Осциллографический измерительАМплиТудНыХ ХАРАКТЕРиСТиК элЕКТРи-чЕСКиХ СигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R13/30 

(54) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ АМПЛИТУДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке высокоточных быстродействующих осциллографических .измерителей наносекундного и субнаносекундного диапазона и тестеров для проверки быстродействующих интегральных микросхем. По основному авт. св. № 599217 известен осциллографический измеритель амплитудных характеристик элект рических сигналов, содержащий осциллограф, первый вход которого подключен к первой входной клемме, первый выход - к первому входу блока форми вания уровней зон, второй выход - к первому входу генератора импульсов i3OH, выход которого соединен с входом подсвета осциллографа и вторым входом блока формирования уровней зон, а второй вход - с третьим выходом блока управления, первый выход которого связан с третьим входом фор мирователя уровней зон, второй выход - с входом управления второго переключателя, а четвертый выход - с входом управления первого переключателя, выход которого подключен к первому выводу конденсатора связи и второму входу осциллографа, а пер вый и второй входы - к первым выход ш первого и второго источников опорного напряжения, вторые выходы которых соединены со входами измерителя разности напряжений, а входы - со второй входной клеммой и вторьш выводом конденсатора связи, причем входы первой и второй плавно регулируемых линий задержки связаны с входом синхронизации измерителя, а выходы - с первым и вторым выходами второго переключателя, выход которого подключен ко входу синхронизации осциллографа, а первый и второй выходы блока форишрования уровней зои соединены с входами индикатора равенства напряжений 1}. Цель изобретения - повыоение точности . Поставленная цель достигается тем, что в осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов, .содержащий осциллограф, первый вход которого подключен к первой входной, клемме, первый выход - к первому входу блока формирования уровней зон, второй выход - к первому входу генератора импульсов зон, выход которого соединен с входом подсвета осциллографа и вторым

ходом блока формирования уровней он, а второй вход - с третьим- выхоом блока управления, первый выход оторого связан с третьим входом форирователя уровней зон, второй выкрдВходом управления второго переклюателя, а четвертый выход - с входом правления первого переключателя, выод которого подключен к первому выоду Конденсатора связи, а первый и : торой входы - к первым вдаодам перого и второго источников опорного напряжения-, вторые выходы которых соединены со входа уш измерителя разности напряжений, а входы - со второй входной клеммой и вторым выводом конденсатора связи, причем входы первой и второй плавно регулируемых линий задержки связаны с входом синхронизации измерителя, а выходы - с первьам и вторым выходами второго переключателя, выход которого подключен ко входу синхронизации осциллографа, а первый и второй выходы блока формирования уровней зон соединены с входами индикатора равенства напряжений, снабжен третьим и четвертым источниками опорного напряжения, дополнительным измерителем, разности напряжений, третьим переключателем, двумя резисторами связи и дополнительным конденсатором связи, первый вывод которого соединен со вторым входом осциллографа, первым выводом второго резистора связи и выходом третьего переключателя, а второй вывод - с выходом первого пе- реключателя, первым выводом первого резистора связи, и входами третьего и четвертого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами дополнительного измерителя разности напряжений,.а первые выходы с первым и вторым входами третьего переключателя, вход управления которого подключен к пятому выходу блока управления, причем вторые выводы резисторов связи соединены с первым входом осциллографа.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из осциллографа 1, первого и второго источников 2, 3 опорного напряжения, первого переключателя 4, измерителя 5 разности напряжений, первой и второй плавно регулируемых линий б и 7 задёрж.ки, второго переключателя 8, блока 9 формирования уровней зон, генератора 10 уровней зон, индикатора 11 равенства напряжений, блока 12 управления, первого конденсатора 13 связи, третьего и четвертого источников 14 и 15 опорного напряжения, третьего переключателя 16, дополнительного измерителя 17 разности напряжений, дополнительного конденсатора 18 связи, первого и второго резисторов 19 и 20 связи..

Внутреннее сопротивление источников опорного напряжения Ri, много менше сопротивлений резисторов19 и 20 связи. Сопротивление связи резистора 20 включает в себя активную составлякйдую входного сопротивления осциллографа 1. Величины сопротивлений резисторов 19 и 20 в диапазоне изменения уровней исследуемого сигнала Lx постоянны. КонденсатоЕял 13 и 18 связи обеспечиваиот передачу переменных составляквдйх спектра исследуемого сигнала и на вход осциллографа 1. Выбор величин конденсаторов 13 и 18 связи производится из условий неискаженной передачи формы исследуемого сигнала на вход осциллографа 1.

Включение источников 2, 3 и 14, 1 опорного напряжения {Е .. . Е ) в цепи общей шинывторого входа осциллографа 1 обеспечивает, в сочетании с конденсаторами 13 и 18 связи малые искажения исследуемых сигналов в области высоких частот вследствие малого значения €„ - паразитной емкости на входе осциллографа 1.

Устройство работает следуквдим образом.

Контролируемый сигнал выводится органами управления осциллографа 1 на экран ЭЛТ. Метка зоны (с помощью блока 12) устанавливается на контролируемый участок сигнала 0 , По сигналам блока 12 производится синхронная коммутация источников 2, 3 и 14, 15 опорного напряжения. Одновременно производится изкюнение напряжений опорньох источников 2, 31 и 14, 15 таким образом, что их разности напряжений имеют разные знаки.

