Стробоскопический осциллограф со случайным считыванием и цифровой обработкой сигнала Советский патент 1982 года по МПК G01R13/20 

(S) СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ОСЦИЛЛОГРАФ СО СЛУЧАЙНЫМ СЧИТЫВАНИЕМ И ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛА

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке вычислительных стробоскопических осциллографов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является стробоскопический осциллограф со случайным считыванием и цифровой обработкой сигнала, содержащий стробоскопический преобразователь, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя, выходом подключенного к первому входу запоминающего блока, первый вход которого связан с входом цифроаналогового преобразователя горизонтального отклонения, а второй выход - с входом цифроаналогового преобразователя вертикального отклонения, блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхросигнала, генератор импульсов и генератор пилообразного напряжения, причем горизонтально отклоняющие пластины электроннолучевой трубки связаны через усилитель горизонтального отклонения с выходом цифроаналогового преобразователя горизонтального отклонения,

а вертикально отклоняющие пластины через усилитель вертикального отклонения с выходом аналогового преобразователя l).

10

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения временных отсчетов, обусловленная нелинейностью развертки, и ограниченность полосы пропускания необхо«5димостью использования выборки и хранения с полным зарядом запоминающей емкости.

Цель изобретения - повышение точности измерения временных отсчетов.

