Осциллографическое устройство для измерения длительности одиночного сигнала

 

ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ОДИНОЧНОГО СИГНАЛА, содержащее канал предварительного усиления, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала , запоминающую электронно-лучевую трубку, сигнальные пластины которой соединены с выходами усилителя вертикального отклонения, a временные пластины - с выходами усилителя горизонтального отклонения, вход которого соединен с первым выходом блока развертки, отличающееся тем, что, с цельюг повьшения надежности и производительности измерений при воспроизведении сигнала с использованием кратных разверток, оно снабжено блоком формирования уровня, модулятором, электронным коммутатором , умножителем частоты, блоком регистрации и селектором-формирователем , первый вход которого соединен с первым входом блока регистрации, входом блока формирования уровня, выходом канала предварительного усиления и первым сигнальным входом электронного коммутатора, второй вход - с вторым выходом блока разг вертки, первый выход - с вторым входом блока регистрации и входами (Л умножителя частоты и блока развертки, a второй выход - с управляювдим входом электронного коммутатора, выход которого соединен с входом усилите- . ля вертикального отклонения, a второй сигнальный вход - с выходом модулятора, сигнальный вход которого соединен с выходом блока формировасо ния уровня, a управляющий вход - с СП третьим входом блока регистрации О и выходом умножителя частоты. ел

Is !

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,Я0„„109507

y g С 01 R 13/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

r,Ф . . я я я

Мйа,с ь,,(r 1я (21) 3472981/18-21 (22) 16.07.82 (46) 30.05.84. Бюл. М 20 (72) .А.Н. Баженов, В.Д. Синдеев и Т.П. Беличенко (71) Харьковский политехнический институт им. В.И. Ленина (53) 621.317 755(088.8) (56) 1. Новопольский В.А. Электроннолучевой осциллограф. М., "Энергия", 1969, с. 30.

2. Техническое описание к осцилло", графу универсальному запоминающему

С 8-13, СССР, 1981 (прототип) . (54)(57) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ОДИНОЧНОГО СИГНАЛА, содержащее канал предварительного усиления, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, запоминающую электронно-лучевую трубку, сигнальные пластины которой соединены с выходами усилителя вертикального отклонения, а временные пластины — с выходами усилителя горизонтальног0 отклонения, вход которого соединен с первым выходом блока развертки„ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и производительности измерений при воспроизведении сигнала с использованием кратных разверток, оно снабжено блоком формирования уровня, модулятором, электронным коммутатором, умножителем частоты, блоком регистрации и селектором-формирователем, первый вход которого соединен с первым входом блока регистрации, входом блока формирования уровня, выходом канала предварительного усиления и первым сигнальным входом электронного коммутатора, второй вход — с вторым выходом блока развертки, первый выход — с вторым вхо- Я дом блока регистрации и входами умножителя частоты и блока развертки, а второй выход — с управляющим входом электронного коммутатора, выход которого соединен с входом усилителя вертикального отклонения, а второй сигнальный вход — с выходом

Ояея модулятора, сигнальный вход которого соединен с выходом блока формирова- С ния уровня, а управляющий вход — с CO третьим входом блока регистрации СД и выходом умножителя частоты, С0

1095075

20 ния (2) .

Недостатками известного устройства являются низкие надежность и производительность измерений при воспроизведении сигнала с использованием кратных разверток, обусловленные неоднозначной оценкой значений параметров, участвующих в измерении временного интервала, Цель изобретения — повышение надежности и производительности измерений при воспроизведении сигнала с использованием кратных разверток.

Поставленная цель достигается тем, что осциллографическое устройство для измерения длительности одиночного сигнала, содержащее ка- 55 нал предварительного усиления, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, запоминающую электронИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения временных характеристик фотозатворов.

Известно осциллографическое устройство для измерения длительности одиночного сигнала, содержащее каналы вертикального и горизонтального отклонения, электронно-лучевую трубку и калибратор длительности 51). 10

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что все измерения временного интервала производятся на участке в пределах одной длины 15 хода луча развертки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является осциллографическое устройство для измерения длительности одиночного сигнала, содержащее канал предварительного усиления, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а выходы †. с входами блока синхронизации и входами линии задержки, 25 выходы которой соединены с входами усилителя вертикального отклонения, выходами соединенного с сигнальными пластинами электронно-лучевой трубки, временные пластины которой соединены щ с выходами усилителя горизонтального отклонения, входом соединенного с первым выходом блока развертки, вход которого соединен с выходом блока синхронизации, а второй вы- 35 ход — с входами усилителя подсвета и выходом блока задержки, калибратор амплитуды и времени и блок управлено-лучевую трубку, сигнальные пластиHbI которой соединены с выходами усилителя вертикального отклонения, а временные пластины — с выходами усилителя горизонтального отклонения, вход которого соединен с первым выходом блока развертки, снабжено блоком формирования уровня, модулятором, электронным коммутатором, умножителем частоты, блоком регистрации и селектором-формирователем, первый вход которого соединен с первым входом блока регистрации, входом блока формирования уровня, выходом канала предварительного усиления и первым сигнальным входом электронного коммутатора, второй вход — с вторым выходом блока развертки, первый выход — с вторым входом блока регистрации и входами умножителя частоты и блока развертки, а второй выход — с управляющим входом электронного коммутатора, выход которого соединен с входом усилителя вертикального отклонения, а второй сигнальный вход — с выходом модулятора, сигнальный вход которого соединен с выходом блока формирования уровня, а управляющий вход — с третьим входом блока регистрации и выходом умножителя частоты.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы, на фиг. 3 — условия изображения исследуемого сигнала на экране ЗЭЛТ.

