Запоминающий осциллограф с цифровым измерением параметров считанного сигнала Советский патент 1981 года по МПК G01R29/02 

(54) ЗАПОМИНАЮЩИЙ ОСЦИЛЛОГРАФ С ЦдаРОВЬМ ИЗМЕРЕНИЕМ ПАРАМЕТРОВ СЧИТАННОГО СИГНАЛА Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано в измерителях параметров редкоповторяю1цихся импульсов. Известно устройство для записи и визуального наблюдения :электрического импульса, содержащее запоминающую электроннолучевую трубку, усилители записи и считывания и блок развертки D1 Недостатком этого устройства -явля ется низкая точность определения пар метров электрического сигнала. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является запоминающий осциллограф с цифровым измерением параметров считанного сигнала, содержащий усилитель вертикального отклонения, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала второй вход - с первым выходом блока коммутации,-третий вход - с выходом цифрового измерителя, а выход - с пер вым входом запоминающей злектроннолучевой трубки, второй выход которого подключен к входу усилителя считывания, а второй вход - к выходу усилителя горизонтального отклонения, входом связанного со вторым выходом блока коммутации, первый вход которого соединен с первым выходом блока развертки записи и кадра, второй вход с першлм выходом блока измерительных уровней, а третий вход - с первым вы ходом блока строчной развертки и вторым входом компаратора отсчетного уровня, первый вход которого подключен ко второму входу блока отсчетных уровней, а выход - к четвертому входу селектора, первый вход которого связа.н с выходом генератора счетных импульсов, выход - со входом цифрового измерителя, второй вход с выходом блока блокировки, а третий вход - с входом блока блокировки:и выходами компараторов начала и конца измерения, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым выходами блока измерительных уровнен, а первые входы - с выходом блока развертки записи и кад ра и вторым выходом блока строчной развертки 21, Недостатком известного устройства является низкая точность измерения параметров электрического сигнала, обусловленная визуальной установкой измеряемого временного интервала. Цель изобретения - повышение точности измерения параметров электриче кого сигнала. Цель достигается тем, что запоминающий осциллограф с цифровым измере нием параметров считанного сигнала, содержащий усилитель вертикального отклонения, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход - с первым выходом блока коммутации, третий вход - с выходом цифрового измерителя, а выход - с пе вым входом запоминающей злектроннолучевой трубки, второй выход которой подключен к входу усилителя считывания, а второй вход - к выходу усилителя горизонтального отклонения, вхо дом связанного со вторым выходом бло ка коммутации, первый вход которого соединен с первым выходом блока развертки записи и кадра, второй вход с первым выходом блока измерительных уровней, а третий вход - с первьп4 вы ходом блока строчной развертки и вто рым входом компаратора отсчетного уровня, первый вход которого подключен ко второму выходу блока отсчетных уровней, а выход - к четвертому входу селектора, первый вход которого связан с выходом генератора счетных импульсов, выход - со входом циф рового измерителя, второй вход - с выходом блока блокировки, а третий вход - с входом блока блокировки и выходами компараторов начала и конца измерения, вторые входы которых соед нены с третьим и четвертым выходами блока измерительных уровней, а первые входы - с выходом блока развертки записи и кадра и вторым выходом блока строчной развертки, снабжен фо мирователем импульсов подсвета и бго ком выделения центра считанного им- пульса, вход которого подключен к вы ходу усилителя считывания, а выход ко второму входу формирователя импульсов подсвета, первый вход которо го связан с третьим входом селектора а выход - с третьим входом запоминающей электроннолучевой трубки. 24 На чертеже, представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из усилителя 1 вертикального отклонения, запоминающей электроннолучевой трубки 2 с системой питания, усилителя 3 считывания, блока 4 развертки записи и кадра, блока 5 коммутации, усилитель 6 горизонтального отклонения, блока 7 строчной развертки компараторов 8 и 9 начала и конца измерения, блока 10 измерительных уровней, компаратора 11 отсчетного уровня, генератора 12 счетных импульсов, селектора 13, блока 14 блокировки, цифрового измерителя 15, формирователя I6 импульсов подсвета и блока 17 выделения центра считанного сигнала. Устройство работает следуницим образом. Режим визуальной индикации запоминающего сигнала заключается в следующем, В исходном состоянии блок 7 строчной развертки заперт, блок 4 развертки записи и кадра находится в жду тем режиме, блок 5 коммутации обеспечивает подачу выходного напряжения блока 4 развертки записи и кадра к горизонтально отклоняющимся системам запоминающей ЭЛТ 2, Входной сигнал запускает блок 4 развертки