Электронно-лучевой осциллограф

 

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ОСЦИЛЛОГРАФ , содержащий блок входных сигналов , первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход - с выходом калибратора амплитуды и длительности, а выход с входом второй линии задержки и входом блока измерения длительности исследуемого сигнала, выход которого соединен с входом блока управления, первым выходом соединенного с входом блока индикации длительности развертки , предварительный усилитель, выход которого соединен с входом первой линии задержки и входом блока синхронизации, выходом соединенного с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом усилителя горизонтального отклонения, выходом соединенного с горизонтально отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки, вертикально отклонякнцие пластины которой соединены с выходом усилителя вертикального отклонения, входом соединенного с выходом первой линии задержки, К электрически управляемых линий задержки канала растяжения и К блоков согласования канала растяжения, причем выход первой электрически управляемой линии задержки канала растяжения соединен .через первый блок согласования канала растяжения и ряд попарно последо вательно включенных электрически управляемых линий задержки и блоков согласования канала растяжения с входом К-й электрически управляемой линии задержки канала растяжения, выход которой соединен с входом К-го блока . согласования канала растяжения , отличающийся тем, что, с целью обеспечения широкого диапазона длительностей повторяквдихся и неповторякацихбя импульсных сигналов и автоматической уста новки их временного масштаба, он снабжен первым и вторым блоками переключения каналов, К электрически управляемыми линиями задержки канала сжатия, К блоками согласования t канала сжатия, 2К блоками ключей, входы которых соединены с 2К выходами блока управления, а выход - с управляющими входами электрически управляемых линий задержки каналов растяжения и сжатия, причем первый выход первого блока переключения каналов соединен с входом первой электрически управляемой линии задержки канала растяжения, первый вход - с выходом второй линии задержки, второй выход - с входом первой электрически управляемой линии задержки канала сжатия, а второй вход - с вто- . рым выходом блока управления и вторым входом второго блока переключения каналов, первый вход которого соединен с выходом К-го блока согласования канала растяжения, третий вход - с выходом К-го блока согласования канала сжатия, а выход - с входом предварительного усилителя, причем выход первой электрически управляемой линии задерж1си канала сжатия соединен через первый блок согласования канала сжатия и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий задержки и блоков согласовантия канала сжатия с входом К-й электрически уп

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН.1(50 6 01 В 13/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3553207/18-21 (22) 17.02.83 (4б) 07.10.84. Вюл, 9 37 (72) P. — Â.Ï.Ïoöþc и И.А.Найденова (71) Вильнюсский инженерно-строительный институт (53) б21.317 ° 755 (088.8) (56) 1.Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. М., Энергия, 1975, с. 579-581.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3553210, кл.G 01 R 13/20, 1983. (54)(57) ЭЛЕКТРОННΠ†ЛУЧЕВ ОСЦИЛЛОГРАФ,содержащий блок входных сигналов, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход — с выходом калибратора амплитуды и длительности, а выход— с входом второй линии задержки и входом блока измерения длительности исследуемого сигнала, выход которого соединен с входом блока управления, первым выходом соединенного с входом блока индикации длительности развертки, предварительный усилитель, выход которого соединен с входом первой линии задержки и входом блока синхронизации, выходом соединенного с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом усилителя горизонтального отклонения, выходом соединенного с горизонтально отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходом усилителя вертикального отклонения, входом соединенного с выходом первой линии задержки, К электрически управляемых линий задержки канала растяжения и К блоков согласования канала растяжения, причем выход первой электрически управляемой линии задержки канала растяжения соединен ,через первый блок согласования канала растяжения и ряд попарно последо„„su„„3117536 вательно включенных электрически

