Осциллограф

(51)5 6 01 К 13/30 НИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) А,Г,Алексеенко и др, Применение прецизионных аналоговых ИС. М.; "Радио и связь", 1981, с. 22, рис. 1.14 а.Авторское св. СССР М 1599785, кл. 6 01 й 13/30, 1989.(57) Осциллограф относится к измерительной технике и может быть использован для измерения амплитудных и временных параметров сигналовПри работе осциллографа на его экране воспроизводится осциллограмма исследуемого сигнала и яркостная метка на линии осциллограммы, Величина Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в осциллографии.Известна схема уменьшения дрейфа усилителя 11. Однако возможности уменьшения дрейфа ограничены наводками, переходным сопротивлением коммутатора К 1, соединяющего входную шину со входом усилителя.Наиболее близким решением к изобретению является осциллограф 21, содержащий первый и второй коммутаторы, электронно-лучевую трубку, блок развертки, блок синхронизации, первый и второй стробоскопические преобразователи, линию задержки, вольтмер и блок отклонения, вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала, а выход соединен с первым входом первого коммутатора и вторым входом первого стробоскопического преобразователя,сигнала в точке, обозначенной на осциллограмме яркостной меткой, определяется с помощью вольтметра, приизмерении величины импульса определяется разность показаний вольтметра при размещении яркостной метки у основания и на вершине импульса. Однако в связи с дрейфом блока отклонения в интервале времени между моментами отсчета показаний вольтметра результат измерения будет содержать погрешность. Погрешность из-за дрейфа блока отклонения снижается за счет введения в осциллограф коммутаторов, счетчика, линий задержки и стробоскопических преобразователей. Погрешность измерения снижаемся по мере уменьшения временного интервала между моментами измеряемого сигнала, отмеченными яркостными метками на осциллограмме, 1 ил. выход которого подключен ко входу вольтметра и третьему входу первого коммутатора, выход первого коммутатора соединен со вторым входом электронно-лучевой трубки, причем вторые входы первого и второго коммутаторов соединены со вторым выходом блока развертки, шина синхронизации соединена со входом блока синхронизации, выход которого соединен со входом блока развертки и линии задержки, выход линии задержки соединен с первыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей, первый выход блока развертки соединен с первым входом второго коммутатора и вторым входом второго стробоскопического преобразователя, выход второго стробоскопического преобразователя соединен с третьим входом второго коммутатора, выход которого соединен с первым входом электронно-лучевой трубки.55 При работе осциллографа на его экране воспроизводитсяя осциллограмма исследуемого сигнала и яркос ная метка на линии осциллограммы. Величина сигнала в точке, обозначенной на осциллограмме яркостной меткой, определяется с помощью вольтметра, При измерении величины импульса определяется разность показаний вольтметра при размещении яркостной метки у основании и на вершине импульса, Однако в связи с дрейфом блока отклонения в интервале времени между моментами отсчета показаний вольтметра при расположении яркостной метки у основания и на вершине осциллограммы импульса результат измерения будет содержать погрешность, обусловленную дрейфом блока отклонения.Цель изобретения - повышение точности измерений,Поставленная цель достигается тем, что в осциллограф, содержащий блок отклонения, первый и второй коммутаторы, электронно-лучевую трубку, блок развертки, вольтметр, линию задержки, первый и второй стробоскопические преобразователи и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока синхронизации соединен со входами линии задержки и блока развертки, первый выход которого соединен с первым входом второго коммутатора и вторым входом второго стробоскопического преобразователя, а второй выход блока развертки соединен со вторыми входами первого и второго коммутаторов, причем выходы первого и второго коммутаторов соединены соответственно со вторым и первым входами электроннолучевой трубки, вход блока отклонения соединен с шиной измеряемого сигнала, а выход блока отклонения соединен с первым входом первого коммутатора и вторым входом первого стробоскопического преобразователя, выход линии задержки соединен с первыми входами первого и второго стробоскопических преобразователей, введены третий и четвертый коммутаторы, счетчик, вторая, третья и четвертая линии задержки, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой стробоскопические преобразователи, первый и второй переключатели, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами вольтметра, выходы первого, третьего, четвертого и пятого стробоскопических преобразователей подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам