Устройство горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 2 А 119) (1 о 4 С 01 й 13/24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Научно-исследовательский и проектный институт автоматизированныхсистем управления автомобильным транспортом общего пользования(56) Авторское свидетельство СССРУ 125594 1, кл. О 01 К 13/24, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТКЛОНЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА(57) Изобретение относится к цифровойтехнике и может быть использовано,например, в цифровых синтезаторахчастоты. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит генератор 1 эталонной частоты, регулируемый делитель 2 частоты, счетчик 3 импульсов, блоки 4 и 5 сравнения кодов исинхронизации, формирователь 6 импульсов подсвета, усилитель 7 горизонтального отклонения, триггер 8 управления, генератор 9 пилообразногонапряжения и регулируемый эадатчик10 кодов, Введение элемента И 11,элемента ИЛИ 12, коммутатора 13, цифроаналогового преобразователя 17,счетчика 18 импульсов, блока 19 сравнения, управляющих входов 14 и выходов 15 и кодовых выходов 16 позволяетустройству работать в режимах осциллографирования в реальном масштабевремени и воспроизведения из запоминающего устройства, обеспечивает возможность цифрового запоминания дискретиэированных значений исследуемого сигнала в запоминающем устройствес произвольной выборкой и формирование маркера. 1 ил .Изобретение относится к цифровойтехнике и может быть использовано вразличной цифровой аппаратуре, вчастности в цифровых синтезаторахчастоты, электронно-лучевых осциллографах, и является усовершенствованием устройства по авт. св, У 1255941.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей,На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит генератор 1эталонной частоты, регулируемый делитель 2 частоты, счетчик 3 импульсов,блок 4 сравнения кодов, блок 5 синхронизации, формирователь 6 импульсаподсвета, усилитель 7 горизонтального отклонения, триггер 8 управления, генератор 9 пилообразного напряжения, регулируемый задатчик 10 кодов, элемент И 11, элемент ИЛИ 12,коммутатор 13, управляющие входы 14,управляющие выходы 15, кодовые выходы 16, цифроаналоговый преобразователь 17, второй счетчик 18 импульсов,второй блок 19 сравнения кодов.Счетчик 3 импульсов и второй счетчик 18 импульсов имеют одинаковыеразрядность и коэффициент пересчета.При этом выход блока 5 синхронизации соединен с первым входом элемента И 11, второй вход которого подключен к второму управляющему входу14, а выход - к входу установки "1"триггера 8 управления, выход которогосвязан с входом генератора 9 пилообразного напряжения, с первым входомформирователя 6 импульса подсвета,с вторым входом разрешения второгоблока 19 сравнения кодов и с вторымвходом элемента ИЛИ 12, первый входкоторого соединен с третьим управляющим входом 14, а выход - с входами"Сброс" счетчика 3 импульсов и регулируемого делителя 2 частоты, счетныйвход которого подключен к выходу генератора 1 эталонной частоты, а выход, являющийся вторым управляющимвыходом 15, соединен со счетным входом счетчика 3 импульсов.Регулятор коэффициента деления регулируемого делителя 2 частоты взаимно связан с регулятором коэффициентаразвертки генератора 9 пилообразногонапряжения.Выходы разрядов счетчика 3 импульсов соединены с вторым кодовым входом блока 4 сравнения кодов, с первым5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кодовым входом второго блока 19 сравнения кодов и являются первым кодовым выходом 16 устройства, причем выход старшего разряда счетчика 3 импульсов подключен к счетным входам триггера 8 управления и второго счетчика 18 импульсов.Выходы разрядов регулируемого задатчика 10 кодов соединены с первым кодовым входом блока 4 сравнения кодов, выход которого подключен к второму входу формирователя 6 импульса подсвета, к третьему входу которого подключен выход второго блока 19 сравнения кодов, являющийся первым управляющим выходом 15.