t управляемых линий задержки и блоков согласования какала растяжения с вхо дом К-й электрически управляемой линии задержки канала растяжения, выход которой соединен с входом К-го блока . согласования канала растя>кения, отличающийся тем, что, с целью обеспечения широкого диапазона длительностей пов торяющихся и неповторяынцихдя импульс ных сигналов и автоматической установки их временного масштаба, он снабжен первым и вторым блоками переключения каналов, К электрически управляемыми линиями задержки канала сжатия, К блоками согласования канала сжатия, 2К блоками ключей, входы которых соединены с 2К выходами блока управления, а выход — c управляющими входами электрически управляемых линий задержки каналов растяжения и сжатия, причем первый выход первого блока переключения каналов соединен с входом первой электрически управляемой линии задержки канала растяжения, первый вход — с выходом второй линии задержки, второй выход — с входом первой электрически управляемой линии задержки канала сжатия, а второй вход — c вто- . рым выходом блока управления и вторым входом второго блока переключения каналов, первый вход которого соединен с выходом К-ro блока согласования канала растяжения, третий вход — с выходом К-го блока согласования канала сжатия, а выход - с входом предварительного усилителя, причем выход первой электрически управляемой линии задержки канала сжатия соединен через первый блок согласования канала сжатия и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий saдержки и блоков согласования кана.па сжатия с входом К-й электрически уп11175З6 равляемой линии задержки канала сжатия, выход которой соединен с входом

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах наблюдения и исследования импульсных сигналов. 5

Известен электронно-лучевой осциллограф, содержащий формирователь запусканицих импульсов, выходом соединенный с первым входом временного селектора и с первым входом генератора развертки, первый выход которого соединен с входом усилителя горизонтального отклонения, второй выход — с первыми входами блоков увеличения и уМеньшения длительности развертки и вторым входом временного селектора, выход которого соединен с входом счетчика импульсов, первый выход которого соединен с вторым входом блока уменьшения длительности развертки, а второй выход — с вторым входом блока увеличения длительности развертки, причем выходы блоков уменьшения и увеличения длительности развертки соединены с входами пересчетного блока управления длительностью развертки, выходами соединенного с входами блока цифрового отсчета и через реле с управляющими входами генератора развертки $13.

Недостатками этого устройства ЗО являются узкая полоса пропускания, низкая чувствительность, невозможность автоматизации процесса измерения в случае исследования неповторяющихся сигналов, а также сложность подключения устройств цифровой обработки широкополосных сигналов из-за автоматизации установления лишь горизонтального масштаба изображения на экране, а не длительности самого сигнала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электронно-лучевой осциллограф, содержащий блок входных сигналов, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход— с выходом калибратора амплитуды и длительности, а выход — с входом второй линии задержки и входом блока 5О измерения длительности исследуемого сигнала, выход которого соединен с входом блока управления, предварительный усилитель, выход которого соединен с входом первой линии за- ц5 держки и входом блока синхронизации, К-го блока согласования канала сжатия. выходом соединенного с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом усилителя горизонтального отклонения, выходом соединенного с горизонтально отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходом усилителя вертикального отклонения, входом соединенного с выход м первой линии задержки, К электрически управляемых линий задержки и канала растяжения и К блоков согласования канала растяжения, причем выход первой электрически управляемой линии задержки канала растяжения соединен через первый блок согласования канала растяжения и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий задержки и блоков согласования канала растяжения с входом К-й электрически управляемой линии задержки канала растяжения, выход которой соединен с входом К-ro блока согласования канала растяжения, выходом соединенного с входом предварительного усилителя, причем третий выход блока управления соединен с управляющим входом блока входных сигналов, второй выход — c входом генератора пилообразного напряжения, первый выход — с входом блока индикации длительности развертки, а К дополнительных выходов с входами блоков управляющих напряжений. выходы которых соединены с управляющими входами электрически управляемых линий задержки, причем вход первой электрически управляемой линии задержки соединен через вторую линию задержки с выходом блока входных сигналов 423.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает широкий диапазон длительностей повторяющихся и неповторянкцихся исследуемых импульсных сигналов и автоматическую установку их временного масштаба.

Цель изобретения — обеспечение широкого диапазона длительностей повторяющихся и неповторяницихся импульсных сигналов и автоматической установки их временного масштаба.