первого и второго переключателей и третьего коммутатора, причем выход блока синхронизации подключен ко входам счетчика и второй, третьей и четвертой ли 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ний задержки, выход блока отклонения соединен со вторыми входами третьего, четвертого и пятого стробоскопических преобразователей, выход второй линии задержки соединен с первыми входами третьего и шестого стробоскопических преобразователей, выходтретьей линии задержки соединен с первыми входами четвертого и седьмого стробоскопических преобразователей, выход четвертой линии задержки соединен с первыми входами пятого и восьмого стробоскопических преобразователей, выходы второго, шестого, седьмого и восьмого стробоскопических преобразователей подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам четвертого коммутатора, вторые входы шестого, седьмого и восьмого стробоскопических преобразователей соединены с первым выходом блока отклонения, причем выходы третьего и четвертого коммутаторов соединены с третьими входами соответственно первого и второго коммутаторов, а пятый, шестой, седьмой и восьмой входы третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами счетчика,Ка чертеже изображена блок-схема осциллографа.Осциллограф содержит шину 1 измеряемого сигнала, шину 2 синхронизации, блок 3 отклонения, первый коммутатор 4, вольтметр 5, второй коммутатор 7, электроннолучевую трубку 6, блок развертки 8, блок синхронизации 9, коммутаторы 10, 11, счетчик 12, стробоскопические преобразователи 13 - 20, первая 21, вторая 22, третья 23 и четвертая 24.линии задержки, первый и второй переключатели 25, 26.Осциллограф работает следующим образом. Измеряемый импульс поступает с шины 1 измеряемого сигнала на вход блока 3 отклонения, с выхода которого усиленный и задержанный сигнал поступает на второй вход первого коммутатора 4 и на вторые входы первого 13, третьего 14, четвертого 15 и пятого 16 стробоскопических преобразователей, Преобразованный сигнал с выходов первого 13, третьего 14, четвертого 15 и пятого 16 стробоскопических преобразователей поступает на соответственно первый, второй, третий и четвертый входы третьего коммутатора 10 и первого 25 и второго 26 переключателей, Сигнал с выходов первого 25 и второго 26 переключателей поступает соответственно на первый и второй входы вольтметра 5, Сигнал с выхода третьего 10 коммутатора поступает на третий вход первого коммутатора 4, с выхода которого сигнал поступает на второй вход электроннолучевой 6 трубки.С шины 2 синхронизации синхронизирующий импульс либо измеряемый сигнал поступает на вход блока 9 синхронизации; с выхода которого сформированный импульс сихронизации поступает на входы блока 8 развертки, счетчика 12, первой 21, второй 22, третьей 23 и четвертой 24 линий задержки. При поступлении на вход блока 8 развертки импульса синхронизации на его первом выходе формируется пилообразный импульс разертки, а на втором выходе формируется прямоугольный импульс, причем момент начала пилообразного и прямоугольного импульсов совпадают, а также совпадают моменты окончания пилообразного и прямоугольного импульсов. Пилообразные импульсы с первого выхода блока 8 развертки поступают на первый вход второго коммутатора 7, а также на вторые входы второго 17, шестого 18, седьмого 19 и восьмого 20 стробоскопических преобразователей. Прямоугольный импульс со второго, выхода блкоа 8 развертки поступает на вторые входы первого 4 и второго 7 коммутаторов, При наличии импульсов на вторых входах первого 4 и второго 7 коммутаторов их выходы соединены с первыми входами, а при отсутствии импульсов на вторых входах первого 4 и второго 7 коммутаторов их выходы соединены с третьими входами, Задержанный импульс с выхода первой линии задержки 21 поступает на первые входы первого 13 и второго 17 стробоскопических преобразователей, Задержанный импульс с выхода второй линии задержки 22 поступает на первые входы третьего 14 и шестого 18 стробоскопических преобразователей. Задержанный импульс с выхода третьей 23 линии задержки поступает на первые входы четвертого 15 и седьмого 19 стробоскопических преобразователей. Задержанный импульс с выхода четвертой 24 линии задержки поступает на первые входы пятого 16 и восьмого 20 стробоскопических преобразователей. Сигнал с выходов второго 17, шестого 18, седьмого 19 и восьмого 20 стробоскопических преобразователей поступает соответственно на первый, второй, третий и четвертый входы четвертого 11 коммутатора, с выхода которого сигнал поступает на третий вход второго коммутатора 7. Сигнал с выхода ь коммутатора поступает на первый ктронно-лучевой 6 трубки. После импульса, поступающего на пер д первого 13 второго 17, третьего 1 ртого 15, пятого 16, шестого 18, сед и восьмого 20 стробоскопических п вателей на их10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 