Устройство состоит из канала 1 предварительного усиления, шины 2 исследуемого сигнала, запоминающей электронно-лучевой трубки (ЗЭЛТ) 3, усилителя 4 вертикального отклонения, усилителя 5 горизонтального отклонения, блока 6 развертки, блока 7 формирования уровня, модулятора 8, электронного коммутатора 9, умножителя 10 частоты, блока 11 регистрации и селектора-формирователя 12.

Вход канала 1 предварительного усиления соединен с шиной 2 исследуемого сигнала, сигнальные пластины запоминающей электронно-лучевой трубки 3 соединены с выходами усилителя

4 вертикального отклонения, а временные пластины — с выходами усилителя 5 горизонтального отклонения, вход которого соединен с первым выходом блока 6 развертки.

075 з 1095

Первый вход селектора-формирователя 12 соединен с первым входом блока

11 регистрации, входом блока 7 формирования уровня, выходом канала I предварительного усиления и первым сигнальным входом ." ктронного коммутатора 9, второй вход — с вторым выходом блока 6 развертки, первый выход — с вторым входом блока 11 регистрации и входами умножителя 10 частоты10 и блока 6 развертки, а второй выход — с управляющим входом электронного коммутатора 9, выход которого соединен с входом усилителя 4 вертикального отклонения, а второй сигналь-5 ный вход — к выходу модулятора 8, сигнальный вход которого соединен с выходом блока 7 формирования уровня, а управляющий вход — с третьим входом блока 11 регистрации и выходом ц умножителя 10 частоты.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии сигнальные пластины запоминающей ЭЛТ 3 через 25 усилитель 4 вертикального отклонения, электронный коммутатор 9, канал 1 предварительного усиления связаны с шиной 2 исследуемого сигнала.

Блок 6 развертки не работает. Перед щ подачей на вход устройства исследуемого сигнала устанавливаются коэффициенты уровня измерения К у и масштабирования маркеров коррекции

К соответственно в блоке 7 формиро35 вания уровня и в умножителе 10 частоты.

Исследуемый одиночный сигнал (фиг. 2 с1) усиливается в канале 1 предварительного усиления до ампли- 40 туды, удобной для наблюдения на экране, затем через электронный коммутатор 9 подается на усилитель 4 вертикального отклонения, в котором задерживается и преобразуется в пара-45 фазное напряжение, воздействующее на сигнальные пластины запоминающей ЭЛТ 3. На экране ЭЛТ 3 воспроизводится изображение сигнала и уровень измерения с маркерами 50 (фиг. 2 О), определяется длительность периода развертки Тр и число кратности р по работе блока 6 развертки и вычисляется результат измерения 1 в блоке 11 регистрации.

Одновременно с выхода канала 1 предварительного усиления снимается часть сигнала и подается на первый вход селектора-формирователя 12, который выделяет импульс запуска, соответствующий началу прихода сигнала (фиг. 2 2 ). Этот импульс запускает генератор блока 6 развертки, пилообразное напряжение которого преобразуется в усилителе 5 горизонтального отклонения в парафазное и подается на временные пластины запоминающей ЭЛТ 3. Амплитуда колебаний пилообразного напряжения устанавливается такой, чтобы полученное изображение сигнала по горизонтали было удобно для наблюдения.

После первого периода работы генератора с второго выхода блока 6 развертки снимается импульс, соответствующий концу времени восстановления генератора (фиг. 2 О ). Этот импульс поступает на второй вход селектора-формирователя 12, проходит его и повторно запускает генератор блока 6 развертки, очередное пилообразное напряжение которого продолжает воспроизводить сигнал. В дальнейшем работе блока 6 развертки переходит в кратный сигнал режим (фиг. 2 A ), вследствие чего изображение исследуемого сигнала разделяется кратным числом периодов развертки и по частям накладывается на экран.

Перед окончанием исследуемого сигнала блок 7 формирования уровня, вход которого соединен с выходом канала 1 предварительного усиления, запоминает в расширителе импульсов постоянное напряжение, равное амплитуде сигнала Я и делит ее на коэффициент уровня Ку до значения

Я/ К (фиг. 2a).