Эта цель достигается тем, что электронно-лучевой осциллограф, со- . держащий блок входных сигналов, первый вход которого соединен с шиной

1117536 исследуемого сигнала, второй вход— с выходом калибратора амплитуды и длительности, а выход - с входом второй линии задержки и входом блока измерения длительности исследуемого сигнала, выход которого соединен с входом блока управления, первым выходом соединенного с входом блока индикации длительности развертки, предварительный усилитель, выход которого соединен с входом первой линии задержки и входом синхронизации, выходом соединенного с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом усилителя горизонтального отклонения, выходом соединенного с горизонтально 5 отклоняющими пластинами электроннблучевой трубки, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходом усилителя вертикального отклонения, входом соединенного с вы- 20 ходом первой линии задержки, К электрически управляемых линий задержки канала растяжения и К блоков согласования канала растяжения, причем выход первой электрически управляемой 25 линии задержки канала растяжения соединен через первый блок согласования канала растяжения и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий задержки и блоков согласования канала растяжения с входом К-й электрически управляемой линии задержки канала растяжения, выход которого соединен с входом К-го блока согласования канала растяжения, снабжен первым и вторым блоками переключения каналов, К электрически управляемыми линиями задержки канала сжатия, К блоками согласования канала сжатия, 2К блоками ключей, входы которых соединены с 2К выхода- 40 ми блока управления, а выход — с управляющими входами электрически управляемых Линий задержки каналов растяжения и сжатия, причем первый выход первого блока переключения ка- 45 налов соединен с входом первой электрически управляемой линии задержки канала растяжения, первый вход — с выходом второй линии задержки, второй выход — с входом первой электричес- g0 ки управляемой линии задержки канала сжатия, а второй вход — с вторым выходом блока управления и вторым входом второго блока переключения ка- налов, первый вход которого соединен с выходом К-го блока согласования канала растяжения, третий вход — с выходом К-го блока согласования канала сжатия, а выход — с входом предварительного усилителя, причем выход первой электрически управляемой линии60 задержки канала сжатия соединен через первый блох согласования канала сжатия и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий задержки и блоков согласования 65

4 канала сжатия с входом К-й электрически управляемой линии задержки канала сжатия, выход которой соединен с входом К-ro блока согласования канала сжатия.

На чертеже представлена структурная схема устройства. устройство состоит из блока 1 входных сигналов, калибратора 2 амплитуды и длительности, второй линии

3 задержки, первого блока 4 переключе ния каналов, 2К электрически управляемых линий 5 задержки каналов растяжения и сжатия сигнала, 2К блоков 6 согласования каналов растяжения и сжатия сигнала, блока 7 измерения длительности исследуемого сигнала, 2К блоков 8 ключей каналов растяжения и сжатия сигнала, блока 9 управления, предварительного усилителя 10, блока 11 синхронизации, генератора

12 пилообразного напряжения, усилителя 13 горизонтального отклонения, электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 14, усилителя 15 вертикального отклонения, первой линии 16 задержки, блока

17 индикации длительности развертки и второго блока 18 переключения каналов.

Первый вход блока 1 входных сигналов соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход — с выходом калибратора 2 амплитуды и длцтельности, а выход — с входом второй линии 3 задержки и входом блока 7 измерения длительности исследуемого сигнала, выход которого соединен с входом блока 9 управления, первым выходом соединенного с входом блока 17 индикации длительности развертки. Выход предварительного усилителя 10 соединен с входом первой линии 16 задержки и входом блока 11 синхронизации, выходом соединенного с входом генератора 12 пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом усилителя 13 горизонтального отклонения, выходом соединенного с горизонтально отклоняющими пластинами ЭЛТ 14, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходом усилителя 15 вертикального отклонения, входом сое- . диненного с выходом первой линии 16 задержки.

