Стробоскопический осциллограф Советский патент 1982 года по МПК G01R13/20 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке -автоматических стробоскопических измерителей временных интервалов и осциллографов. Известен стробоскопический осциллограф, содержащий два смесителя, два управляемых напряжением генератора, злектроннолучевую трубку, два нормализатора длительности, два триггера, схему совпадения генератор пилообразного напряжения, сумматор, генератор тактовых импульсов, блок управления, управляемый фазовращатель, смеситель, фильт нижиих частот и блок цифрового отсчета 1 Недостатки этого устройства - низкие точность и производительность измерений временных интервалов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стробоскопический осциллограф, содержащий два стробоскопических смесителя, первые входы которых соединены с щинами исследуемых сигналов, вторые входы - с выходом первого формирователя стробоимпульсов, а выходы - с входами первого и второго усилителей, причем выход второго усилителя подключен ко второму входу второго триггера, второму входу злектроннолучевой трубки, первому fjxo ду первого триггера и первому входу первого нормализатора длительности преобразовав ного измеряемого временного интервала, а выход первого усилителя - к третьему входу электрошюлучевой трубки и второму входу первого нормализатора длительности, первый выход которого связан со вторым входом блока управления, а второй выход - с первым входом nepiBpro сумматора, второй вход которого соединен с первым входом второго сумматора и выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - с входом : первого управляемого напряжением генератора импульсов, выход которого подкАочен к первому входу второго коммутатора ti входу делителя частоты, выходом связанного с входом управляемого фазовращателя в вто рым входом второго коммутатора, выход которого соединен со вторым входом первого коммутатора, а третий вход - с Ькощ/йл . 3 генератора пилообразного напряжения и выхо дом триггера, второй вход которого подключен ко второму выходу второго нормализато ра ллительности преобразованного измеряемого временного интервала и выходу блока совпадения, вторым входом связанного с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с входом генератора напряжения развертки, выходом блока выделения разностной частоты, первым входом блока совпадений и третьим входом блока цифрового отсчета, вторым входом подключенного к выходу блока управления, а первым входом - к первому входу блока выделения разностной частоты и выходу второго управляемого напряжением генератора импульсов, вход которого связан с выходом второго сумматора, вторым входом соединенного с третьим выходом второго нормализатора длительности преобразованного измеряемого временного интервала, первый выход которого подключен к первому входу блока управлени причем выход управляемого фазовращателя связан со вторым входом 6noka выделения разностной частоты, выход генератора напряжения развертки - с первым входом электроннолучевой трубки, а вход первого формирователя стробимпульсов - с выходом первого коммутатора, первый вход которого соединен с выходом второго управляемого напряжением генератора импульсов, a(j третий вход - с выходом блока управления 12. Недостатками этого устройства являются низкие точность и скорость измерения временных интервалов. Цель изобретения - повышение точности и скорости измерения временных интервалов. Эта цель достигается тем, что стробоскопи ческий осциллограф, содержащий два стробоскопических смесителя, первые входы которых соединены с щинами исследуемых сигналов, вторые входы - с выходом первого формирователя стробимпульсов, а выходы с входами первого и второго усилителей, причем выход .второго усилителя подключен ко второму входу второго триггера, второму входу электроннолучевой трубки, первому входу первого триггера и первому входу первого нормализатора длительности npeo6pa3 ванного измеряемого временного интервала, а выход первого усилителя - к третьему вх ду электроннолучевой трубки и второму вхо ду первого нормализатора длительности, первый выход которого связан со вторым входом блока управления, а второй выход с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с первый входом второго сумматора и выходом генератор rouioo pajFioro напряжения, а выход - с входом первого управляемого напряжением генератора импульсов, выход которого подклю чен к первому входу коммутатора и входу делителя частоты, выходом связартого с входом управляемого фазовращателя и вторым входом коммутатора, третий вход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения и выходом первого триггера, второй вход которого подключен ко второму выходу второго нормализатора длительности преобразованного измеряемого временного интервала и выходу блока совпадений, вторым входом связанного с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с входом .генератора напряжения развертки, выходом блока выделения разностной частоты, первым входом блока совпадений и третьим входом блока цифрового отсчета, вторым входом подключенного к выходу блока Зправления, а первым входом - к первому входу блока выделения разностной частоты и выходу второго управляемого напряжением генератора импульсов, вход которого связан с выходом второго сумматора, вторым входом соединенного с третьим выходом второго нормализатора длительности пре образованного измеряемого временного интервала, первый выход которого подключен к первому входу блока управления, причем выход зотравляемого фазовращателя связан со вторым входом блока выделения разностной частоты, а выход генератора напряжения развертки - с первым входом электроннолучевой трубки, снабжен третьим и четвертым стробоскопическими смесителями, третьим и четвертым усилителем и вторым формирователем стробимпульсов, вход которого соединен с выходом второго управляемого напряжения генератора импульсов, а выход - с вторыми входами третьего и четвертого стробоскопических смесителей, первые входы которых подключены соответственно к первым входам второго и первого стробоскопических смесителей, а выходы к входам третьего и четвертого усилителей, выходы которых связаны с первым и вторым входами второго нормализатора длительности преобразованного измеряемого временного интервала, причем вход первого формирователя стро& мпульсов соединен с выходом коммутатора. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства, , Устройство состоит из первого стробоскопического смесителя 1, первого усилителя 2, (второго стробоскопического смесителя 3, второго усилителя 4, электроннолучевой труб «и 5, первого формирователя 6 стробимпульсов, первого нормализатора 7 длительности преобразованного измеряемого времешюго интервала, первого триггера 8. второго триггера 9, генератора 10 напряжения развертки, коммутатора 11, первого сумматора 12, ге нератора 13 пилообразного напряжения, блока 14 совпадений, блока 15 цифрового отсчета, делителя 16 частоты, первого управляемого напряжением генератора 17 импульсов, блока 18 управления, блока 19 выделения разностной частоты, второго формирователя 20 стробимпульсов, второго управляемого напряжением генератора 21 импульсов, второго сз матора 22, управляемого фазовращателя 23, третьего стробоскопического смесителя 24, третьего усилителя 25, второго нормализатора 26 длительности преобразованного измеряемого временного интервала, четвертого стробоскопического смесителя 27 и четвертого усилителя 28.

