Цифровой осциллограф

(55 6 01 В 13/20 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вано в устройств и сверхпортати изобретения - с ровки, - достига осциллограф ан вания, расшири тора 8 готовнос этих устройств томатически фи оба уровня атал находятся в неп границ раздела дикации. Кроме входной усилит преобразовател 4 синхронизаци 1 ил. емировский фрового ос и др. Осцил им индикато в связи, серМ., 1987, с,77(54) ЦИФРОВОЙ ОСЦИЛЛОГ (57) Изобретение относится к рительной технике и может б АФ электроизметь использо(21) 4686544/2122) 27.04.89(56) Техническое описание цциллографа С 9-5,Лисенков Б.Н., Петров А. Нлограф с жидкокристаллическром С 8-19. - Техника средстРадиоизмер. техника, вып,5,80. ах калибровки портативных вных осциллографов. Цель окращение времени калибется введением в цифровой ализатора 6 шумов квантотеля 7 импульсов и индикати калибровки. С помощью завершение калибровки авксируется в момент, когда онного сигнала калибратора осредствен ной окрестности строк на экране блока 3 интого, на чертеже показаны ель 1, аналого-цифровой ь 2, блок 3 индикации, блок и и развертки, калибратор 5.10 15 Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах калибровки портативных исверхпортативных цифровых осциллографов,Цель изобретения - сокращение времени калибровки путем автоматизации.На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого цифрового осциллографа.Схема содержит усилитель 1, аналогоцифровой преобразователь 2, блок 3 индикации, блок 4 синхронизации и развертки,калибратор 5, анализатор 6 шумов квантования, расширитель 7 импульсов и индикатор 8 готовности калибровки,Анализатор 6 шумов квантования состоитиз цифрового коммутатора 9, первого суммирующего счетчика 10, второго суммирующего счетчика 11, первого дифференциальногокомпаратора 12, второго дифференциального компаратора 13 и элемента И 14,Вход входного усилителя 1 во время измерений соединен с шиной исследуемогосигнала, Первый выход входного усилителя 1 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 2, а второй выход - свторым входом блока 4 синхронизации иразвертки, Первый выход блока 4 синхронизации и развертки соединен с шиной сигнала синхронизации. Выходы младшего истаршего разрядов аналого-цифрового преобразователя 2 соединены соответственнос информационным и управляющим входами анализатора 6 шумов квантования, Многоразрядный выход аналого-цифровогопреобразователя 2 соединен с входом блока3 индикации. Первый выход блока 4 синхронизации и развертки соединен с тактовымивходами блока 3 индикации и аналого-цифрового преобразователя 2 и счетным входом анализатора 6 шумов квантования.Второй выход блока 4 синхронизации и развертки соединен с входом сброса анализатора 6 шумов квантования, выход которогочерез расширитель 7 импульсов соединен свходом индикатора 8 готовности калибровки,Информационный и управляющий входы анализатора 6 шумов квантования соединены соответственно с информационными управляющим входами цифрового коммутатора 9. Первый и второй выходы цифровогокоммутатора 9 соединены соответственно свходами блокировки первого суммирующего счетчика 10 и второго суммирующегосчетчика 11. Счетный вход анализатора 6шумов квантования соединен соответственно с счетными входами первого суммирующего счетчика 10 и второго суммирующегосчетчика 11, Вход сброса анализатора 6 шу. 20 25 30 35 40 45 50 55 мов квантования соединен с входами сброса первого суммирующего счетчика 10, второго суммирующего счетчика 11 и элемента И 14. Выход первого суммирующего счетчика 10 соединен с входом первого дифференциального компаратора 12, Выход второго суммирующего счетчика 11 соединен с входом второго дифференциального компаратора 13. Первый и второй опорные входы первого дифференциального компаратора 12 соединены соответственно с шинами постоянных цифровых кодов "Код 1" и"Код 2". Первый и второй опорные входы второго дифференциального компаратора 13 соединены соответственно с шинами постоянных цифровых кодов "Код 3" и "Код 4",Выходы первого и второго дифференциальных компараторов 12 и 13 соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И 14, выход которого соединен с выходом анализатора 6 шумов квантования. Возможны и другие варианты реализации анализатора 6, например, его функции может выполнять микропроцессор,Цифровой осциллограф работает следующим образом.Исследуемый сигнал усиливается входным усилителем 1 и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2 и второй вход блока 4 синхронизации и развертки, Тактовые импульсы с первого выхода блока 4 синхронизации и развертки, частота которых определяется коэффициентом развертки, поступают на тактовые входы преобразователя 2 и блока 3 индикации, В момент поступления тактового импульса аналого-цифровой преобразователь 2 преобразует мгновенное значение входного сигнала в цифровой код, который запоминается в цифровом запоминающем устройстве, входящем в состав блока 3 индикации.После того, как в блок 3 индикации поступит необходимое количество цифровых кодов, он начинает отображение запомненной реализации входного сигнала на экране матричного индикатора.Для калибровки цифрового осциллографа вход входного усилителя 1 отключают от шины исследуемого сигнала и подключают к выходу калибратора 5. При этом устанавливают требуемые значения коэффициента преобразования (коэффициента вертикального отклонения усилителя 1) и коэффициента развертки (блок 4), которые выбраны так, чтобы размер изображения эталонного сигнала ("меандр") по вертикали был больше половины экрана матричного индикатора и на экране наблюдалось несколько периодов сигнала, Затем регулируя коэффициент преобразования, т е, растягивая или сжимая50 55 амплитудную шкалу цифрового осиллографа и регулируя смещение нуля аналого-цифрового преобразователя 2 (т,е, сдвигая всю шкалу вниз или вверх), добиваются возникновения на экране блока 3 индикации изображения шумов квантования на верхнем и нижнем уровнях изображения эталонного сигнала,Старший разряд выходного кода преобразователя 2 управляет цифровым коммутатором 9 так, что младший разряд этого же кода поступает через коммутатор 9 на вход блокировки счетчика 10, если старший разряд равен "0", или на вход блокировки счетчика 11, если старший разряд равен "1". Значение старшего разряда цифрового кода с выхода преобразователя 2 сообщает о том, что в верхней или нижней половине экрана отображена точка, соответствующая этому коду. Поскольку размер изображения эталонного сигнала по вертикали составляет более половины экрана матричного индикатора, то отсчетам верхнего и нижнего уровней соответствуют различные значения старшего разряда.