20

Цель достиг.ается тем, что стробоскопический осциллограф со случайным считыванием и цифровой обработкой сигнала, содержащий стообоскопичес3Экий преобразователь, первый вход ко торого соединен с шиной исследуемого сигнала, а выход - с входом ана лого-цифрового преобразователя, вых дом подключенного к первому входу запоминающего блока, первый вход которого связан с входом цифроанало гового преобразователя горизонтальноги отклонения, а второй выход с входом циф эоаналогового преобразо вателя вертикальногоотклонения, 6rioK синхронизации, вход которого соединен с шиной синхросигнала, причем горизонтально отклоняющие пл тины электроннолучевой трубки связа ны через усилитель горизонтального отклонения с выходом цифроаналогово го преобразователя горизонтального отклонения, а вертикально отклоняющие пластины через усилитель вертикального отклонения - с выходом циф роаналогового преобразователя вертикального отклонения, снабжен генератором импульсов, триггером управления, селектором-формирователем двумя синхронизируемыми генераторам последовательностей импульсов и бло оком совпадения, выход которого соед нен со вторыми входами синхронизиру мых генераторов последовательностей импульсов, первый вход - с выходом первого синхронизируемого генератора последовательности импульсов, а второй вход - со вторым входом запо минающего блока и выходом второго синхронизируемого генератора последовательности импульсов, первый вход которого подключен к второму входу стробоскопического преобразователя , выходу селектора-формирователя и второму входу триггера управления , первый вход которого связан с первым входом первого синхронизируемого генератора последовател ности импульсов и выходом блока син хронизации, а выход - со вторым входом селектора-формирователя, пер вый вход которого соединен с выходо .генератора импульсов. На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства. Устройство состоит из блока 1 синхронизации, генератора 2 импульсов, триггера 3 управления, селектора-формирователя , стробоскопического преобразователя 5, аналогоцифрового преобразователя (АЦП) 6, паевого и второго синхронизируемых 4 генераторов 7 и 8 последовательностей импульсов, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 9 горизонтального отклонения, запоминающего блока 10, блока 11 совпадения, усилителя 12 горизонтального отклонения, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 13 вертикального отклонения, электроннолучевой трубки (ЭЛТ) и усилителя 15 вертикального отклонения . Устройство работает следующим образом. Первый синхроимпульс запускает первый генератор 7 последовательности импульсов с периодом Т и триггер 3 управления. Очередной импульс генератора 2 возвращает триггер 3 в исходное состояние. Импульс, сформированный из спада выходного импульса триггера 3, запускает второй генератор 8 последовательности импульсов с периодом Tg и поступает на второй вход стробоскопического преобразователя 5, на первый вход которого подается исследуемый сигнал. Напряжение, соответствующее мгновенному значению исследуемого сигнала, подается с выхода стробоскопического преобразователя 5 на вход АЦП 6. Код АЦП 6 записывается в запоминающий блок 10. Последовательности импульсов с периодами следования Т и 2, поступают с выходов генераторов 7 и О на входы блока 11 совпадения. Расходный импульс блока 11, возникающий в момент совпадения импульсов последовательностей, останавливает генераторы . С приходом второго синхроимпульса вновь запускается первый генератор 7 последовательности импульсов и триггер 3. В момент прихода очередного импульса генератора 2 триггер 3 возвращается в исходное состояние. Вследствие асинхронности импульсов генератора 2 по отношению к синхросигналу, длительность импульса на выходе триггера 3 оказывается отличной от длительности в первом периоде исследуемого сигнала и последовательность с периодом следования Т получает дополнительный сдвиг относительно последовательности с периодом L . Выборка мгновенного значения сигнала происходит с этим же дополнительным временным сигналом. Выходной импульс блока 11 останавливает генераторы 7 и 8, Адрес выборки мгновенног-о значения сигнала определяется числом импульсов с периодом Т в последовательности, возникающей в момент выборки и ограниченной во времени моментом совпадения импульсов последовательностей с периодами Т и Т . Код адреса подается на второй вход запоминающего блока 10, Так как поло жение синхроимпульса относительно положения импульса асинхронного гене ратора 2 изменяется в каждом периоде то изменяется и адрес ячейки памяти, в которую записывается преобразованн в код мгновенное значение сигнала. После записи сигнала в запоминающий блок 10 производится считывание соде жимого блока 10 по порядку с первой ячейки до последней. Считанный и пре образованный ЦАП13 в аналоговую форм сигнал усиливается усилителем 15 и подается на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ . Адрес этого сигнала преобразуется 9 в напряжение, которое усиливается усилителем 12 и поступает на горизонтально отклоня ющие пластины ЭЛТ 1А. Аналог исследуемого сигнала инфицируется на экра не ЭЛТ . Полоса пропускания осциллографа определяется шагом считывания, равным Т Т -2 Число шагов считывания равно п Устройство позволяет повысить точ ность измерения временных отсчетов благодаря повышению линейности развертки. Точность измерения времен ных отсчетов определяется разрешением блока совпадения и составляет десятки пикосекунд. Устройство позволяет реализовать широкий диапазон разверток путем деления частот испол зуемых последовательностей импульсов Применение четко срабатывающего блока совпадения позволяет уменьшить относительную нестабильность разверт ки. Устройство позволяет наблюдать редкоповторпющиеся сигналы. Формула изобретения Стробрскопимеский осциллограф со случайным считыванием и цифровой обработкой сигнала, содержащий стробоскопический преобразователь, первый вход которого соединен с шиттои исследуемого сигнала, а выход с входом аналого-цифрового преобразователя, выходом подключенного к первому входу запоминающего блока, первый выход которого связан с входом цифроаналогового преобразователя горизонтального отклонения, а второй выход - с входом цифроаналогового преобразователя вертикального отклонения, и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхросигнала, причем горизонтально отклоняющие пластины электроннолучевой трубки связаны через усилитель горизонтального отклонения с выходом цифроаналогового преобразователя горизонтального отклонения, а вертикально отклоняющие пластины через усилитель вертикального отклонения - с выходом цифроаналогового преобразователя вертикального отклонения, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения временных отсчетов, он снабжен генератором импульсов, триггером управления, селектором-формирователем, двумя синхронизируемыми генераторами последовательностей импульсов и блоком совпадения, выход которого соединен со вторыми входами синхронизируемых генераторов последовательностей импульсов, первый вход - 1с выходом первого синхронизируемого генератора последовательности импульсов, а второй вход - со вторым входом запоминающего блока и выходом второго синхронизируемого генератора последовательности импульсов, первый вход которого подключен к второму входу стробоскопического преобразователя, выходу селектора-формирователя и второму входу триггера управления, первый вход которого связан с первым входом первого синхронизируемого генератора последовательности импульсов и выходом блока синхронизации, а выход - со вторым входом селектора-формирователя, первый вход которого соединён с выходом генератора импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Мориясу, Гамильтон, Навароо, Эмельман. Осциллограф с цифровой обработкой сигналов.- Электроника, 1973, № 6 (прототип).