записи и кадра, проходит через усилитель I вертикального отклонения и поступает на вертикально отклоняющие системы запоминающей ЭЛТ 2, В результате, записывающий электронный луч быстрых электронов, разворачиваясь в поле отКЛОНЯЮ1ДИХ систем запоминающей ЭЛТ 2 (горизонтально разворачивающее напряжение усиливается усилителем 6 горизонтального отклонения), взаимодействует с диэлектрической поверхностью ее мшбени и за счет вторичной электронной эмиссии формирует потенциальный рельеф, конфигурация которого соответствует форме входного сигнала, изображенного в прямоугольной системе координат. Расфокусированный луч воспроизводящего npqg ceKTopaj облучая мишень потоком медленных электронов, обеспечивает визуальную индикацию записаннЬго сигнала на экране запоминающей ЭЛТ, В полуавтоматическом режиме измерение параметров выполняется следук)щим образом. Для измерения временного интервала, заключенного между двумя вьгбрацными точками осциллограммы (потенциального рельефа), оператор коммутиру ет блок 4 развертки записи и кадра, обеспечивая подачу пилообразного напряжения развертки записи (в данном режиме эта развертка выполняет функции развертки считывания) на первые входы компараторов 8, 9 начала и кон ца измерения. Блоком 10 измерительных уровней меняет уровни вышеупомянутых компараторов 8, 9 и компаратора 11 отсчетного уровня. При зтом из менение уровня компаратора 11 отсчет ного уровня приводит к синкронному вертикальному смещению записывающего электронного луча запоминакяцей ЭЛТ (в данном режиме он же считывающий луч) , что обеспечивается подачей постоянного напряжения через блок 5 ко мутации на усилитель 1 вертикального отклонения и аналогично, изменение уровней компараторов 8, 9 начала и конца измерения обуславлива ет перемещение этого луча в горизонтальном направлении. Таким образом, оператор ;визуально устанавливает необходимое местоположение считывающего электрон ного луча, изменением режима компара тора 8 начала измерения совмещает сч тывающий электронный луч с первой то кой осциллограммь, а изменением режи ма компаратора 9 конца измерения совмещает считывакиций электронный луч от второй точки осциллограмм. После выполнения данных операций оператор запускает блок 4 развертки записи и кадра, который формирует / однократное пилообразное напряжение, приложенное к первым входам компараторов 8, 9 начала и конца измерения. В результате, в момент времени, при котором уровень пилообразного напряжения развертки достигнет уровня компаратора 8 начала.измерения, последний генерирует импульсное напряжение, которое является запускающим для формирователя 16 импульсов подсвета. Импульс подсвета, поступая на модулирукидий электрод запоминающей ЭЛТ 2 открывает ее записывающий электронный прожектор (он же считывающий в данном режиме). Так как в момент запуска бло ка 4 развертки записи и кадра .с ЭЛТ 2 снимаются постоянные напряжения блока 10 измерительных уровней, то, аналогично режиму записи, электронный луч быстрых электронов, сканируя по поверхности мишени, пересекает ранее нанесенный потенциальный рельеф в пер ВОЙ выбранной точке. То же самое происходит и при срабатывании комйаратора 9 конца измерения. Таким образом, при единичном сканировании электронного луча электронный прожектор откроется дважды и электронный луч пересечет потенциальный рельеф в двух ранее выбранных точках. В моменты этих пересечений на нагрузке мишени сформируются два импульса отметки, временный интервал между которыми пропорционален измеряемому временному интервалу. Импульсы-отметки, после усиления в усилителе 3 считывания, поступают на блок 7 выделения центра считанного сигнала, который генерирует нормированные по длительности и амплитуде импульсы по временному положению, отсчитываемому относительно импульсов отметок, совпадающие с центром последних. Импульсы блока 17 поступают на второе входы селектора 13, который открывается блоком 14 блокировки, так как на его вход поступают импульсы, сформированные компарато-ром 8,9 начала и конца измерения, и формирователя 16 импульсов подсвета. В результате работа формирователя 16 срывается. Так как на первый вход селектора 13 подаются счетные импульсы генератора 12, то на вход цифрового измерителя 15 поступает количество этих импульсов, пропорциональное измеряемому временному интервалу. Электрическое соединение выхода цифрового измерителя 15 со вторым входом усилителя 1 вертикального отклонения обеспечивает измерение временного интервала с учетом коэффициента деления входного сигнала. Измерение перепада амплитуды -. электрического сигнала между двумя выбранныьш точкаьш осциллограмма выполняется аналогично, однако оператор коммутирует блок 5 коммутации так, что обеспечивается вертикальное единичное сканирование потенциального рельефа. Причем компараторы 8, 9 начала и конца измерения не работают, а функции импульса компаратора 8 начала измерения выполняет импульс, генерируе « 1й коммутатором 11 отсчетного уровня. При измерении штсмцади