Устройство работает следующим образом.

На входы стробоскопических смесителей 1,3,24 и 27 поступают исследуемые сигналы. Вследствие того, что в исходном состоянии синхронизакия формирователя 6 стробимпульсов не осуществляется, преобразованный исследуемый сигнал на выходе усилителя 4 отсутствует.

Выходной импульс блока 19 выделения разностной частоты опрокидывает второй триггер 9, который включает блок 14 совпадений. Следующий импульс блока 19 выделения разностной частоты проходит включенный блок 14 совпадений, опрокидывает первый триггер 8 и поступает на блок 18 управления.

Выходной импульс триггера 8 запускает генератор 13 пилообразного напряжения и включает коммутатор II так, чтобы на вход формирователя 6 стробимпульсов проходили импульсы с выхода управляемого генератора 17. С появлением пилообразного напряжения на выходе генератора 13 начинается режим поиска синхронизации. Пилообразное напряжение поступает через первый сумматор 12 на вход первого управляемого генератора 17. Под действием этого напряжения частота повторения импульсов генератора 17 изменяется от нижнего до верхнего значения. С появлением на выходе усилителя 4 усиленного преобразованного сигнала поиск синхронизации закашшвается. Этот сигнал переводит в исходное состояние триггера 8 и 9 и поступает на первый вход первого нормализатора 7. При зтом выходной импульс триггера 8 переключает коммутатор так, чтобы на вход формирователя 6 стробимпульсов проходали импульсы с выхода делителя 16 частоты. Уменьщение частоты повторения стробим- . пульсов переводит осциллограф из режима частотных выборок в нормальный режим ра511486

боты. Одновременно осциллограф переводится в нормализации длительности преобразованного измеряемого временного интервала. Выходной сигнал первого усилитеНя 2 по5 ступает на второй вход нормализатора 7 длительности, в котором производится сравнение длительности измеряемого временного интервала с длительностью опорного временного интервала и вырабатывается напряжение,

10 пропорциональное разности зтих длительностей. Это напряжение суммируется в першом сумматоре 12 с пилообразным напряжением генератора 13„ Суммарное напряжение изменяет частоту генератора 17 до тех пор, пока

j длительность преобразованного измеряемого временного интервала на выходе первого усилителя 2 не станет равной длительности опорного временного интервала.

Пилообразное напряжение генератора 13

через второй сумматор 22 поступает на вход второго заправляемого генератора 21. Под

действием этого напряжения частота повторения импульсов генератора 17 в режиме поиска синхронизации изменяется от нижнего до верхнего значения, оставаясь в целое число раз меньщей частоты повторения импульсов Генератора 17, вследствие чего частоты повторения стробимпульсов la выходах формирователей 6 и 20 после окончания режима поиска синхронизации оказываются ным и на выходе третьего усилителя 25 также присутствует преобразованный сигнал. Этот сигнал подается на первый вход второго нормализатора 26 длительности, длительность опорного временного интервала в котором

35 выбирается в два. раза больщей, чем в первом нормализаторе 7.

