Стробоскопический осциллограф с цифровой регистрацией преобразованного сигнала

Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 23.1 1,79 .(23) 2843 с присоединением заявки Йо " (23) Приоритет М. К 8001 В Государственный комитет СССР но делам нзобретеннй н открытнй.755(088.8) а опублико ния описания 15. ОМ 1 72) Авторизобретени И.Гельма тел 54) СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ РЕГИСТРАЦИЕЙ ПРЕОБ ИЛЛОГРАФ С ЦИФРОВООВАННОГО СИГНАЛА ектробыть раметров ся прое относитс технике и в измерите ающих повтоол на Из обрет ени я л измерительной м т ис пол ьзовано л а быстропр отек р щих5 цессов.Известен стробоскопический осциллограф, содержащий стробоскопический преобразователь с расширителем, генератором импульсов зон, быстрого пило образного и ступенчатого напряжений, блок отображения и цифровой измеритель временных интервалов 11 .Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных возможностей оно позволяет измерять 15 лишь время изменения сигнала между его двумя уровнями, задаваемыми оператором.Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности 20 является стробоскопический осциллограф с цифровой регистрацией преобразованного сигнала, содержащий стробоскопический преобразователь, первый вход которого соединен с шиной иссле дуемого сигнала и входом синхронизатора, выход - с измерительным входом аналого-цифрового преобразователя ипервым входом блока отображения, а второй вход - со вторым входом блока 30 отображения, входом генератора ступен чато изменяющегося напряжения и выходом первого компаратора, второй вход которого подключен к выходу генератора ступенчатого напряжения, а первый вход - к выходу генератора лообразного напряжения, вход котор связан с выходом синхронизатора, и цифровой регистратор, входом соединенный с выходом аналого-цифрового преобразователя 21.Недостатком данного устройства ляется ограниченность функциональ возможностей, так как оно не позв яет наблюдать исследуемый процесс экране осциллографа одновременно с цифровым измерением.Цель изобретения - расширение функциональных возможностейДля этого стробоскопический осциллограф с цифровой регистрацией преоб разованиого сигнала, содержащий стробоскопический преобразователь, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала и входом синхронизатора, выход - с измерительным входом аналого-цифрового преобразователя и, первым входом блока отображения, а второй вход - со вторым входом блока отображения, входом генератора ступен 855507атого изменяющегося напряжения и выходом первого компаратора, второй вход которого подключен к выходу ге.нератора ступенчатого изменяющегося напряжеп:я, а первый вход - к выходу генератора пилообразного напряжения, вход которого связан с выходом синхронизатора, и цифровой регистратор, входом соединенный с выходом аналогоцифрового преобразователя, он снабжен вторым компаратором,источником опорного напряжения, тремя распределителями сигналов, двумя группами элементов И, тремя ключевыми элементами, двумя триггерами управления, ,двумя элементами ИЛИ и делителем числа сигналов, вход которогО подключен к выходу и первому входу первого ключевого элемента, первому входу первого триггера управления, входу сброса второго распределителя сигналов и первому входу второго ключевого элемента, а выход - к счетному входу первого распределителя 1 сигналов, вход сброса которого связан с входом сброса третьего распредели теля сигналов, входом сброса цифрового регистратора и вторым выходом второго триггера управления, а выходы - с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с выходами второго распределителя сигналов, а выходы с входами элемента ИЛИ и вторыми входами элементов И второй группы, первые входы которых подключены к выходам третьего распределителя сигналов, а выходы - к входам второго элемента ИЛИ, выходом связанного с первым входом второго триггера управления, второй вход которого соединен со вторым входом триггера управления, а первый выход - с первым входом третьего ключевого элемента, второй вход которого подключен ко второму входу второго ключевого элемента и выходу первого компаратора, выход - к счетному входу третьего распределителя