входного сигнала в установленных пределах оператор коммутирует блок 5 коммутации так, что обеспечивается прохождение илообразного напряжения блока 7 трочной развертки на вертикально от8клоняющие системы запоминающей ЭЛТ 2, а блока А развертки записи и кадра на ее горизонтально отклоняющие системы. Блок 4 развертки записи и кадра коммутируется в ждущий режим генерации пилообразного напряжения развертки кадра и обеспечивает его прохождение на первые входы компараторов 8, 9 начала и конца измерения. Аналогично выполнению режима измерения временного интервала между двумя выбранными точками, блоком 10 измерительных уровней устанавливаются уровни компараторов 8, 9 начала и конца измерения, которые оконтуривают выбранную площадь измерения входного сигнала. Далее устанавливается уровень компаратора I1 отсчетного уровня (перемещение электронного луча по вертикали) . Таким образом, выбранная для измерения площадь входного сигнала огра ничена слева и справа уровнями компараторов 8, 9 начала и конца измерения, сверху - потенциальным рельефом записанного сигнала и снизу - уровнем компаратора I) отсчетного уровня. После описанных операций оператор запускает синхронно работающие блок 7 строчной развертки и блок 4 ра вертки записи и кадров. В результате, электронный луч быстрых электронов запоминающий ЭЛТ сканирует диэлектрическую поверхность ее мищени вертякаА ным, единичным растром. При достижени пилообразным напряжением развертки кадра уровня компаратора 11 отсчетного уровня последний генерирует импульсное напряжение, поступающее на вход селектора 13 и второй вход формирователя 16 импульсов подсвета,;который открывает электронный прожектор пучка быстрых электронов на время, равное длительности строки. При пересечении этими лучами потенциального рельефа в нагрузке мишени форми руется импульс-отметка, которьА усиливается усилителем считьшанйя и поступает в селектор. Временный интервал, заключенный между импульсом ком паратора 11 отсчетного уровня и данным импульсом-отметкой, соответствуе точке пересечения электронным лучом потенциального рельефа. При достижении пилообразным напряжением разверт ки строки уровня компаратора 8 начала измерения блок I4 блокировки счет чика открывает второй вход селектора 13 и закрывает его при достижении ЭТИМ напряжением уровня компаратора 9 конца измерения. Таким образом, сумма счетных импульсов, формируемых генератором 12 счетных импульсов и прошедших на вход цифрового измерителя 15 через селектор 13, пропорциональна выбранной площади измерения входного сигнала. В данном режиме осуществляется и выдача формы входного сигнала в выбранных пределах, в цифровом виде значений ординат записанного потенциального рельефа, взятых с шагом квантования, определяемым величиной межстрочного разложения. Устройство позволяет повысить точность амплитудных и временных параметров электрического сигнала и вьщает значения этих параметров и форму входного сигнала в цифровом виде. Формула изобретения Запоминающий осциллограф с цифровым измерением параметров считанного сигнала, .содержащий усилитель вертикального отклонения, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход - с первым выходом блока коммутации, третий вход с выходом цифрового измерителя, а выход - с первым входом запоминающей электроннолучевой трубки, второй выход которой подключен к входу усилителя считывания, а второй вход - к выходу усилителя горизонтального отклонения, входом связанного со вторым выходом блока коммутации, первый вход которого соединен с первым выходом блока развертки записи и кадра, второй вход - с первым выходом блока измерительных уровней, а третий вход с первым выходом блока строчной развертки и вторым входо м компаратора отсчетного уровня, первый вход которого подключен ко второму выходу блока отсчетньк уровней, а выход - к четвертому входу селектора, первый вход которого связан с ввлходом генератора счетных импульсов, выход - со входом цифрового измерителя, второй вход с выходоя блока блокировки, а третий вход - с входом блока блокировки и выходами компараторов начала и конца измерения, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым выходами блока измерительньпс уровней, а первые входы - с выходом блока развертки записи и кадра и вторым выходом блока строчной развертки, отличающийся тем,. что, с целью повышения точности измерения пара метров электрического сигнала, он снабжен формирователем импульсов подсвета и блоком выделения центра считанного импульса, вход которого подключен к выходу усилителя считываНИН,а выход - ко второму входу формирователя импульсов подсвета, первый &ХОД которого связан с третьим входом 210 селектора, а выход - с третьим входом запоминаняцей электроннолучевой трубки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Я 122203, кл. G 01 R 13/34, 1958. 2.Денбновецкий С.В. и др. Цифровой запоминающий осциллограф с вь дачей информа1ши на ЭШ. Сб. Автоматизация проектирования в электронике. Техника, ВЫП.1, 1970 (прототип).