Осциллографический измеритель амплитудных параметров электрических сигналов

(19) П 1) 4 8 01 К 13/2 ССРРЫТИЙ щг АНИЕ ИЗОБРЕТЕ(56) Блюосциллогс. 96,Осцил 88.8) 317.3 ин Е.К афы, 1, 182 ограф др Портативные Сов. радио, 197 1-85. Техническое описание.(57) Изобретизмерительноиспользованодействия осцний амплитудла. Цель изо ЗМЕРИТЕЛ ЕКТРИЧЕС РАФИЧЕСКИПАРАМЕТРОВ ится к радиои может бытьения быстроние отн техник для уско ллографи ых харак еских измерееристик,сигнаповышение точ ретен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 7. Бюл. У 3мировский и А.М. Непомн ности измерения - достигается засчет снижения взаимного дрейфа изображений сигнала и нулевого потенциала. Для этого в устройство дополнительно введены сумматор 7, элементыИ 16 и 17, элементы ИЛИ 4 и 18, цифроаналоговый преобразователь 12 ианалого-цифровой преобразователь 15.Кроме того, устройство содержит ключ1, усилитель 2 вертикального отклонения, коммутаторы 3 и 9, оконечныйусилитель 4, электронно-лучевую трубку 5, синхронизатор 6, блоки 8 и 13развертки, усилитель 1 О горизонтального отклонения, блок 11 управления,усилитель 19 подсвета. Блок управления выполнен на микропроцессоре, генераторе тактовых импульсов, блокахзапоминания дешифратора, ключе и интерфейсе, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к радиоиз- мерительной технике и может быть использовано для повышения быстродействия осциллографических измерений амплитудных характеристик сигнала. 5Цель изобретения - повышение точности измерения за счет снижения взаимного дрейфа изображений сигнала и нулевого потенциала.На фиг. 1 представлена структур ная схема предлагаемого осциллографического измерителя амплитудных параметров электрических сигналов; на Фиг. 2 - структурная схема блока управления; на фиг. 3 - диаграммы напряжения. в характерных точках устройства; а в ,форма входного исследуемого) сигнала; 6 - на первом выходе первого блока развертки; О - на втором выходе первого блока разверт ки;- на выходе первого элемента И;- на первом выходе второго блока развертки; е - на выходе второго элемента И; ж - на выходе второго элемента ИЛИ,Устройство содержит ключ 1, усилитель 2 вертикального отклонения, первый коммутатор 3, оконечный усилитель 4, электронно-лучевую трубку 5,синхронизатор 6, сумматор 7, первыйблок 8 развертки, второй коммутатор9, усилитель 10 горизонтального отклонения, блок 11 управления, цифроаналоговый преобразователь 12, второй блок 13 развертки, первый элементИЛИ 14, аналого-цифровой преобразователь 15, первый элемент И 16, второйэлемент И 17, второй элемент ИЛИ 18и усилитель 19 подсвета. 40Блок 11 управления содержит микропроцессор 20, генератор 21 тактовыхимпульсов, оперативный запоминающийблок 22, постоянный запоминающий блок23, дешифратор 24, ключ 25 и интерфейс 26,Первый вход ключа 1 подключен кшине исследуемого сигнала, а второйвходк общей шине. Выход ключа 1соединен с входом усилителя 2 вертикального отклонения, первый выходкоторого подключен к первому входупервого коммутатора 3, Выход первого коммутатора 3 через оконечный усилитель 4 соединен с вертикально отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки 5, Второй выход усилителя 2 вертикального отклонения черезсттттхронизатор 6 подключен к входуттертзого бтток,з Й р.т зтзт Гткп, Псрнт.тй выход первого бттока Я развертки тстединен с первым входом второго коммутатора 9, выход которого через усилитель 10 горизонтального отклоненияподключен к горизонтально отклоняющимпластинам электрбнно-лучевой трубки5, Первый вход сумматора 7 соединенс третьим выходом усилителя 2 вертикального отклонения, а второй входс выходом цифроаналогового преобразователя 2. Вход блока 11 управленияподключен к выходу аналого-цифровогопреобразователя 15; Первый выход блока 11 управления соединен с управляющим входом ключа 1, а второй выход. - с входом цифроаналогового преобразователя 12. Третий и четвертый выходыблока 11 управления подключены к первому и второму входам первОго элемента И 6 соответственно, а пятый выход - к второму входу первого элемента ИЛИ 14, Информационный и адресные выходы микропроцессора 20 соединеныс соответствующими входами оперативного запоминающего блока 22, постоянного запоминающего бт 1 ока 23, дешифратора 24 и интерфейса 26 . Выход "За пись" микропроцессора 20 подключен к соответствующим входам оперативного запоминающего блока 22 и интерфейса 26, а выход "Чтение" - к соответствующим входам постоянного запоминающего блока 23 и интерфейса 26.