Устройство для измерения мгновенных значений периодических сигналов

 

Изобретение может быть использовано при создании устройств для измерения параметров периодических сигналов . Целью изобретения является повышение точности измерения. С помощью усилителя 3 вертикального отклонения , блока 6 развертки и формирователя 16 импульсов на экране электронной трубки формируется изображение исследуемого периодического сигнала и маркера, положение которого определяется величиной выходного напряжения , регулируемого источника 9 постоянного напряжения. С помощью компаратора 12, триггеров 23, 24, блока 40 управления и цифроаналогового преобразователя 11 производится выборка и оцифровывание мгновенного значения исследуемого периодического сигнала. При наличии острых пиков на исследуемом сигнале одновибратор 22, ключ 21, триггер 18 формируют стробирующий импульс, выделяющий один полный импульс исследуемого сигнала, а компаратор 12 поочередно сравнивает выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 11 с максимальным и минимальньм значениями исследуемого импульса , при этом блок 10 управления формирует цифровой код этих значений. Введение блока 10 управления цифроаналогового преобразователя 11, триггеров 18, 23, 24, одновибратора 22, ключа 14 позволяет одновременно измерять экстремальное значение сигнала, выделяемого стробирующим импульсом, что обеспечивает повьшение точности измерения параметров периодических сигналов при наличии острых пиков. i (Л С 4 00 О СХ) СО со Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU 1 430899 А 1 д11 4 G 01 R 19/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! j)

Ре РйИ A ВТОРСНСМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i) 4200042/24-21 (22} 24.02.87 (46) 15.10.88. Бюл. N 38 (72) Н.А.Кухаренко (53) 621.317 ° 7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 813269, кл. С 01 R 19/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

В 1233056, кл. С 01 К 19/04, 1986.

Авторское свидетельство СССР

Р 1226322, кл. G 01 R 19/04, 1986 ° (54} УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение может быть использовано при создании устройств для измерения параметров периодических сигналов. Целью изобретения является повьппение точности измерения. С помощью усилителя 3 вертикального отклонения, блока 6 развертки и формирователя 16 импульсов на экране электронной трубки формируется изображение исследуемого периодического сигнала и маркера, положение которого определяется величиной выходного напряжения, регулируемого источника 9 постоянного напряжения. С помощью жомпаратора 12, триггеров 23, 24, блока 10 управления и цифроаналогового преобразователя 11 производится выборка и оцифровывание мгновенного значения исследуемого периодического сигнала.

При наличии острых пиков на исследуемом сигнале одновибратор 22, ключ 21, триггер 18 формируют стробирующий импульс, выделяющий один полный импульс исследуемого сигнала, а компаратор 12 поочередно сравнивает выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 11 с максимальным и минимальным значениями исследуемого импульса, при этом блок 10 управления

3 формирует цифровой ход этих эиачеиий. Q)

Введение блока 10 управления цифроаналогового преобразователя 11, триг- С геров 18 23, 24, одновибратора 22, ключа 14 позволяет одновременно изме- 2 рять экстремальное значение сигнала, чаи« выделяемого стробирующим импульсом, «ф « что обеспечивает повьппение точности измерения параметров периодических сигналов при наличии острых пиков.

1430899

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств, обеспечивающих цифровое измерение параметров периодических сигналов, в частности в электронна-лучевых осциллографах с встроенным блоком, 1: обеспечивающим цифровое измерение ца" раметров .сигналов. l0

Целью изобретения является повьппе" ние точности измерения за счет обеспечения более точного измерения экстремумов сигнала.

Иа чертеже представлена электрическая функциональная схема устройства.

Устройство для измерения мгновенных значений периодических сигналов . содержит последовательно соединенные аттенюатор 1, буферныи усилитель 2„ усилитель 3 вертикального отключения, выход которого соединен с вертикально отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 4, к горизон-25 тальна отклоняющим ппаетинам которой подключен выход усилителя 5 горизонтального отклонения, вход которого соединен с первым выходом блока б развертки, втарой выход котарого соединен с компаратором 7, выход .которого через формирователь 8 маркера подключен к вхацу усилителя 3 вертикальнога отклонения, второй вход компаратора 7 соединен " "выходом регулируемого источника 9 настоянного напряжения, блок 10 управления„ первый