Первый управляющий вход 14 подключен к четвертому входу формирователя импульса подсветов, к входу "Сброс" второго счетчика 18 импульсов и к первому входу разрешения второго блока 19 сравнения кодов, второй кодовый 1вход которого связан с выходами разрядов второго счетчика 18 импульсов, входом цифроаналогового преобразователя 17 и является вторым кодовым выходом 16 устройства.Выход цифроаналогового преобразователя 17 соединен с первым входом коммутатора 13, второй вход которого подключен квыходу генератора 9 пилообразного напряжения; управляющий вход коммутатора 13 является четвертым управляющим входом 14 устройства, а выход коммутатора 13 связан с входом усилителя 7 горизонтального отклонения.Устройство работает следующим образом.В режиме осциллографирования в реальном масштабе времени в исходном состоянии триггер 8 управления находится в нулевом состоянии, на первом управляющем входе 14 - логический нуль, удерживающий второй счетчик 18 импульсов в сброшенном состоянии, запрещающий сравнение вторым блоком 19 сравнения кодов, на выходе которого присутствует логический нуль, и обеспечивающий функционирование формирователя Ь импульса подсвета в зависимости от двух переменных сигналов с выходов триггера 8 управления и блока 4 сравнения кодов, при этом сигнал с выхода второго блока 19 сравнения кодоз блокируетсяНа втором управляющем входе 14 - логическая единица, разрешающая про 1370572хождение синхроимпульса через элемент задатчиком 1 О кодов, на выходе блока И 11, на третьем управляющем входе 4 сравнения кодов сформируется им 14 - логический нуль, при этом на пульс маркера, в результате чего на входах "Сброс" регулируемого делите- выходе формирователя 6 импульса под 5ля 2 частоты и счетчика 3 импульсов -света появится участок, совпадающий логический нуль, запрещающий счет по временному положению с импульсом импульсов с генератора 1 эталонной маркера, с уровнем напряжения, обесчастоты, непрерывно формирующего им- печивающим интенсивность электроннопульсную последовательность. Гене го луча, отличную от интенсивности ратор 9 пилообразного напряжения на- в остальное время прямого хода разходится в исходном состоянии, его вы- вертки, а на развертке появляется ход соединен коммутатсром 13 с входом маркер - участок с яркостью, отличаусилителя 7 горизонтального откло- ющейся от яркости остальной части нения. На выходе блока 4 сравнения 15 развертки, с положением на развертке, кодов - логическая единица. Формиро- соответствующим временному положению ватель 6 импульса подсвета обеспечи- импульса маркера, Временное положение вает гашение электронного луча - уст- маркера на развертке относительно ее ройство находится в состоянии ожи- начала с высокой точностью задается дания. кодом с помощью регулируемого задатКороткий синхроимпульс, сформиро- чика 1 О кодов, что позволяет произвованный блоком 5 синхронизации, уста- дить точные измерения временных паранавливает триггер 8 управления в сос- метров сигналов путем совмещения мартояние "1". Логическая единица с вы- кера с характерными точками сигнала. хода триггера 8 управления разрешает 25 устройство обеспечивает возможчерез элемент ИЛИ 12 счет регулируе- ность цифрового запоминания дискретимому делителю 2 частоты и счетчику 3 зированных значений исследуемого сигимпульсов, дает разрешение на форми- нала в запоминающем устройстве с прорование генератором 9 пилообразного извольной выборкой. напряжения линейно нарастающего уча- З 0 Дискретизированные значения сигнастка пилообразного напряжения раз- ла можно получать, используя, напривертки и возбуждает формирователь 6 мер, один канал четырехканального импульса подсвета, на выходе которого цифрового запоминающего осциллографа, появляется импульс подсвета. каждый канал которого содержит вход,Пилообразное напряжение усиливает- усилитель