сигналов, а третий вход - к первому выходу первого триггера управления, вторым входом связанного с выходом второго компаратора, первый вход которого соединен с,источником опорно го напряжения, а второй вход - с выходом генератора ступенчатого изменяющегося напряжения, причем второй вход аналого-циФрового преобразователя подключен к выходу первого элемента ИЛИ и третьему входу второго ключевого элемента, выход которого связан со счетным входом второго распределителя сигналов, а выход цифрового регистратора соединен со вторым входом первого ключевого элемента, третий вход которого йодключен ко второму выходу генератора ступенчатого изменяющегося напряжениямиНа чертеже представлена структурная электрическая схема устройства. Устройство состоит иэ стробоско-пического преобразователя 1, синхронизатора 2, генератора 3 пилообразного напряжения, первого компаратора4, генератора 5 ступенчато изменяю"щегося напряжения, блока 6 отображения, второго компаратора 7, источника 8 опорного напряжения, первогоключевого элемента 9, делителя 10числа импульсов, цифрового регистратора 11 аналого-цифрового преобраРэователя 12, первого распределителя13 сигналов, первого элемента ИЛИ14, первой группы элементов И 15,второго распределителя 16, сигналов17 второго ключевого элемента, третьего распределителя 18 сигналов, третьего ключевого элемента 19,триггеровуправления 20 и 21, второй группыэлементов И 22 и второго элементаИЛИ 23. Устройство работает следующим образом.С поступлением измеряемых сигналов компаратором 4 формируется сеткастробимпульсов, сдвинутых на определенный шаг повремени друг относительно друга. Этими импульсами осуществляется импульсная модуляция из - меряемого сигнала в стробоскопическом преобразователе 1 и расширение с запоминанием соответствующих дискретных значений измеряемого сигнала. Нри этом на экране ЭЛТ блока б непрерывно воспроизводится намеряемый сигнал, преобразованный во времени,Одновременно с воспроизведением устройства обеспечивает кодирование последовательным дискретных значений этого сигнала, накопление этих значений и их цифровую регистрацию.Регистрация всегда начинается с дискретного значения измеряемого сигнала, получаемого при стробировании этого сигнала первым стробимпульсом из сетки этих импульсов, с наименьшим сдвигом по времени относительно начала измеряемого сигнала, определяемого синхронизатором 2. До начала цикла кодирования и цифровой регистрацииключевые элементы 9,17 и 19 закрыты,распределители 16 и 18 находятся внулевом сброшенном положении, а в распределителе 13 открыт только первый выход. Это состояние обеспечивается соответствующим сигналом триггера управления 21, полученного при йредварительной установке этого триггера вручную или автоматически. По сигналу цифрового регистратора 11 (сигнал конца регистрации и начала цифрового кодирования и регистрации, который можно инициировать вручную или автоматически) опирается ключевой элемент 9. В процессе отображения измеряемого сигнала на ЭЛТ циклически формируются последовательнос15 30 ти стробимпульсов. При этом в каждомцикле на втором выходе генератора 5ступенчатого напряжения появляетсясигнал конца цикла нарастания ступенчатого напряжения, соответствующийокончанию формирования очередной последовательности стробимпульсов. Первый сигнал конца нарастания ступенчатого напряжения через предварительно деблокированный сигналом регистратора 11 ключевой элемент 9 поступает в цепь сброса распределителя 16 и/закрывает первый ключевой элемент 9.Так как ключевой элемент 17 открывается после завершения формированиявсех стробимпульсов очередного цикла, то с каждым отпиранием ключевого элемента 17 стробимпульсы поступают всегда в одной И той же последовательности, начиная с первого,Стробимпульсы через открытый ключевой элемент 17 поступают на счетный вход распределителя 16, который преобразует последовательность единичных импульсов в позиционный десятичный код, т.