Первый и второй выходы генератора 21 тактовых импульсов соединены с первым и вторым .тактовыми входами микропроцессора 20 соответственно. Первый и второй выходы дешифратора 24 подключены к управляющим входам оперативного запоминающего блока 22 и 1постоянного запоминающего блока 23 соответственно. Третий выход дешифратора 24 соединен с первым управляющим входом интерфейса 26. Второй управляющий вход интерфейса 26 соединенс выводом ключа 25, другой вывод которого подсоединен к общей шине,Второй информационный вход интерфейса 26 соединен с входом блока 11 управления, а информационный выход,первый, второй и третий управляющиевходы - с вторым, первым, третьим ипятым выходами блока 11 управлениясоответственно, Четвертый выход блока 1 управления подключен к третьему выходу генератора 21 тактовых импульсов,285Устройство работает следующим образом,Исследуемый сигнал, например, ввидс прямоугольных импульсов, наложенных на постоянную составляющую 5сигнала, воздействует на вход устройства (фиг. З,а) и после прохождения ключа 1 усиливается усилителем2 вертикального отклонения, проходитчерез первый коммутатор 3 и оконечный усилитель 4 и поступает на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 5. Одновременносинхронизатор 6 формирует из сигналов, поступающих с второго выходаусилителя 2 вертикального отклоне-" ния, импульсы синхронизации, запускающие первый блок 8 развертки. Пи -лообразные сигналы (фиг. 3,5 ), формируемые первым блоком 8 развертки, 20проходят через второй коммутатор 9,усиливаются усилителем 10 горизон-.тального отклонения и воздействуютна горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 5, Подсвет изображения сигнала в промежутки времени, соответствующие прямому/ходу развертки (фиг. 3,5), осуществляемой первым блоком 8 развертки,производится путем усиления прямоугольных импульсов с второго выхода.первого блока 8 развертки. Эти импульсы через второй элемент ИЛИ 18поступают .на вход усилителя. 19 подсвета и с его выхода воздействуют 35на модулятор электронно-лучевой трубки 5. В результате на экране трубки5 наблюдается изображение формы сигнала. При этом на первом, третьем ипятом выходах блока 11 управления 40установлен логический нуль, которыйвоздействует на управляющие входыключа 1, первого коммутатора 3 (черезпервый элемент ИЛИ 14) и второй коммутатор 9 (через первый элемент И 16)45Микропроцессор 20 периодически считыФвает через интерфейс 26 сигнал ключа25 и проверяет его зчачение, Считывание прекращается, когда сигнал ключа 25 равен напряжению логическогонуля. В этом случае блок 11 управления в соответствии с программой,находящейся в постоянном запоминающем блоке 23, выдает на свой первыйвыход напряжение логической "1". Поступая на управляющий вход ключа 1,этот сигнал переключает последний вположение, при котором на его выходе 380 4имеет место потенциал общей шины, Значение этого потенциала после прохождения усилителя 2 вертикального отклонения и первого коммутатора 3 преобразуется в постоянное напряжение, соответствующее режиму выходного каскада коммутатора 3. Это напряжение поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 15 и цифровой код Х на его выходе считывается микропроцессором 20 в блоке 11 управления. Считывание происходит через второй информационный вход интерфейса 26 и запоминается в оперативном запоминающем блоке 22. При этом в измеренном значении учитывается величина смещения сигнала на экране трубки5 по вертикали.Затем на пятый выход блока 11 управления поступает уровень логической "1", который через первый элемент ИЛИ 14 воздействует на управляющий вход первого коммутатора 3 и подключает к его выходу напряжение с выхода сумматора 7. Это напряжение равно сумме двух составляющих - напряжения, соответствующего вертикальному смещению изображения на экране ЭЛТ (с третьего выхода усилителя 2 вертикального отклонения), и напряжения с выхода цифроаналогового преобразователя 12. Цифровой код 7, полученный в результате преобразования выходного напряжения первого коммутатора 3 аналого-цифровым преобразователем 15, считывается микропроцессором 20 и сравнивается с кодом Х предыдущего преобразования. Если УХ, то код Е, хранящийся.