устройство амплитудно-им 35Уся усилителем 7 горизонтального от- пульсной модуляции и аналого-цифровой клонения и вместе с импульсом подсве- преобразователь, с выхода которого та обеспечивает формирование времен- код, соответствующий значению сигнаной развертки. ла, подается на шину данных запоминаРегулируемый делитель 2 частоты и 40 ющего устройства, причем аналоговый счетчик 3 импульсов ведут отсчет вре-сигнал поступает с выхода усилителя мени прямого хода развертки, причем в канал вертикального отклонения осрегулятор коэффициента деления обес- циллографа, в составе которого рабопечивает заданную длительность кванта тает предлагаемое устройство. времени на входе счетчика 3 импуль - 45сов. Таким образом, в предлагаемом Коды счетчика 3 импульсов, получаустройстве величина кванта времени емые с первого кодового выхода 16, регулируется. Одновременно регулиру- используются для адресации запоминаю- ется скорость нарастания пилообразно- щего устройства. Для управления устго напряжения на выходе генератора 9 ройством амплитудно-импульсной моду 50пилообразного напряжения за счет вза - ляции, аналого-цифровым преобразоваимной связи регуляторов коэффициента телем и запоминающим устройством исделения и коэффициента развертки, в пользуются импульсы регулируемого дерезультате чего амплитуда пилообраз- лителя 2 частоты, получаемые с второ- ного напряжения для любого положения го управляющего выхода 15. Счетчик 3 регуляторов остается постоянной. импульсов осуществляет счет по срезуКогда в счетчик 3 импульсов запи- импульсов регулируемого делителя 2 шется количество импульсов, соответ- частоты, а по фронту импульсов формиствующее коду, заданному регулируемым руются строб-импульсы, управляющиеустройством амплитудно-импульсной модуляцииИмпульсы управления аналого-цифровым преобразователем и импульсы ИК,управляющие записью в запоминающееустройство, формируются по фронтамимпульсов регулируемого делителя 2частоты, задержанным на величины6 Анп и ьоэц соответственно причем по 10фронту импульса, сформированного регулируемым делителем 2 частоты, формируется строб-импульс, управляющийамплитудно-импульсным модулятором,в результате на выходе амплитудно-импульсного модулятора появляется импульс с амплитудой, равной значениюсигнала на стробируемом участке. Аналого-цифровой преобразователь, запущенный импульсом, сформированным по 20задержанному на сдфронту импульсарегулируемого делителя 2 частоты,преобразует в код амплитуду импульсаамплитудно-импульсного модулятора.Задержка о позволяет исключить переходные процессы иэ аналого-цифрового преобразования.Сигналом Ф полученный код записывается в запоминающее устройство поадресу, заданному кодом на первом З 0кодовом выходе 16Задержка сигналаЯК на снеобходима для завершенияаналого-цифрового преобразования дозаписи.По срезу импульса регулируемогоделителя 2 частоты в счетчик 3 импульсов добавляется счетная единица,на первом кодовом выходе 16 появляется новый код адреса запоминающегоустройства, и процесс записи в эапоминающее устройство продолжается аналогично. Сигнал ЯК может быть сформирован как до, так и после среза импульса регулируемого делителя 2 частоты,45Необходимо, чтобы в соответствии с теоремой Котельникова выполнялось условие:- с --- (1)й 2 Г50 где Г - частота генератора 1 эталонной частоты,Я - коэффициент деления регулируемого делителя 2 частотыГ - верхняя частота, ограничивающая спектр сигнала.Фронт с выхода счетчика 3 импульсов, соответствующий его переполнению, по счетному входу переключает триггер 8 управления в нулевое состояние - закончилось формирование управляющего импульса. Логический нуль с выхода триггера 8 управления прекращает счет импульсов регулируемым делителем 2 частоты и счетчиком 3 импульсов и удерживает их в нулевом состоянии, заканчивает формирование импульса подсвета и прекращает формирование линейно нарастакяцего участка генератором 9 пилообразного напряжения, после чего начинает формироваться спадающий участок. По достиженин пилообразным напряжением исходного значения устройство возвращаетсяв исходное состояние ожидания. В запоминающем устройстве записана при этом последовательность дискретных значений исследуемого сигнала.