Вследствие этого длительность преобразованного измеряемого временного интервала на выходе усилителя 25 устанавливается с

40 помощью блоков 26, 22, 21, 20, 24 в два раза большей, чем длительность на выходе усилителя 2. Если длительность преобразованного измеряемого временного интервала больще длительности опорного временного

5 интервала при преобразовании сигнала от фронта к спаду со второго выхода нормализатора 26 на второй вход триггера 8 поступает импульс, включающий режим поиска синхронизации.

После окончания процессов нормализации длительностей с первых выходов иормализаторов 7 к 26 laвходы блока 18 зщравления подаютгй сигналы разрешения. Выходной импульс блока 18 управления включает блок |15 цифрового отсчета, в котором подсчитывается количество периодов повторения импульсов генератора 21 за период разностной I частоты, выделенное в блоке 19J иа входы которого поступают ситнал. поделенной чао

тоты генератора 17 (через фазовращатель 23) и сигнал генератора 2L Фазовращатель 23 по воляет изменять задержку запуска генератора 10 напряжения развертки, осуществляемого входным сигналом блока 19.

После окончания отсчета блок 18 управления вырабатывает повторный импульс запуска блока 15 цифрового отсчета. Производится повторное измерение временного интервала. При изменении частоты повторения входного сигнала на небольщую величину (когда на выходе смесителя 3 преобразовательный сигнал не пропадает), с выходов первого и второго нормализаторов 7 и 26 длительности снимаются напряжения коррекции, устанавливающие новые величины коэффициентов трансформации временного масщтаба. Производится цифровое измерение длительности из

меряемого временного интервала при новой частоте повторения исследуемого сигнала на больщую величину (когда на выходе первого смесителя 3 исчезает преобразованный сигнал), через два периода выходного сигнала блока 19 выделения разностной частоты включается режим поиска синхронизации и повторяется весь цикл синхронизации, нормализации длительности и измерения.

Устройство позволяет повысить точность измерения временного интервала благодаря тому, что это измерение при двух коэффициентах трансформации временного масштаба производится на одной и той же тастоте повторения исследземого сигнала. Устройство позволяет повысить скорость измерения временного интервала так как установка длительности преобразованных временных интервалов производится одновременно.

Формула изобретения Стробоскопический осциллограф, содержащий два стробоскопических смесителя, первые входы которых соединены с шинами исследуемых сигналов, вторые входы - с выходом первого формирователя строб-импулсов, а выходы - с эходами первого и второго усилителей, причем выход второго усилителя подключен к второму входу второго триггера, второму входу электроннолучевой трубки, первому входу первого триггера и первому входу первого нормализатора длительности преобразованного измеряемого временного интервала, а выход первого усили теля - к третьему входу электроннолучевой трубки и второму входу первого нормализатора длительности, первый выход которого связан с вторым входом блока управления, а второй - с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с первым входом второго сумматора и выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - с входом первого управляемого

напряжением генератора импульсов, выход которого подключен к первому входу коммутатора и входу делителя частоты, выходом связанного с входом управляемого фазовращателя и вторым входом коммутатора, тре тий вход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения и выходом триггера, второй вход которого подключен к второму выходу второго нормализатора

длительности преобразованного измеряемого временного интервала и выходу блока совпаденнй, вторым входом связанного с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с входом генератора напряже

ния развертки, выходом блока выделения разностной частоты, первым входом блока

совпадений и третьим входом блока цифрового отсчета, вторым входом подключенного к выходу блока управления, а первым входом - к первому входу блока выделения разностной частоты и выходу второго управляемого напряжением генератора импульсов, вход которого связан с выходом второго сумматора, вторым входом соединенного с третьим выходом второго нормализатора длительности преобразованного измеряемого временного интервала,, первый выход которого подключен к первому входу блока управления, причем выход управляемого фазовращателя связан с вторым входом блока выделения разностной частоты, а выход генератора напряжения развертки - с первым входом электрошюлзл1евой трубки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и скорости измерения временных

интервалов, он снабжен третьим и четвертым стробоскопическими смесителями, и третьим и четвертым усилителями и вторым формирователем стробимпульсов, вход которого соединен с выходом второго управляемого напряжением генератора импульсов, а выход. - с вторыми входами третьего и четвертого стробоскопических смесителей, первые входы которых подключены соответственно к первым входам второго и первого стробоскопических смесителей, а выходы - к входам третьего и четвертого усилителей, выходы которых связаны с первым и вторым входами второго нормализатора длительности преобразованного измеряемого временного

интервала, причем вход первого формирователя строб-импульсов соединен с выходом коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 521521, кл. G 01 R 13/20, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке W 2849696/21, кл„ G 01 R 13/20, 1979, 05.06.81 (прототип).