е. с поступлением входного сигнала открывается лишь один из выходов распределителя. С появлением первого строб-импульса элемент И 15 в цепи первого открытоговыхода распределителя 13 фиксируетсовпадение соответствующего единичного сигнала на первом выходе распределителя 16 с единичным сигналомоткрытого первого выхода распределителя 13. Выходным сигналом указанного элемента И, переданным через элементИЛИ 14 в цепь запуска АЦП 12, выполняется кодирование дискретного значе-,ния измеряемого сигнала, полученного на выходе преобразователя 1 в соответствии с первым строб-импульсом.Одновременно сигналом элемента ИЛИ 40 14 блокируется ключевой элемент 17.Код с выхода АЦП передается в регистратор 11, выходным сигналом конца регистрации которого вновь отпирается ключевой элемент 9. однако пов торное последующее поступление последовательности строб-импульсов на распределитель 16, начиная с первогс из них, начнется только после завершения формирования всех остальных 5 р (после блокирования ключевого элемента 17) строб-импульсов последовательности в данном цикле. С появлением сигнала окончания роста ступенчатого напряжения на выходе генератора 5 цикл кодирования дискретного значения измеряемого сигнала, полученного в соответствии с первым строб- импульсом, повторяется.Число циклов кодирования и регистрации одного и того же дискретного еО значения, т,е. число циклов накопления каждого дискретного значения, задается коэффициентом пересчета делителя 10. После завершения цикла накопления данного кодирования дискретного значения выходным сигналом делителя 10 переключается распределитель 13, открывается его следующий выход, а ранее открытый выход закрывается. Подобным образом осуществляется кодирование и регистрация с накоплением всех дискретных значений измеряемого сигнала, который при этом одновременно отображается на экране ЭЛТ .Предварительной установкой опорного напряжения источника 8 выбирается уровень, при котором срабатывает компаратор 7 по мере возрастания ступенчатого напряжения генератора 5. Тем саьым можно задавать любое требу" емое число импульсов стробирования из их последовательности, меньшее максимального, и регистрировать таким образом ограниченную часть измеряемого сигнала от его начала, При этом формирование сигнала о завершении кодирования и регистрации всей совокупности дискретных значений измеряемого процесса в соответствии с заданным количеством точек отображения осуществляется следующим образом. Перед началом цикла кодирования и регистрации триггер 21 устанавливается в положение, при котором разрешается прохождение стробимпульсов через ключевой элемент 19, при соответствующем положении триггера .20, С появлением соответствующего сигнала генератора ступенчатого напряжения 9 на выходе ключевого элемента 9 триггер 20 переключается и открывает ключевой элемент 19,через который начинают поступать строб-им" пульсы, После прохождения всех строб- импульсов, соответствующих, уровням ступенчатого напряжения генератора 5, ограниченныхопорным напряжением источника О, сигналом компаратора / триггер 20 вновь переключается. При этом также переключается св яз анный с ним второй триггер 21, который блокирует ключевой элемент 19 на весь цикл, кодирования и регистрации заданной совокупности дискретных значений измеряемого сигнала. Стробимпульсы, поступившие в распределитель 18, открывают один из его выходов, номер которого равен числу поступивших строб-импульсов, т.е. количеству точек стробирования, заданных уровнем опорного напряжения источника 8.Это состояние распределителя 18 сохраняется до тех нор, пока не произойдет совпадения в одном из элементов И 22 единичных сигналов открытых выходов идентичных позиций распределителей 13 и 18, по мере переключения выходов распределителя 13. Сигнал совпадения соответствующего элемента И 22 через элемент ИЛИ 28 переключает триггер 21, выходной сигнал которого служит признаком конца цикла, передается в блок 11 регистрации и пе 7реводит устройство в исходное состояние. По этому сигналу, в зависимости от программы измерений, кодировние и регистрация либо прекращается, либо цикл повторяется.