Так как сумма времени задержки си цикла записи в запоминающеео 39устройство должна быть меньше Н/Е, то для сигналов с полосой частот больше некоторого значения условие (1) не выполняется. В этом случае осуществляют осциллографирование периодических сигналов с преобразованием масштаба времени, В этом режиме устройство работает следующим образом.В исходном состоянии триггер 8 управления находится в нулевом состоянии, запрещая счет регулируемому делителю 2 частоты и счетчику 3 импульсов, формирователь 6 импульсов подсвета обеспечивает гашение электронного луча. На управляющих входах 14- следующие сигналы: на первом входе - логическая единица, разрешакяцая счет второму счетчику 18 импульсов, сравнение второму блоку 19 сравнения кодов и обеспечивающая функционированиеформирователя 6 импульса подсвета взависимости от трех переменных - сигналов с выходов триггера 8 управле-ния, блоков 4 и 19 сравнения кодовна втором входе - единица, разрешающая прохождение синхроимпульса через элемент И 11; на третьем входе - логический нуль на четвертом входе - сигнал, обеспечивающий подключение коммутатором 13 выхода цифроаналогового преобразователя 17 к входу усилителя 7 горизонтального отклонения. Счетчики 3 и 18 импульсов находятся в состоянии "0", на выходе блока 4 сравнения кодов - логическая единица, на выходе второго блока 19 срав.1370572нения кодов - логический нуль по эа- тали. Импульс подсвета подсвечиваетпрету с выхода триггера 8 управления. на экране точку, соответствующую перУстройство находится в состоянии вой выборке исследуемого сигнала.ожиданияИмпульсы регулируемого делителя 255Короткии синхроимпульс, сформиро- частоты подсчитываются счетчиком 3ванный блоком 5 синхронизации, уста- импульсов до переполнения, после ченавливает триггер 8 управления в сос- го триггер 8 управления переходит в11 11тоя ние 1 , в ре э уль т ате чего ра з р е- нулевое состояние , запрещая : счетшает ся счет регулируемому делителю 2 1 О регулируемому делителю 2 частоты ичастоты и счетчику 3 импульсов , ср а в - счетчику 3 импульсов , сравнениене ние второму : блоку 1 9 сравнения к о - второму блоку 1 9 сравнения кодов ,дов и формирование импульса подсвета формирование - формирователю 6 имформирователю 6 импульса подсвета . пульса подсвета , а в о второй счетчикТа к как в исходном состоянии счетчики 1 5 1 8 и йпул ьс о в записывается счетная3 и 1 8 импульсов находятся в оди на ко - единица . при этом в э апоми нающем ус тв ом ( нул евом) состоянии , второй блок р ой с тв е оказывается записанным в ну 1 9 сравнения кодов формирует на пер - левой адрес ди с кр е ти зир о в а н но е э нав ом управляющем выходе 1 5 импульс , ч е ни е сигнала , выбранное во времякоторый возбуждает формирователь 6 20 с т р о б а , сформированного п о фронту имимпульса подсвета и через первый уп- пульса с первого управляющего вых ор авляющий выход 1 5 управляет процес- да 1 5 .с ом дискретизации и э а пи с и в э а и оми- Сформированный с приходом новогонающем устройстве сигнала так же , как сигнала синхрои мпул ьс осуществляетэ то было описано выше для режима р е - 25 новый цикл пересчета, описанный выше ,аль но го времени с управлением имп ул ь - но совпадение кодов происходит теперьс ом регулируемого делителя 2 частоты, после того, ка к счетчик 3 импульсовно адресация запоминающего устройства сосчитает счетную ел и ни цу , т . е . нав режиме с преобразованием масштабавремени осуществляется с второго ко- Зо - позже относительно начала процессадово г о выхода 1 6пересчета по сравнению с предыдущимДлительность импульса на первомпересчетом . Таким образом, временноеуправляющем