в оперативном запоминающем блоке 22 и поданный на вход цифроаналогового преобразователя 12 через информационный выход интерфейса 26, уменьшается. Если УХ, то код Е увеличивается. Новое значение Е поступает на цифроаналоговый преобразователь 12 и напряжение на выходе сумматора 7 через первый коммутатор 3воздействует на вход аналого-цифро,вого преобразователя 15, Цифровой код на его выходе считывается микропроцессором 20, после чего операция 1сравнения и изменения кода повторяется до тех пор, пока не выполнится соотношение г=Х, В этом случае процесс определения кода Е прекращается, При этом на второй вход первого ком- . мутатора 3 подается постоянное напряжение, равное постоянному напряже 1285380шю на его первом входе, которое соответствует нулевому потенциалу на ходе усилителя 2 вертикального отклонения, Это обеспечивает на экэане трубки 5 иэображение линии, :оответствующей нулевому потенциалу на входе измерителя. Сумматор 7, используется для того, чтобы расположение изображения переменной составляющей сигнала на экране трубки 5 относительно нулевой линии не зависело от вертикального смещения изображения.На следующем шаге программы блок 11 управления устанавливает на своих первом и пятом выходах уровни логического "0",. а на третьем выходе - уровень логической "1". При этом ключ 1 пропускает на свой выход входной исследуемый сигнал (первый вход ключа 1). Импульсы генератора 21 тактовых импульсов с четвертого выхода блока 11 управления проходят через первый элемент И 16 (фиг. З,г) и запускают второй блок 13 развертки (фиг. 3,), Одновременно с этим напряжение с выхода сумматора 7 под ключается через первый коммутатор 3 к входу оконечного усилителя 4, а пилообразное напряжение с первого выхода второго блока 13 развертки через второй коммутатор 9 - к входу усилителя 10 горизонтального отклонения.В паузах между импульсами такто- вого генератора первый коммутатор 3 и второй коммутатор 9 возвращаются в исходное состояние, т.е. пропускают на свои выходы сигнал усилителя 2 вертикального отклонения и сигнал первого блока 8 развертки соответственно. На выходе второго элемента И 17 формируется импульсная последовательность, длительность которой определяется длительностью импульса прямого хода второго блока 13 развертки (фиг. З,е). Эта импульсная последовательность через второй элемент ИЛИ 18 и усилитель 19 подсвета осуществляет подсвет луча на экране электронно-лучевой трубки 5 не только во время прямого хода первого блока 8 развертки, но и в интервале времени, когда импульс прямого хода от первого блока 8 развертки отсутствует (фиг. З,ж),5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Таким образом, импульсный сигнал с четвертого выхода блока 11 управления прерывает индикацию исследуемого сигнала в моменты времени, несинхронные с сигналом, и выводит на экран трубки 5 сигнал, соответствующий нулевому потенциалу на входе. На экране трубки 5 при этом одновременно формируется иэображение исследуемого сигнала и нулевой линии в виде пунктира. Наличие сумматора 7, на первый вход которого подается напряжение смещения усилителя 2 вертикального отклонения, позволяет одновременно смещать изображение сигнала и нулевой линии,Поскольку изображение сигнала периодически прерывается с частотой генератора 21 (четвертый выход блока 11 управления), то за счет несинхронности частот исследуемого сигнала и тактовых импульсов обеспечивается слитность изображения сигнала.Изменение длительности развертки второго блока 3 разверткипозволяет изменять число пунктиров, соответствующих нулевой линии.Микропроцессор 20 периодически считывает сигнал ключа 25 и проверяет его значение. Считывание прекращается, когда сигнал ключа 25 равен напряжению логической единицы, что соответствует выключению рассмотрен-. ного режима. При этом на первый, третий и пятый выходы блока 11 управления поступают уровни логического нуля. Этим обеспечивается исходное состояние, в котором исследуемый сигнал индицируется без нулевой линии.