Включением третьего компаратора ступенчатого напряжения с опорным5 источником (на чертеже не приведен), выходной сигнал сравнения которого определяет момент начала отпирания ключевого элемента в цепи второго распределителя 1 Ь, можно выбирать для 10 кодирования и регистрации любой участок сигнала. При этом будет блокироваться также и поступление части строб-импульсов, начиная с первого из них, с наименьшим шагом по времени относительно начала измеряемого сигнала. Регулирование уровней компарирования может осуществляться автоматически, например, по командам ЦВМ, при включении осциллографа в систему 2 О с ЦВМ.Предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности стробоскопических осциллографов всех типов за счет совмещения во вре мени режимов визуального отражения и автоматической цифровой регистрации измеряемых процессов. Это позволяет выбирать для точного анализа отдельные участки наблюдаемых сигналов, ЗО что повышает эффективное быстродействие аппаратуры регистрации и обработки, данных. АЦП и регистратор при этом могут быть медленно действующими, лишь бы время кодирования не превышало времени запоминания осциллографом дискретного значения. Режим накопления позволяет осуществлять статистический анализ.Формула и з о бр ет ени яСтробоскопический осциллограф с цифровой регистрацией преобразованного сигнала, содержащий стробоско- щ пический преобразователь, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала и входом синхронизатора, выход - с измерительным входом аналого-цифрового преобразовате-. ля и первым входом блока отображения, а второй вход - со вторым входом блока отображения, входом генератора ступенчато изменяющегося напряжения и выходом первого компаратора, второй вход которого подключен к выходу генератора ступенчато изменяющегося напряжения, а первый вход - к выходу генератора пилообразного напряжения, вход которого связан с выходом синхронизатора и цифровой регистра- Щ тор, входом соединенный с выходом.аналого-цифрового преобразователя, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональныхфозможностей, он снабжен вторым компаратором, источником опорного напряжения,тремя распределителями сигналов, двумяруппами элементов И, тремя ключевыми элементами, двумя триггерами уп-.равления, двумя элементами ИЛИ и делителем числа сигналов, вход которогоподключен к выходу и первому входупервого ключевого элемента, первомувходу первого триггера управления,входу сброса второго распределителясигналов и первому входу второго клю"чевого элемента, а выход - к счетному входу первого распределителя сигналов, вход сброса которого связан свходом сброса третьего распределителя сигналов, входом сброса цифровогорегистратора и вторым выходом второго триггера управления, а выход - спервыми входами элементов И первойгруппы, вторые входы которых соединены с выходами второго распределителя сигналов, а выходы с входами первого элемента ИЛИ и вторыми входамиэлементов И второй группы, первыевходы которых подключены к выходамтретьего распределителя сигналов, авыходы - к входам второго элементаИЛИ, выходом связанного с первым входом второго триггера управления, второй вход которого соединен со вторымвыходом первого триггера управленияа первый выход - с первым входомтретьего ключевого элемента, второйвход которого подключен ко второмувходу второго ключевого элемента ивыходу первого компаратора, выходк счетному входу третьего распределителя сигналов, а третий вход - кпервому выходу первого триггера управления, вторым входом связанного с выходом второго компаратора, первыйвход которого соединен с источникомопорного напряжения, а второй вход -с выходом генератора ступенчато изменяющегося напряжения, причем второйвход аналого-циФрового преобразователя подключен к выходу первого зле"мента ИЛИ и третьему входу второгоключевого элемента, выход которогосвязан со счетным входом второго распределителя сигналов, а выход цифрового регистратора соединен со вторымвходом первого ключевого элемента,третий вход которого подключен ковторому выходу генератора ступенчатоизменяющегося напряжения, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1 Рябинин Ю.А. Страбоскопическое осциллографирование.М., Советское радио 1972, с. 226-230.2, Авторское свидетельство СССР 9 658479, 8 01 В 13/02, 1976 (прототип) .илиал ППП Патентф, г. ужгород, ул. Проектная,каз 6897/61 Тираж 732 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Подписноего комитета СССРй и открытийРаушская наб.,д,4/5