выходе 1 5, а следовательположение стр оба , осуществляющего выно , и длител ь н ос т ь импульса подсвета ,б орку в о вновь пришедшем на вход осИ 35 циллографа сигнале, автоматическиравны периоду - импульсов регулируеЕ сдвигается относительно начала перемого делителя 2 частоты, так как че- счета, а в запоминающее устройствопо первому адресу записывается энаХ 1рез - в счетчик 3 импульсов запишет- чение сигнала, выбранное по стробу,40,сформированному со сдвигом. Цифроаналоговый преобразователь 17 перемещасчетчиков 3 и 18 импульсов станут не- ет по горизонтали электронный луч вравными (М, - новый коэффициент деле новую точку, соответствующую коду нания частоты регулируемым делителем 2 выходе второго счетчика 18 импульсов,частоты, соответствующий сигналу с 45 обеспечивая таким образом точечноеболее широкой полосой частотолее широкой полосой частот),отображение на экране дискретизироРасшиРенный импУЛЬС с выхода ам- ванных значений сигнала. С новым пеплитудно-импульсного модулятоРа пода- реполнением счетчика 3 импульсов зают на вход канала вертикального от- канчивается очередной цикл пересчета,1клонения осциллографа, в составе ко- а во второй счетчик 18 импульсов до 50торого работает предлагаемое уст- бавляется счетная единица. Описанныйроиство. процесс продолжается аналогично. ТакЦифроаналоговый преобразователь 17 как разрядность и коэффициент перепреобразует код с выхода второго счета и счетчиков 3 и 18 импульсовсчетчика 18 импульсов в напряжение, 5 одинаковы, в каждом состоянии второгокоторое усиливается усилителем 7 го- счетчика 18 импульсов совпадениеризонтального отклонения и определя- кодов происходит один раз, причем ет на экране положение простробиро- к моменту переполнения второго счет- ванного участка сигнала по горизон- чика 18 импульсов по всем и адресам5 шагом в. Так как каждая новая выборка берется из вновь пришедшего сигнала, временное расстояние между соЪЦ седними выборками равно Т + , где 10 Т - период исследуемых сигналов. Совокупность же дискретизированных значений сигнала позволяет воссоздать сигнал непосредственно на экране или иэ запоминающего устройства так же, как и в случае дискретизации с. шагом МТаким образом в устройстве осуЭществляется преобразование масштаба 20 времени с коэффициентом преобразова 25 Именьше Т + - . Таким образом эта1 сумма увеличилась на Т по сравнению с разверткой в реальном масштабе вре мени, что и позволяет исследовать сигналы с большей полосой частот.В режиме воспроизведения из запоминающего устройства устройство работает следующим образом.35В исходном состоянии на управляющих входах 14 - следующие сигналы: на первом входе - логический нуль, запрещающий счет второму счетчику 18 импульсов, сравнение - второму блоку 19 сравнения кодов и обеспечивающий функционирование формирователя 6 импульса подсвета в зависимости от двухспеременных - сигналов с выхода триггера 8 управления и блока 4 сравнения 45 кодов, сигнал с выхода второго блока 19 сравнения кодов при этом блокируетсяф на втором входе - лбгический нуль, блокирующий прохождение синхроимпульсов, на третьем входе - логическая единица, постоянно разрешающая счет регулируемому делителю 2 ча" стоты и счетчику 3 импульсов, на четвертом входе - сигнал, обеспечивающий подключение выхода генератора 9 пилообразного напряжения к входу усилителя 7 горизонтального отклонения. На выходе блока 4 сравнения кодов - логическая единица, на выходе в запоминающее устройство последовательно записываются дискретизированные значения сигнала, выбранные с Тсния - + 1, В этом режиме сумма вреБ,мени задержки 7,.цикла записи взапоминающее устройство должна быть второго блока 19 сравнения кодовлогический нуль.