Выход первой электрически управляемой линии 5 задержки канала растяжения соединен через первый блок 6 согласования канала растяжения и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий 5 задержки и блоков 6 согласования канала растяжения с входом К-й электрически управляемой линии 5 задержки канала растяжения, выход которой сое- динен с входом К-го блока 6 согласования канала растяжения. Входы 2К блоков 8 ключей соединены с 2К выходами блока 9 управления, а выходы — с управляющими входами электрически

1117536 управляемых линий 5 задержки каналов растяжения и сжатия, причем первый

| выход первого блока 4 переключения каналов соединен с входом первой электрически управляемой линии 5 задержки канала растяжения, первый вход — с выходом второй линии 3 задержки, второй выход — с входом первой электрически управляемой линии 5 задержки канала сжатия, а второй вход — с вторым выходом блока 9 управления и вторым входом второго блока 18 переключения каналов, первый вход которого соединен с выходом

К-го блока 6 согласования канала растяжения, третий вход — с выходом

К-го блока 6 согласования канала сжатия, а выход — с входом предварительного усилителя 10, причем выход первой электрически управляемой ли-Нии 5 задержки канала сжатия соединен через первый блок 6 согласования канала сжатия и ряд попарно последовательно включенных электрически управляемых линий 5 задержки и блоков б согласования канала „сжатия с выходом К-й электрически управляемой линии 5 задержки канала сжатия, выход которой соединен с входом К-ro блока б согласования канала сжатия.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал через блок 1 входных сигналов поступает на вход второй линии 3 задержки и распространяется в ней с конечной скоростью.

Одновременно исследуемый сигнал поступает в блок 7 измерения длительности, который вырабатывает сигнал, содержащий информацию о длительности исследуемого сигнала. При поступлЕнии выходного сигнала блока 7 измерения длительности в блок 9 управления последний вырабатывает импульсы управления, подаваемые в первый 4 и второй 18 блоки переключения каналов.

В случае, когда исследуется наибо-4< лее короткий сигнал диапазона длительностей, исследуемый сигнал через первый блок 4 переключения каналов поступает в канал растяжения сигнала, т.е. на вход первой управляемой линии 5 задержки канала растяжения сигнала. В момент, когда весь исследуемый сигнал находится в пределах первой управляемой линии 5 задержки, блок 9 управления посылает управляю- „ щий импульс на вход первого блока 8 ключей, который скачкообразно уменьшает скорость распространения исследуемого сигнала в линии (скачкообразным изменением реактивностей линии задержки) . Скачкообразное уменьшение скорости распространения сигнала в линии задержки вызывает по мере ьыхода его из линии задержки изменение временного положения мгновенных значений, т.е. осуществляется дреобразование временного масштаба — растяжение исследуемого сигнала.

Если задержка мгновенных значений осуществляется по закону .L = t.„+Ы С

Г где «-о — начальная задержка, сс -коэффициент, t "— временное расстояние от начала сигнала, то осуществляется линейное преобразование временного масштаба (линейное расширение) иссле,цуемого сигнала без искажения его формы. Указанный закон задержки мгновенных значений сигнала обеспечивается, если скачкообразное изменение параметров линии задержки осуществляется в момент, когда весь исследуемый сигнал находится в линии, В результате через первый блок 6 согласования на вход второй управляемой линии 5 задержки поступает растянутый во времени сигнал, с более узким спектром. Во второй и последующих управляемых линиях 5 задержки про.:.=сходят аналогичные процессы преобразования временного масштаба. При этом на входы соответствующих блоков

8 ключей с выходов блока 9 управления поступают управляющие напряжения.

Каждая из линий 5 задержки должна иметь время задержки, превышающее время задержки предыдущей линии в о, раз (а, — коэффициент трансформации временного масштаба предыдущей линии) .

Таким образом, на выходе К-й управляемой линии 5 задержки получается растянутый сигнал, поступаюций через блок 6 согласования и второй блок 18 переключения каналов на вход предварительного усилителя 10. Его длительность соответствует некоторой норма ;.изованной длительности, а суженный спектр при прохождении через предварительный усилитель 10 не искажается. усиленный в предварительном усилителе 10 преобразованный сигнал через первую линию 16 задержки и усилитель

15 вертикального отклонения поступает на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ 14.