Таким образом, коммутатор 9 разделяет младшие разряды цифровых кодов с преобразователя 2 на две группы, соответствующие противоположным уровням эталонного сигнала.Счетчики 10 и 11 осуществляют счет тактовых импульсов, поступающих с первого выхода блока 4 на их счетные входы, лишь в том случае, если на вход блокировки соответствующего счетчика с выхода коммутатора 9 поступает младший разряд выходного кода преобразователя 2, равный логической "1", а на вход "Сброс" не поступает сигнал об окончании развертки. К моменту окончания развертки в одном из счетчиков накапливается сумма младших разрядов цифровых кодов (отсчетов), соответствующих верхнему уровню эталонного сигнала, а в другом счетчике - нижнему уровню,Дифференциальные компараторы 12 и 13 сравнивают результаты суммирования с парами цифровых пороговых кодов, которые выбраны заранее так, что ограничивают интервал, содержащий максимальное значение соответствующей полусуммы младших разрядов. Сигнал на выходе дифференциальных цифровых компараторов появляется лишь в том случае, если результат суммирования заключен внутри числового отрезка между выбранными порогами.Ширину интервалов выбирают в соответствии с допустимой погрешностью калибровки, Чем уже интервалы, тем ближе должно быть распределение шумов квантования к равновероятному. При этом резуль 5 10 15 20 25 30 35 40 таты суммирования попадают внутрь соответствующих интервалов и тем выше будет достигнутая точность калибровки, о чем дает знать сигнал окончания калибровки. В то же время, чем уже интервалы, тем тщательнее должна производиться регулировка коэффициента преобразования и напряжения смещения, а это приводит к увеличению времени калибровки.Сигнал окончания развертки с второго выхода блока 4 синхронизации и развертки поступает на входы сброса счетчиков 10 и 11. Этот сигнал осуществляет обнуление счетчиков и подготовку к следующему циклу. Этот же сигнал открывает элемент И 14, который пропускает сигнал на расширитель 7 импульсов лишь при условии, что после окончания развертки сработают оба дифференциальных компаратора. Это произойдет только в том случае, если распределение шумов квантования на верхнем и нижнем уровнях изображения эталонного сигнала будет близким к равновероятному,Сброс счетчиков происходит не мгновенно и, кроме того, дифференциальные компараторы 12 и 13 реагируют на изченение сигнала с выходе счетчиков 10 и 11 также с некоторой задержкой, Поэтому при наличии сигналов на выходах ко," пар 1 сров 12 и 13 к концу прямого хода развертки, т.е и к моменту поступления сигнала окончания развертки на выходе элемента И 14 формируется короткий импульс. Длительность этого импульса равна сумме задержек счетчика и дифференциального компаратора, причем задержка компаратора, который поедставляет собой многоступенчатую схему, значительно больше задержек остальных элементов этой же серии микросхем. Поэтому длительность импул.,са, сформированного на выходе элемента И 14, вполне достаточна для срабатывания любой микросхемы из той же или более быстродействующей серии микросхем. При этом расширитель 7 импульсов формирует сигнал, включающий индикатор 8 готовности калибровки, Длительность импульсов выбирают такой, чтобы оператор успел зафиксировать срабатывание индикатора 8, например с помощью звука, что свидетельствует о достижении высокой точности калибровки цифрового осциллографа, После этого дальнейшее регулирование его коэффициента преобразования прекращается,Так как расширитель 7 выполнен на основе одновибратора с повторным запуском, то после достижения готовности калибровки индикатор 8 будет включен до тех пор, покаоператор не отключит калибратор 5 от входаприбора.1626161 8 цифровом осциллографе имеется возможность определить момент достижения требуемой точности калибровки завремя прямого хода развертки, необходимого для записи в память цифрового осциллографа одной реализации (одного кадра). Общее количество отсчетов в запоминаемой реализации сигнала равно числу дискретов. которого соединен с шиной сигнала синхронизации, второй вход - с вторым выходом входного усилителя, а первый выход - с тактовыми входами блока индикации и 5 аналого-цифрового преобразователя, и калибратор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени калибровки, он содержит индикатор готовности калибровки, расширитель импульсов и анализатор 10 шумов квантования, информационный иуправляющий входы которого соединены соответственно с выходами младшего и старшего разрядов аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход и вход;броса - 15 соответственно с первым и вторым выходами блока синхронизации и развертки, а выход через расширитель импульсов - с входом индикатора готовности калибровки. Формула изобретения Цифровой осциллограф, содержащий входной усилитель, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а первый выход - с входом аналого-цифрового преобразователя, многоразрядный выход которого соединен с входом блока индикации, блок синхронизации и развертки, первый вход Составитель Н,Кринов Редактор С,Патрушева Техред М.Моргентал Корректор М, ШарошиПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, ,01 Заказ 214 Тираж 404 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5