выходах удерживается напряжение, которое было на втором входе в момент прихода упомянутого импульса на первый вход. Всчетчике 12 в исходный момент времени вырабатывается сигнал логической "1" на одном из выходов, а на остальных выходах вырабатывается сигнал логического "0". После каждого импульса, поступившего на вход счетчика 12, на его первом, втором,третьем и четвертом выходах вырабатывается логический сигнал, который был на четвертом, первом, втором и третьем выходах до прихода импульса на вход. Сигналы спервого, второго, третьего и четвертого выходов счетчика 12 поступают соответственно на пятый, шестой, седьмой и восьмой входы третьего 10 и четвертого 11 коммутаторов, Третий 10 и четвертый 11 коммутаторы работают следующим образом - при подаче уровня логической "1" на:а) пятый вход обеспечивается подключение только четвертого входа к выходу;б) шестой вход обеспечивается подключение только третьего входа к выходу;в) седьмой вход обеспечивается подключение только второго входа к выходу;г) седьмой вход обеспечивается подключение только второго входа к выходу;д) восьмой вход обеспечивается подключение только первого входа к выходу.Периодически поступающие с выхода блока 9 синхронизации импульсы синхронизации обеспечивают поочередную выработку уровня логической "1" на первом, втором, третьем и четвертом выходах счетчика 12, а это обеспечивает поочередное поступление на третьи входы первого 4 и второго 7 коммутаторов сигналов с выходов следующих пар блоков; соответственно пятого 16 и восьмого 20 стробоскопических преобразователей. соответственно четвертого 15 и седьмого 19 стробоскопических преобразователей, соответствен но третьего 14 и шестого 18 стробоскопических преобразователей, соответственно первого 13 и второго 17 стробоскопических преобразователей, Усиленный и задержанный в блоке 3 отклонения измеряемый сигнал через первый 4 коммутатор поступает на второй вход электронно-лучевой трубки 6 на первый вход которой с первого выхода блока 8 развертки через второй коммутатор 7 поступает пилообразный импульс, что обеспечивает формирование наэкране осциллограммы измеряемого сигнала, В один из моментов времени формирования осциллограммы с выхода первой линии за держки 21 на первые входы первого 13второго 17 стробоскопических преобразова. телей поступает импульс, обеспечивающи удержание на их выходе напряжений, которые имелись соответственно на втором и первом входах электронно-лучевой трубки 6 в момент наличия импульса на выходе первой 21 линии задержки, После окончания формирования осциллограммы выходы первого 4 и второго 7 коммутаторов подключаются к своим третьим входам, к которым периодически, после каждого четвертого импульса синхронизации, подключаются выходы соответствнено первого 13 и второго 17 стробоскопических преобразователей, сигналы с которых поступают соответственно на второй и первый входы электронно-лучевой трубки 6 и образуют на экране первую яркостную метку, находящуюся в том месте осциллограммы измеряемого сигнала, которое формировалось в момент появления импульса на выходе первой линии задержки 21. Перемещение яркостной метки по осциллограмме осуществляется изменением задержки первой линии задержки 21, Аналогичным образом;а) третий 14 и шестой 18 стробоскопические преобразователи со второй 22 линией задержки образуют на экране вторую яркостную метку;б) четвертый 15 и седьмой 19 стробоскопические преобразователи с третьей 23 линией задержки формируют на экране третью яркостную метку;в) пятый 16 и восьмой 20 стробоскопические преобразователи с четвертой 24 линией задержки образуют на экране четвертую яркостную метку.Вторая, третья и четвертые яркостные метки так же, как и первая, находятся на осциллограмме, и их перемещение по осциллограмме обеспечивается изменением задержки соответственно второй 22, третьей 23 и четвертой 24 линий задержки, Величина изменения напряжения на входе блока отклонения 3 между моментами времени, соответствующими моментами формирования тех частей осциллограммы, в которых находятся первая и вторая яркостные метки на экране, равна разности напряжений на выходах первого 13 и третьего 14 стробоскопических преобразователей, деленной на коэффициент К усиления блока 3 отклонения, Разность напряжений на выходах первого 13 и третьего 14 стробоскопических преобразователей измеряется вольтметром 5, для чего выход первого 25 переключателя подключается к своему первому входу, а выход второго 26 переключателя подключается к своему второму входу, Временной интервал между первой и второй метками на экране определяется как разность задержек первой 21 и второй 22 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 линий задержки, Аналогичным образом производится измерение разности напряжений и временного интервала между элементами осциллограммы, где находятся любые две из четырех яркостных меток. Для