Описанный принцип работы устройства осуществляется путем периодического обращения микропроцессора 20 (фиг. 2) к постоянному запоминающему блоку 23, в котором хранится программа работы устройства, Обращение происходит в виде установки адреса текущей команды на адресной шине (фиг. 2). При этом дешифратор 24 подает команду на включение постоянного запоминающего блока 23. Аналогичным образом происходит обращение микропроцессора 20 к оперативному запоминающему блоку 22 и интерфейсу 26. Формула изобретения 1, Осциллографический измерительамплитудных параметров электрических285380 5 10 15 20 25 35 50 лц палов, содержащий ключ, первыйвход которого подключен к шине исследуемого сигнала, второй вход - кобщей шине, а выход - к входу усилителя вертикального отклонения, первый выход которого через первый коммутатор соединен с входом оконечногоусилителя, выходом подключенного квертикально отклоняющим пластинамэлектронно-лучевой трубки, синхронизатор, вход которого соединен с вторым выходом усилителя вертикальногоотклонения, а выход через первыйблок развертки - с первым входомвторого коммутатора, второй вход которого подключен к первому выходувторого блока развертки, а выход через усилитель горизонтального отклонения, - к горизонтально отклоняющимпластинам электронно-лучевой трубки,усилитель подсвета, выход которогосоединен с модулятором электроннолучевой трубки, и блок управления,первый выход которого подключен куправляющему входу ключа, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерения за счетснижения взаимного дрейфа изображений сигнала и нулевого потенциала,в него введены сумматор, первый ивторой элементы И, первый и второйэлементы ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь,и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединенс выходом первого коммутатора, а выход - с входом блока управления,второй выход которого подключен квходу цифроаналогового преобразователя, третий и четвертый выходы - кпервому и второму входам первого элемента И соответственно, выход которого соединен с управляющим входом второго коммутатора, входом второгоблока развертки, первым входом первого элемента ИЛИ ы первым входомвторого элемента И, второй вход которого подключен к второму выходувторого блока развертки, а выход -к второму входу второго элемента ИЛИ,второй вход которого соединен с вторым выходом первого блока развертки,а выход - с входом усилится.лп подсг 1 ета, при этом первый вход сумматораподключен к третьему выходу усилителя вертикального отклонения, второйвход - к выходу цифроаналоговогопреобразователя, а выход - к второмувходу первого коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходомпервого элемента ИЛИ, второй входкоторого подключен к пятому выходублока управления. 2, Измеритель по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит микропроцессор, генератор тактовых импульсов, оперативный запоминающий блок, постоянный запоминающий блок, дешифратор, интерфейс и ключ, при этом информационный и адресный выходы микропроцессора соединены двунаправленной шиной данных и адресной шиной с соответствующими входами оперативного запоминающего блока, постоянного запоминающего блока, дешифратор и интерфейса, выход"Запись" - с соответствующими входами оперативного запоминающего блокаи интенфейса, выход "Чтение" - с соответствующими входами постоянногозапоминающего блока и интерфейса,первый и второй тактовые входы - спервым и вторым выходами генераторатактовых импульсов соответственно,первый и второй выходы дешифратораподключены к управляющим входам оперативного запоминающего блока и по" стоянного запоминающего блока соответственно, а третий выход - к первому управляющему входу интерфейса, 40 второй управляющий вход которого соединен с выводом ключа, другой вывод которого соединен с общей шиной, второй информационный вход - с входомблока управления, а информационный выход, первый, второй и третий управляющие выходы соединены с вторым,первым, третьим и пятым выходами блока управления соответственно, четвер-.тый выход которого подключен к третьему выходу генератора тактовых импульсов.Король з 7638/4 еское предприяти жго лиг едактор С. П оизводственн Тираж 730ИИПИ Государпо делам из35, Москва,зыкин Корректор Подписноетвенного комитета СССбретений и открытий