Происходящее при этом смещение исследуемого сигнала Ux по оси ашшитуд воспринимается оператором как раздвоение изображения сигнала и метки зоны. Изменение величин разностей напряжений опорных источников 2, 3 и 14, 15 производится образом, чтобы взаимно компенсировать смешения исследуемого сигнала Ux по оси амплитуд, происходящие от каждой из пар опорных источников 2, 3 и 14, 15

КонтрЪль совмещения производится визуально по экрану ЭЛТ или по совпадению меток импульсов зон с помощью индикатора 11 равенства напряжений.

После совпадения меток зон на исследуемом сигнале U при определенны значениях разностей напряжений опорных источников 2, 3 и 14, 15 производится вычисление величины активной составлякнцей RX s выходном сопротивлении источника

UilL RV

IA Е«1

где дЕ н дЕд. разности напряжений, измеряемые блоками 5 и 17. Частота дискретизации отсчетов Рдтсч, измеряемого сопротивления R определяется в общем случае из соот ношения где f - наивысшая частота в спектр исследуемого cHraanaUy. После определения зон сигнала с практически неизменными значениями Rj оценивается степень шунтирования источника исследуемых сигналов 11 входным сопротивлением осциллографа и принимается решение о допустимост проведения измерений.при данном вхо ном сопротивлении осциллографа 1. Эквивалентное входное сопротивле ние измерителя (активная составляющая) равно Практически встречаются такие сл чаи Р этом t Л RX P этом I Л E, I не вызывает смещения изображения исследуемого сигнала на экране ЭЛТ | Л Uj, | О и ко пенсации смещения изобрг1жения от (ДЕ не происходит. Измерение амплитуды исследуемого сигнгша и (или установка уровней отсчета при проведении временных ; измерений) проиЗ водится следукиким образом. Участки сигнала, между которыми проводятся амплитудные измерения, совмещаются на экране ЭЛТ с помощью ор.ганов управления осциллографа 1, линий 6 и 7 задержек и регулировкой источников 2, 3 или 14, 15 опорного напряжения. Связь между {& Е,} , { & и |uUo, I , lAUeal определяется следующим соотношениями I&U 1 -UE I ( - 1 . |ДЕ,|Д ft jhftxI w ftxW JuUoal °|fi.E2l(l- R,(jRgQ+R, Rgp Если величина сопротивления R существенно изменяется, производится определение зон (временных интервалов), в пределах которых величина-R практически неизменима (с точки зрения требуемой точности измерений), а затем измеряются уровни сигнала в пределсис определенных зон с постоянными значениями R , при этом искомая амплитуда и определяется как сумма отдельных амплитуд i: х Разбиение полной измеряемой ампли туды сигнала и на отдельные составляющие производится также в случае. если исследуемое устройство критично к величинам ,)/iUxa| (например, при подключении входа осциллографа ко входу дискриминатора с определенным порогом срабатывания). Фиксация границ зон с постоянными значениями величин сопротивлений 1 производится с помощью меток зон или по характерным точкам формы сигнала, при этом ген ратор 10 меток импульсов гон вырабатывает требуемое количество импульсов меток зон. Измерения отдельных амплитуд сигналов каждой зоны проводятся последовательно между соседними зонами. При использовании источников 2, 3 и 14, 15 опорного напряжения как средства воздействия на исследуемое уЪтройство, производится анализ воздействия перепада напряжений |& Uxif, на исследуемое устройство. Осцилло1:1 аф 1 подключен ко входу дискриминатора и порог срабатывания последнего находится в пределах разностей напряжений jluUxaii тогда между входом дискриминатора и входом осциллографа 1 существует гальваническая связь, где исследуют процесс переключения дискриминатора. Наличие гальванической связи необходимо вследствие того, что емкость второго входа осциллографа 1 относительно корпуса, существенно ограничивает скорость нарастания перепадов напряжений |iUx,| iAUxa|.о Основные соотношения (для случая использования высокоомного входа ос циллографа 1) имеют вид Т ЧхГ UUx,(i-i Ух2И-Ч|(-|) .,-) y--i E.i() ри этом R RjQ, « R,. Использование источников 2, 3 и 4, 15 опорного напряжения, как средтва воздействия на исследуемое устойство зависит от соотношения R Rgx и становится неэффективным при y RBX . При исследовании цепей с периоически изменяющимся активнш4 сопрсивлением Л (при отсутствии источика сигналов и) на экране осциллорафа 1, при напряжениях опорных исочников 2, 3 и 14, 15 отличных от улевых, отобрс1жается зависимость ипа RX 1({)- Изменения величины

R) в выбранной точке в данном случае производится аналогично.

Предлагаемое устройство обеспечивает проведение относительных амплитудных измерений, а также задание относительных уровней отсчета при проведении временных измерений. Устройство позволяет повысить точность измерений амплитудных и временных характеристик электрических сигналов обеспечивает расширение функциональных возможностей осциллографических измерителей.

формула изобретения

Осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов по авт;. св. № 599217, о т л и ча.юЩ и и с я тем, что, с целью повышения точности,,он снабжен третьим и четвертым источниками опорного напряжения, дополнительным, измерителем разности напряжения.

третьим переключателем, двумя резисторами связи и дополнительным конденсатором связи, первый вывод которого соединен со вторым входом осциллографа, первым выводом второго резистора связи и выходом третьего переключателя, а второй вывод - с выходом первого переключателя, первым выводом первого резистора связи, и входами третьего и четвертого источникрв опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами дополнительного измерителя разности напряжений, а первые выходы с первым и вторым входгиш третьего переключателя, вход управления которого подключен к пятому вы5.ходу блока управления, причем вторые выводы резисторов связи соединены с первым входом осциллографа.

Источники информации, 0 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 599217, кл. G 01 R 13/30, 1976 (прототип).