В умножителе 10 частоты, на вход которого с первого выхода селектораформирователя 12 подаются импульсы с частотой, равной частоте импульсов запуска развертки )/Тг,производится умножение частоты на коэффициент масштабирования маркеров Кр.

По окопчании исследуемого сигнала селектор-формирователь 12 подготавливает дополнительную связь между своими вторыми выходом и входом.

Очередной импульс (фиг. 2 Ь ), соответствующий концу работы блока 6 развертки, проходит на выходы селектора-формирователя 12 и одновременно по управляющему входу переключает сигнальные входы электронного комму1095075 татора 9 и однократно запускает блок

6 развертки. Этот же импульс блокирует первый вход и выходы селектораформирователя 12, исключая ложные срабатывания.

Этим этапом заканчивается работа, блока 6 развертки в кратном режиме, r= после чего он переходит в режим однократной работы, в котором воспроизводит изображение уровня измерения. После окончания режима однократной работы блок 6 развертки выделяет импульс, который приводит селектор-формирователь 12 в исходное состояние.!

О!

При воспроизведении исследуемого . сигнала длительность периода развертки устанавливается так, чтобы иа экране концы боковых ветвей (Фиг. 3, точка 13) были неразрывными до их пересечения в точке 14 (фиг. 3), а пересечение совмещалось с уровнем

35 измерения длительности исследуемого сигнала, при этом справедливы два

=Т (1)

И р К- ; - Р) 40 где — длительность измеряемого

И временного интервала сигнала, ТР— длительность периода раз45 вертки; — число кратности периода развертки измеряемому интервалу, К вЂ” число кратности периода развертки полной длительности

50 исследуемого сигнала.

Блок 11 регистрации фиксирует числовое значение периода развертки

1р по импульсам запуска блока 6 развертки, приходящим с селектора55 форми!5ователя 12 и в течение действия исследуемого сигнала подсчитывает число кратности К..

Напряжение, соответствующее уровню измерения, с выхода блока 7 подается в модулятор 8, модулируется

20 маркерами коррекции, приходящими с умножителя 10 частоты, и через электронный коммутатор 9 и усилитель

4 вертикального отклонения поступает на сигнальные пластины запоминаю25 щей ЭЛТ 3, на экране которой воспроизводится уровень измерения с марке-

1 рами.

Результат измерения временного интервала вычисляется в блоке 11 регистрации по формуле ь = Tp (к-)) (31

В случае, если трудно совместить пересечение с уровнем измерения, производится подсчет числа маркеров коррекции М к (фиг. 3), входящих в корректировочный отрезок, отсекаемый боковыми ветвями сигнала на уров-. не измер»ения, определение знака отрезка по его расположению относительно пересечения и ввод этих результатов в блок 11 регистрации. Импульсы с частотой следования маркеров коррекции с выхода умножителя 10 частсты поступают на блок l1 регистрации, где фиксируется длительность периода следования импульсов М - тР. К 4 (4) где р — длительность интервала между маркерами;

Км — коэффициент масштабирования маркеров коррекции;

Tp — длительность периода развертки.

Коэффициент масштабирования маркеров коррекции Км выбирается таким, чтобы было удобно наблюдать маркеры и их подсчитывать. Временные интервалы между маркерами заранее не устанавливаются и не измеряются.

В блоке 11 регистрации вычисляется корректировочный отрезок ь1К, который вводится в результат измерения

«к=+(<м к 1. ®

Блск l l регистрации производит вычисления по формуле

Ъ„= Тр (К- ((— — — ) () из которой следует, что на результат вычислений, при М) =О, влияет только правильная оценка длительности периода развертки Òð и числа кратности К.

В случае, если ()(,1 0, то вес значения корректировочного отрезка уменьшается в (К вЂ” 1) раз.

Устройство позволяет производить измерения временного интервала одиночного сигнала непосредственно по временным параметрам блока развертки, что исключило неоднозначность в определении результата измерения. Экран

1095075 запоминающей ЭЛТ 3 при этом используется как индикатор, на котором регистрируется изображение сигнала качественно. Уровень измерения временного интервала не зависит от ко- 5 лебаний амплитуды сигнала, так как ои изменяется пропорционально ей.

Иэображение устанавливается удобным цля наблюдения и его размеры не оказывают влияния на количественные

1О

1 характеристики сигнала,т.е. на результаты измерения длительности сигнала. Кроме того, на результаты измерений не оказывает влияние уход луча во времени по экрану, обусловленный изменением чувствительности трубки, дрейфом нуля и изменением коэффициентов усиления в блоках отклоняющих систем.

Устройство позволяет повысить надежность, достоверность и производительность измерений временного интервала при воспроизведении исследуемого сигнала с помощью кратных раэверток. и!ы

1095075 фылыад ЯПП юПетеыт г. Уагород, ул. Проектыая, 4

Фиг.2

3НИИНИ

Тираж 711

Заказ 3586/25

Поддисное