Одновременно сигнал через блок 11 синхронизации запускает генератор 12 пилообразного напряжения, линейно изменяющееся напряжение которого, усиленное в усилителе 13 горизонтального отклонения, поступает на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ

14, и на экране ЭЛТ 14 воспроизводитс"". форма исследуемого сигнала. Табло блока 17 индикации длительности развертки при этом показывает длительность развертки с учетом величины растяжения исследуемого сигнала, т.е. с учетом количества задействованных блоков 8 ключей и величины растяжения сигнала (коэффициента трансформации временного масштаба) в отдельной линии. Если, например, в канале растяжения сигнала включеНо последовательно гять управляемых

1117536 линий,задержки, то при двухкратном растяжении сигнала в каждой линии может быть достигнуто растяжение сигнала в канале в 2 раза.

В случае, когда исследуется сигнал с наибольшей допустимой длительностьюД под действием управляющего напряжения, поступающего иэ блока 9 управления, первый блок 4 переключения каналов пропускает исследуемый сигнал на вход первой управляемой линии 5 задержки 10 канала сжатия исследуемого сигнала. . Под действием управляющего напряжения блока 9 управления, подаваемого на вход первого блока 8 ключей в момент, когда весь сигнал находится в первой управляемой линии 5 задержки, скачкообразно уменьшается ее задержка и по мере выхода мгновенных значений сигнала иэ линии они получаются сжатыми во времени, т.е. происходит преобразование временного масштаба, причем спектр сигнала расширяется.

Сигнал далее проходит через первый блок б согласования и последующие последовательно включенные управляемые

25 линии 5 задержки и блок б согласования, претерпевая аналогичные преобразования. Время задержки каждой линии должно быть меньше времени задержки предыдущей линии. Через второй блок

18 переключения каналов на вход предварительного усилителя 10 поступает сигнал нормализованной длительности (той же величины, что и на выходе канала растяжения), не требующий для 35 воспроизведения его формы на экране

ЭЛТ 14 изменения длительности раз" верткими Масштаб времени преобразованного сИгнала индицируется на табло блока 17 индикации длительности раз- д0 вертки.

В случае исследования сигналов любой длительности (в пределах динамического диапазона допустимых длительностей) блок 9 управления вырабатывает управляющие импульсы для соответствующих блоков 8 ключей, изменяющих электрическую длину определенного количества линий задержки, причем, если длительность исследуемого сигнала меньше заданной нормализованной длительности, сигнал поступает в канал растяжения, если же длительность исследуемого сигнала больше нормализованной длительности — ."н поступает в канал сжатия. Электрически управляемые линии 5 задержки, на которые не поступают управляющие импульсы, играют роль обычных линий задержки.

Если канал растяжения позволяет расширить сигнал в К раз, а канал сжатия сжать сигнал в К раз, то нормализация длительности сигнала на входе предварительного усилителя будет осуществляться при изменении длительности входного сигнала в К раэ.

Нормализация длительности сигнала на входе тракта усиления, при которой ширина спектра исследуемого сигнала согласовывается с полосой пропускания усиленного тракта, обеспечивает расширение диапазона длительностей повторяющихся и неповторяющихся исследуемых импульсных.сигналов и автоматическую установку масштаба времени исследуемых сигналов. Нормализация длительности сигнала на входе тракта усиления позволяет существенно упростить генератор пилообразного напряжения, обеспечить высокую линейность напряжения развертки (равномерность временного масштаба), повысить точность измерения параметров исследуемых сигналов, упростить их цифровую обработку и уменьшить дрейф устройства.

1117536

Составитель B.Ëèæàèö

Редактор Н.Бобкова Техред Ж.Кастелевич Корректор >-Тяско

Заказ 7212/28 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 ..........Филиал .ППП . . .Патент ., r.Óæãîpoä, .ул.Проектная,4