измерения длительности на уровне 0,5 трепецеидального импульса первую яркостную метку размещают у основания осциллограммы импульса, вторую яркостную метку располагают на вершине осциллограммы импульса, после чего с помощью вольтметра 5 определяют разность напряжений О на выходах первого 13 и третьего 14 стробоскопических преобразователей. Затем; подключив вольтметр 5 к выходам первого 13 и четвертого 15 стробоскопических преобразователей, размещают третью яркостную метку в той точке фронта осциллограммы трапецеидального импульса, где показания вольтметра 5 станут равными О / 2, После этого вольтметр 5 подключается к выходам первого 13 и пятого 16 стробоскопических преобразователей и четвертая яркостная метка размещается в той точке спада осциллограммы трапецеидального импульса, где показания вольтметра 5 станут равными О/2, Длительность на уровне 0,5 трапецеидального импульса равна разности задержек четвертой 24 и третьей 23 линий задержки,Повышение точности обусловлено следующими факторами. Измерение амплитудных и временных параметров измеряемого сигнала у прототипа включает поочередную установку яркостной метки в двух либо четырех областях осциллограммы и снятие каждый раз показаний вольтметра 5 и задержки первой 21 линии задержки, В течение времени проведения измерений в результате дрейфа блок 3 отклонения на его выходе изменяешься постоянная составляющая сигнала, Дрейф осциллограммы вследствие дрейфа блока 3 отклонения у различных осциллографов составляет 5 - 10 размера экрана по вертикали за 1 мин, что равно времени измерений параметров осциллограммы прототипом, У заявленного устройства вольтметр 5 измеряет не потенциал на выходе первого 13 стробоскопического преобразователя относительно корпуса, как имело место у прототипа, а разность потенциалов на выходе двух из следующих стробоскопических преобразователей: первого 13, третьего 14, четвертого 15 и пятого 16 стробоскопических преобразователей, что обеспечивает резкое снижение влияния дрейфа на измеряемый вольтметром 5 результат, Величина дрейфа блока 3 отклонения растет по мере роста10 1730596 40 45 50 55 временного интервала, в течение которогоопределяется дрейф,Формула изобретенияОсциллограф, содержащий блок отклонения, первый и второй коммутаторы, алектронно-лучевую трубку, блок развертки,вольтметр, линию задержки, первый и второй стробоскопические преобразователи иблок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока 10синхронизации соединен со входами линиизадержки и блока развертки, первый выходкоторого соединен с первым входом второго коммутатора и вторым входом второгостробоскопического преобразователя, а 15второй выход блока развертки соединен совторым входами первого и второго коммутаторов, причем выходы первого и второгокоммутаторов соединены соответственносо вторым и первым входами электронно-лучевой трубки, вход блока отклонения соединен с шиноЙ измеряемого сигнала, а выходблока отклонения соединен с первым входом первого коммутатора и вторым входомпервого стробоскопического преобразователя, выход линии задержки соединен с первыми входами первого и второгостробоскопических преобразователей, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерений, введены 30два коммутатора,.счетчик, три линии задержки, шесть стробоскопических преобразователей, два переключателя, выходыкоторых подключены соответственно к первому и второму входам вольтметра, выходы 35 первого, третьего, четвертого и пятого стробоскопических преобразователей подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам первого и второго переключателей и третьего коммутатора, причем выход блока синхронизации подключен ко входам счетчика и второй, третьей и четвертой линий задержки, выход блока отклонения соединен со вторыми входами третьего, четвертого и пятого стробоскопических преобразователей, выход второй линии задержки соединен с первыми входами третьего и шестого стробоскопических преобразователей, выход третьей линии задержки соединен с первыми входами четвертого и седьмого стробоскопических преобразователей, выход четвертой линии задержки соединен с первыми входами пятого и восьмого стробоскопических преобразователей, выходы второго, шестого, седьмого и восьмого стробоскопических преобразователей подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам четвертого коммутатора, вторые входы шестого, седьмого и восьмого стробоскопических преобразователей соединены с первым выходом блоком отклонения, причем выходы третьего и четвертого коммутаторов соединены с третьими, входами соответствнено первого и второго коммутаторов, а пятый, шестой, седьмой и восьмой входы третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами счетчика.1730596 Составитель Л. СорокинаРедактор Т.Орловская Техред М.Моргентал рректор М Бланар аказ 1511 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101