ВНКОд которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя 11. Выходы буферного усилителя 2 и цифроаналогового преобразователя 1 1 соединены с соответствующими входами камнаратора 12, управляюи лй вход которо" го подключен к выходу формирователя

13 строб-импульсов, вход формирователя 14 импульсов подключен к выходу коммутатора 15, входы котарога подключены соответственно к выходам компаратора 7 и формирователя 16 импульcos входы которого подключены соответственно к выходам блока 6 развертки и генератору 17 импульсов, выход триггера 18 соединен с входами формирователя 14 импульсов и элемента И 19, выход которого подключен к первому входу элемента ЙГИ 20, второй вход которого подключен к выходу ключа 21, второй, третий и четвертый выходы блока 10 управления соединены соответственно с управляющим входом коммутатора 15, С-входом триггера 18 и управляющим входом ключа 21, выход формирователя 14 импульсов соединен с входом формирователя 13 строб-импульсов и через одновибратор 22 с входом ключа 21 и с R-входом триггера 18, прямой и инверсный выходы кампаратара 12 соединены соответственно e S-входами триггеров ?3 и 24, установочные вхвды которых подключены к выходу элемента

ИЛИ 20, выходы триггеров 23 и 24 соединены с соответствующими входами блока 10 управления.

Устройство для измерения мгновенных значений периодических сигналов ! работает следующим образом.

Измеряемый сигнал поступает на вход аттенюатора 1, где осуществляется его нормирование и приведение к динамическому диапазону усилителей 2 и 3, которые осуществляют усиление сигнала для подачи на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ 4. Блок 6 развертки формирует из измеряемого сигнала синхроимпульсы, которые подаются на формирователь 16 импульсов, а также формирует линейно нарастающее напряжение, которое после усиления усилителем 5 горизонтального отклонения подается на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ 4 и осуществляет временную развертку изображения сигнала на экране.

Устройство обеспечивает два режима измерения мгновенных значений сигналов: нестробируемый режим измерения пиковых значений сигнала и стробируемый режим измерения мгновенного значения сигнала в точке, задаваемой маркефом на экране ЭЛТ. Управление режимами работы осуществляется блоком

10 управления. В нестробируеяем режиме измерения пиковых значений сигналами с выходов блока 10 производит" ся закрывание ключа 21, а коммутатор

15 переключается так, что пропускает на вход формирователя 14 импульсов сигнал с выхода формирователя 16 импульсов.

Б нестробируемам режиме измерения пиковых значений устройство поочередно осуществляет измерение вначале максимального, а затем минимального значений сигнала. Алгоритм функционирования и рабата блоков устройства при измерении максимального и минимальнага значений отличаются тем, что

1430899 при н;.меркни: макак.,апьнаг;..;-:аче;:1<я испс.льз тся flHpo!," !!p»i! » i Ры."l»да.,"рь гера 2 ° Га г,. н |ченнаго к пря::ом»у в !" ходу компаратара 12, а при измерени ;: минимального значения используется информация с инверсного выхода триггера 24, подключенного к инверсному выходу компаратора 12.

На вход формирователя 16 импульсов 10 поступает сигнал с выхода блока 6 развертки, имеющий вид коротких синхроимпульсов положительной полярности.

Формирователь 16 импульсов формирует прямоугольные импульсы синхрониэиро- 15 ванкые с измеряемым сигналом, частота повторения которых ке превьппает часто. ты сигнала генератора 17, выбранной из расчета быстродействия элементов схемы. 20

При частоте измеряемого сигнала ниже частоты генератора 17 ка выходе формирователя 16 импульсов формируется прямоугольный сигнал с частотой повторения в два раза ниже, чем час- 25 тата измеряемого cèãíàëà, длительность которого при любой частоте иэмеряемого сигнала составляет не менее одного периода повторения измеряемого сигнала, -..е. в указанный импульс З0 обязательно попадает максимум и минимум измеряемого периодического сигнала, а частота повторения сигнала на выходе фармчравателя 16 импульсов никогда не превышает частоты генератора 17 импульсов, при этом период сигнала генератора 17 вь|бирается таким, чтобы он в несколько раз превьппал время установления напряжения на выходе цифроаналогового преабразовате40 ля 11.