Осуществляя непрерывный счет,счетчик 3 импульсов при переполнениипоочередно переключает по счетномувходу триггер 8 управления в нуль ив единицу, причем с переключением всостояние "1" возбуждается Формирователь 6 импульса подсвета, а генератор 9 пилообразного напряжения начинает формировать линейно нарастающий участок пилообразного напряжения,в результате чего формируется развертка,Коды счетчика 3 импульсов с первого управляющего выхода 16 поступаютна адресную шину запоминающего устройства. Ло фронтам импульсов регулируемого делителя 2 частоты с второгоуправляющего выхода 15 формируютсясигналы РВ, управляющие чтением кодовиз адресуемых ячеек запоминающегоустройства в буферный регистр. Кодыиэ буферного регистра подаются нацифроаналоговый преобразователь, преобразуются в напряжение, которое подается в канал вертикального отклонения и, отклоняя электронный лучпо вертикали, создает изображениеразвернутого си нала. Таким образомпроисходит воспроизведение сигналов,записанных как в режиме реальноговремени, так и в режиме с преобразованием масштаба.При переключении триггера 8 управ.ления в "0" формирователь 6 импульсаподсвета обеспечивает гашение электронного луча, генератор 9 пилообразного напряжения формирует спадающийучасток до возвращения в исходноесостояние. Регулируемый делитель 2частоты и счетчик 3 импульсов в этомслучае отсчитывают интервал временимежду прямыми ходами развертки, который равен длительности прямого хода.Воспроизведение сигнала из запомичающего устройства можно осуществлять при новом положении регуляторакоэффициентов деления и развертки,наиболее удобном в каждом конкретномслучае .В режимах осциллографирования спреобразованием масштаба времени ивоспроизведения иэ запоминающего устройства устройство обеспечивает формирование маркера так же, как это было описано для режима реального времени,12 1370572 Состанитель В. Григорьевский Техред А.Кравчук Корректор О.Кундрик Редактор А.Маковская Заказ 415/45 Тираж 772 ВНИИПИ Государстненного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москна, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Произнодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Проектная, 4 Формула изобретенияУстройство горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа по авт. сн. У 1255941, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью5 расширения функциональных возможностей, в него введены элемент И, элемент ИЛИ, коммутатор, управляющие входы, упранляющие выходы, кодовые выходы, цифроаналогоный преобразователь и вторые счетчик импульсов и блок сравнения кодов, первый кодовый вход которого соединен с первым кодовым выходом устройства и выходами 15 разрядов первого счетчика импульсов, выход соединен с третьим входом фор-, мирователя импульса подсвета и с первым управляющим выходом, второй кодовый вход второго блока сравнения сое динен с выходами разрядов второго счетчика импульсов, с входом цифроаналогового преобразователя и с вторым кодовым выходом, первый вход разрешения - с входом Сброс " второго 25 счетчика импульсов, четвертым входом формиронателя импульсов подсвета и первым упранляющим входом, а второй нход разрешения - с выходом триггерауправления, входом генератора пилообразного напряжения, первым входомформирователя импульса подсвета ивторым входом элемента ИЛИ, первыйвход которого является третьим управляющим входом устройства, а выход соединен с входами "Сброс" регулируемого делителя частоты и первого счетчика импульсов, первый вход элемента Исоединен с выходом блока синхронизации, второй вход является вторым управляющим входом, а выход соединен снходбм установки единицы триггера управления, первый вход коммутатора соединен с выходом цифроаналоговогопреобразователя, второй .вход - с выходом генератора пилообразного напряжения, выход - с входом усилителягоризонтального отклонения, а входупранления является четвертым управляющим входом, счетный вход второгосчетчика импульсов подключен к выходустаршего разряда первого счетчика импульсов, а ныход регулируемого делителя частоты является вторым управляющим выходом устройства