключатель рода работы 16 подключен к входу аналогоцифрового преобразователя 8.

Рассмотрим режим работы устройства, соответствующий измерению напряжения периодического сигнала произвольной формы. Переключатель рода работы 16 долл-сен быть в положении 1. В этом случае выход преобразователя мгновенных значений 11 подк;:ючаегся ко входу ангшого-цнфрового преобразователя 8 .Исс.едуемый периодческий сигнал от входного зажима 2 через буферный усилитель 1 поступает iia вход преобразователя мгноненного экачения 11 и одновременно на вход ком./татора 13 усилите .; 4 канала У.

Через KOMfviyraTOp исследуемый сигкап попадает в усилитель 4 по ivai-UJiy У и далее на электроннолучетгую трубку 3, где производится вертикальная развертка сигнала, одновременно с усили/гегья 4 сигна-п постуПиег на блок синхронизации i-f развертj ;-i 7 и далее в усилитель 5 по каналу X, где производится развертка сигнала по X. Таким образом, на экра ;е электроннолучевой : трубки 3 воспроизводится исследуеглый сигнал.

Блок управления 12 одновременно с началом развертки исследуемого сигнала, производимого блоком синхронизации и развертки 7, формирует строб-импульс. Преобразователем мгновенных значений 11 производится стробирование исследуемого сигнала. Момент начала стробирования фиксируется на экране электроннолучевой трубки 3 путем увеличения яркости то точки исследуемого сигнала, кстсрая соответствует моменту стробирования, увеличение яркости луча осуществляют блоком управления яркостью луча 6

Блок управления 12 преобразовате;:-,ч мгновенных значений напряжения 11 позволяет вручную перемещать строб-импульс в любую точку исследуемого сигнала с соответствующей яркостной подсветкой точки стробирова ния . В преобразователе мгновенных значений 11 формируется постоянное напряжение, пропорциональное мгновен ному значению стробируемого сигнала, которое подается на вход аналогоцифрового преобразователя напряжения 8, на выходе последнего вырабатывается число импульсов, пропорционгшь ное преобразуемому напряжению. Число импульсов подсчитывается счетчиком д кад к далее код числа пос7:уаает в ге нератор символов 10, который преобра зовывает код числа в напряжения,формирующие заданный символ на экране электроннолучевой трубки. Коммутаторы 13 и 14, управляемые блоком 15,, включаются поочередно и соответственно коммутируют напряжение исследуемого сигнала и напряже ния , формируемые генератором символов 10, подавая их на усилители 4 и 5 каналов У и X. Благодаря особенностям структуры и принципа работы, в предложенном цифровом комбинированном прибрреосциллографе осущес1Еляется возможность одновременного воспроизведения формы исследуемого сигна.па, измерения его в цифровом виде, одновременного отображения их на экране электроннолучевой трубки, такой прибор функционально одновреме п о совмещает два прибора - осциллограф и циф ровой комбинированный прибор. Устройство позволяет измерять периодический сигнал практически любой произвольной формы, в пределах частотного диапазона точность измер ния не зависит от формы сигнала, т.е по сравнению с известны.ш приборами существенно повышается точность измерения особенно при сложной и иска женной форме периодического сигнала Существенно увеличен частотный диапазон измеряемых периодических сиг налов и практически ограничивается предельными возмохшостями преобразо вателя мгновенных значений напряжв ния. Формула изобретения Цифровое измерительное осциллографическое устройство, содержащее электроннолучевую трубку, соединенную с усилителями по каналам X, У и блоком управления яркостью луча, входной буферный усилитель и входной зажим, блок сш- хронизации и развертки луча электроннолучевой трубки и последовательно соединенные аналого-цифровой переключатель, преобразователь, счетчик, генератор символов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возмож.чостей и повышения точности измерения переменного напряжения, оно снабжено преобразователем мгновенных значений напряжения , блоком управления преобразователя мггювенных значений напряжения, коммутаторами каналов X и У с блоком управления, причем выход преобразователя мгновенного значения напряжения через переключатель соединен с ансшого-цифровьш преобразователем постоянного напряжения, а один вход соединен с выходом буферного усилителя, другой - с блоком управления, вход которого соединен с блоком синхронизации и развертки луча, а выход с блоком управления яркостью луча, комментаторы каналов У и X однк;.1и вхо дами соединены с блоком управления, другими входами - с выходом генератора си.мволов, третий вход коммутатора канала У - с выходом буферного усилителя и входом преобразователя мгновенных зрачений напряжения, третий вход кo 1мyтaтopa канала X - с блоком синхронизации и развертки луча, выходы коммутаторов соответственно соединены со входами усилителей по канаттам У и X, входной подключен к одному из контактов переключателя, усилите.пь канала У соединен с одним входом блока синхронизации и раэвертки луча, генератор символов выполнен только с преобразованием напряжений по каналам X и У. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Электроника 1977,№ 21, сЛОО. 2. Зарубежная электронная техника. Деятельность Text гоп i х , США. Электооника, 1976, №14, с.17,рис.6.