Блок 10 управления формирует на третьем выходе сигнал запуска в виде логического импульса, чем устанавливает на выходе триггера 18 уровень логической единицы, разрешающий работу формирователя 14. Одновременно сигнал логической единицы с выхода триггера 18 поступает на вход элемента И 19, на втором входе которого

50 присутствует уровень логической единицы с выхода формирователя 14 импульсов ° В резульпате совпадения сигналов на выходе элемента И 19 формируется логический импульс, который через элемент ИЛИ 20 поступает на входы триггеров 23 и 24, приводя их в первоначальное состояние. р.» чи . з: пс, »; т.:»" сдвиг г л r,:„г,,х, " р ., ер ° i „! . .1" .,ров »т! i. :. .4м

"»co! i .»- " -: тяля "»! Вьр. ление;тервага целога импульса из пропускаемой коммутагором 15 последовательности импульсов с выхода формирователя 16 импульсов. Сформированный таким образом импульс через формирователь 13 строб-импульса разблокирует па стробирующему входу кампаратор 12, который осуществляет сравнение в течение длительности строб-импульса исследуемого сигнала, поступающего с выхода буферкого усилителя 2, с капряжением постаяннага тока, поступающим на второй вход компаратора 12 с выхода цифроаналогового преобразователя

Включенные на выходе кампаратора

12 триггеры 23 и 24 осуществляют saпоминание результатов сравнения пиковых значений измеряемого сигнала с напряжением пастояннага тока,. при этом триггер 23 несет информацию о состоянии максимального, а триггер

24 — минимального значения измеряемого сигнала и напряжения постоянного така.

Запиракие кампаратара 12 и, следовательно, окончание единичного цикла сравнения сигнала с напряжением постоянного тока производится спадом

".òðîáèðóþùeão импульса с выхода формирователя 13 строб-импульса. Одновременно спад импульса с выхода фор" миравателя 14 импульсов запускает аднавибратар 22, который формирует короткий импульс, возвращающий триггер

18 в исходное состояние и заканчивающий цикл сравнения. После окончания цикла сравнения блок 10 управления производит анализ состояния триггеров 23 и 24.

Па результатам сравнения блок 10 управления изменяет соответствующим образом цифровой код, поступающий с первого выхода на вход цифроаналогового преобразователя 11, изменяя тем самым постоянное напряжение на входе компаратора. После этого процедура сравнения повторяется до тех пор, пока напряжение на выходе цифро-. аналогового преобразователя 11 не станет равным измеряемому пиковому значению исследуемого сигнала с точностью до величины младшего разряда.

Перевод устройства в стробируемый режим измерекия мгновенных значений сигнала производится блоком 10 управ55

S 14308 ленйн путем установки на четвертом выходе сигнала, открывающего ключ 21, и переключением коммутатора 15 в состояние, при котором на вход формирователя 14 импульсов поступает сигнал с выхода компаратора 7, время появления которого соответствует времени формирования маркера.

Для формирования маркера служит сигнал, поступающий на второй вход усилителя 3 вертикального отклонения с выхода формирователя 8 маркера. Компаратор 7 осуществляет сравнение линейно нарастающего напряжения с выхо- 15 да блока б развертки с выходным напряжением регулируемого источника 9 постоянного тока. Б момент равенства указанных напряжений на выходе компаратора 7 формируется перепад напряжений, который далее формирователем 8 маркера приводится к динамическому диапазону усилителя 3 вертикального отклонения, через который и осуществляется формирование маркера сов- 25 местно с изображением исследуемого сигнала на экране ЭЛТ 4. Изменяя выходное напряжение регулируемого источника 9, можно изменять местоположение маркера на экране ЭЛТ, совмещая Эб его с любой интересующей оператора точкой на изображении сигнала.

Р

На выходе компаратора 7 формируются периодически повторяющиеся логические импульсы, спад которых совпадает

35 с моментом равенства пилообразного напряжения развертки с блока б и напряжения на выходе регулируемого источника 9 постоянного тока. Укаэанные импульсы через открытый коммутатор 15 поступают на вход формирователя 14 импульсов.

Алгоритм работы устройства в стробируемом режиме измерения мгновенных значений сигнала аналогичен алгоритму работы в нестробируемом режиме измерения пиковых значений и заключается в последовательном проведении ряда циклов сравнения мгновенного значения сигнала с напряжением постоянного тока с выхода цифроаналогового преобразователя 11, в результате чего указанное постоянное напряжение приближается с точностью до единицы младшего разряда к величине значения в момент стробирования, Цикл сравнения также инициализируется блоком 10 управления путем подачи импульсного сигнала на вход триггера 18, в результате чего единичный уровень с выхода триггера 18 снимает блокировку формирователя 14 импульсов. Последний осуществляет выделение первого целого импульса, следующего после момента срабатывания триггера 18, иэ последовательности импульсов, формируемых компаратором 7.

Укаэанный импульс, пройдя через формирователь 13 строб-импульса, разблокирует компаратор 12, который осуществляет сравнение сигнала с выхода усилителя 2 с выходным напряжением цифроаналогового преобразователя 1 1.

Спад стробирующего импульса запирает компаратор 12. Это происходит в момент времени, совпадающий с моментом формирования маркера на экране ЭЛТ 4.

Таким образом, после запирания компаратора 12 на входах триггеров 23 и 24 содержится информация о соотношении значений сигнала и напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 11, которая сформулирована в течение строб-импульса. Импульс, сформированный одновибратором 22 по спаду стробирующего импульса, проходит через открытый. в режиме измерения мгновенных значений ключ 21 и производит перепись информации с выходов заблокированного компаратора 12 на выходы триггеров 23 и 24.

Таким образом, выходные сигналы триггеров 23 и 24 после окончания цикла. сравнения несут информацию о соотношении мгновенного значения сигнала в момент стробирования и постоянного напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 11.

Код, являющийся результатом измерения мгновенного значения сигнала, с выхода блока 10 управления поступает на внешний регистратор или ЭВМ.

Последовательно перемещая метку по горизонтали вдоль всего экрана, можно организовать поточечное считывание на внешнюю ЭВМ всего кадра исследуемого сигнала, отображенного на экране ЭЛТ.

Формула изобретения

Устройство для измерения мгновенных значений периодических сигналов, содержащее блок развертки, первый выход которого через усилитель горизонтального отклонения соединен с горизонтально отклоняющими пластинами

1430899

Составитель Г.Козуля

Редактор Е.Конча Техред М.Дидык КоРРектоР g.Демчик

Заказ 5339/48 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул; Проектная, 4 электронно-лучевой трубки, вход устройства через последовательно соеди» ненные аттенюатор, буферный усилитель, усилитель вертикального отклонения соединен с вертикально отключающими пластинами электронно-лучевой трубки, выход буферного усилителя также соединен с первым входом первого компаратора, управлякнций вход которого подключен к выходу формирователя строб-импульсов, вход синхронизации блока развертки подключен ко второму выходу усилителя вертикального отклонения, а второй выход — к первому входу второго компаратора, второй вход которого подключен к регулируемому источнику напряжения, выход второго комнаратора подключен к входу формирователя маркера, о т л н ч а ю-. щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок управления, цифроаналоговый преобразователь, трн триггера, одновибратор, ключ, элемент И, элемент

ИЛИ, коммутатор, два формирователя импульсов, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом первого формирователя импульсов, второй вход которого соединен с третьим выходом блока развертки, а выход — с первым входом коммутатора, первый выход блока управления соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен со вторым входом первого компаратора, прямой и инверсный выходы которого соединень1 с S-входами первого и второго триггеров соответственно, установочные. вхо.ды которых объединены и подключены к выходу элемента ИЛИ, выходы первого и второго триггеров соединены соот ветственно с первым и вторым входами ,блока управления, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с управляющим вхьдом коммутатора, С-входом третьего триггера и управляющим входом ключа, выход второго компаратора соединен с вторым входом коммутатора, выход которого соединен .с первым входом второго формирователя импульсов, первый выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЗЯ, второй выход второго формирователя импульсов соединен с входом формирователя строб-импульсов и через одновибратор с R-вхо дом третьего триггера и входом ключа, выход которого соединен, с вторым входом элемента ИЛИ, выход формирователя маркера соединен e . .вторым входом усилителя вертикального отклонения, выход третьего триггера соединен с вторьии входами здемента

И и втoporо формирователя импульсов.