Цифровой осциллограф

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использоГ вано в устройствах калибровки портативных и сверхпортативных осциллографов. Цель изобретения - сокращение времени калибровки , -достигается введением в цифровой осциллограф анализатора 6 шумов квантования , расширителя 7 импульсов и индикатора 8 готовности калибровки. С помощью этих устройств завершение калибровки автоматически фиксируется в момент, когда оба уровня эталонного сигнала калибратора находятся в непосредственной окрестности границ раздела строк на экране блока 3 индикации . Кроме того, на чертеже показаны входной усилитель 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 индикации, блок 4 синхронизации и развертки, калибратор 5 1 ил. с/ С о N а О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 13/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (а (21) 4686544/21 22) 27.04.89 (46) 07.02.91. Бюл, М 5 (72) Б.Н.Лисенков, В.М,Немировский и В.М.Синькевич (53) 621,317.755(088.8) (56) Техническое описание цифрового осциллографа С9-5, Лисенков Б.Н., Петров А.Н. и др. Осциллограф с жидкокристаллическим индикатором С8-19. — Техника средств связи, сер.

Радиоизмер. техника, вып.5, М., 1987, с,7780. (54) ЦИФРОВОЙ ОСЦИЛЛОГРАФ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использоRl 1626161 А1 вано в устройствах калибровки портативных и сверхпортативных осциллографов. Цель изобретения — сокращение времени калибровки, — достигается введением в цифровой осциллограф анализатора 6 шумов квантования, расширителя 7 импульсов и индикатора 8 готовности калибровки. С помощью этих устройств завершение калибровки автоматически фиксируется в момент, когда оба уровня эталонного сигнала калибратора находятся в непосредственной окрестности границ раздела строк на экране блока 3 индикации. Кроме того, на чертеже показаны входной усилитель 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 индикации, блок

4 синхронизации и развертки, калибратор 5.

1 ил.

1626161

15

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах калибровки портативных и сверхпортативных цифровых осциллографов, Цель изобретения — сокращение времени калибровки путем автоматизации.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового осциллографа.

Схема содержит усилитель 1, аналогоцифровой преобразователь 2, блок 3 индикации, блок 4 синхронизации и развертки, калибратор 5, анализатор 6 шумов квантования, расширитель 7 импульсов и индикатор 8 готовности калибровки, Анализатор 6 шумов квантования состоит из цифрового коммутатора 9, первого суммирующего счетчика 10, второго суммирующего счетчика 11, первого дифференциального компаратора 12, второго дифференциального компаратора 13 и элемента И 14, Вход входного усилителя 1 во время измерений соединен с шиной исследуемого сигнала. Первый выход входного усилителя 1 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 2, а второй выход — с вторым входом блока 4 синхронизации и развертки. Первый выход блока 4 синхронизации и развертки соединен с шиной сигнала синхронизации. Выходы младшего и старшего разрядов аналого-цифрового преобразователя 2 соединены соответственно с информационным и управляющим входами анализатора 6 шумов квантования. Многоразрядный выход аналого-цифрового преобразователя 2 соединен с входом блока

3 индикации. Первый выход блока 4 синхронизации и развертки соединен с тактовыми входами блока 3 индикации и аналого-цифрового преобразователя 2 и счетным входом анализатора 6 шумов квантования.

Второй выход блока 4 синхронизации и развертки соединен с входом сброса анализатора 6 шумов квантования, выход которого через расширитель 7 импульсов соединен с входом индикатора 8 готовности калибровки.

Информационный и управляющий входы анализатора 6 шумов квантования соединены соответственно с информационным и управляющим входами цифрового коммутатора 9. Первый и второй выходы цифрового коммутатора 9 соединены соответственно с входами блокировки первого суммирующего счетчика 10 и второго суммирующего счетчика 11. Счетный вход анализатора 6 шумов квантования соединен соответственно с счетными входами первого суммирующего счетчика 10 и второго суммирующего счетчика 11. Вход сброса анализатора 6 шу20

55 мов квантования соединен с входами сброса первого суммирующего счетчика 10, второго суммирующего счетчика 11 и элемента

И 14. Выход первого суммирующего счетчика 10 соединен с входом первого дифференциального компаратора 12, Выход второго суммирующего счетчика 11 соединен с входом второго дифференциального компаратора 13. Первый и второй опорные входы первого дифференциального компаратора 12 соединены соответственно с шинами постоянных цифровых кодов "Код 1" и

"Код 2". Первый и второй опорные входы второго дифференциального компаратора

13 соединены соответственно с шинами постоянных цифровых кодов "Код 3" и "Код 4", Выходы первого и второго дифференциальных компараторов 12 и 13 соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И 14, выход которого соединен с выходом анализатора 6 шумов квантования.

Возможны и другие варианты реализации анализатора 6, например, его функции может выполнять микропроцессор, Цифровой осциллограф работает следующим образом.

Исследуемый сигнал усиливается входным усилителем 1 и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2 и второй вход блока 4 синхронизации и развертки, Тактовые импульсы с первого выхода блока 4 синхронизации и развертки, частота которых определяется коэффициентом развертки, поступают на тактовые входы преобразователя 2 и блока 3 индикации, В момент поступления тактового импульса аналого-цифровой преобразователь 2 преобразует мгновенное значение входного сигнала в цифровой код, который запоминается в цифровом запоминающем устройстве, входящем в состав блока 3 индикации.

После того, как в блок 3 индикации поступит необходимое количество цифровых кодов, он начинает отображение запомненной реализации входного сигнала на экране матричного индикатора.

Для калибровки цифрового осциллографа вход входного усилителя 1 отключают от шины исследуемого сигнала и подключают к выходу калибратора 5. При этом устанавливают требуемые значения коэффициента преобразования (коэффициента вертикального отклонения усилителя 1) и коэффициента развертки (блок 4), которые выбраны так, чтобы размер изображения эталонного сигнала ("меандр") по вертикали был больше половины экрана матричного индикатора и на экране наблюдалось несколько периодов сигнала, Затем регулируя коэффициент преобразования, т.е. растягивая или сжимая

1626161

55 амплитудную шкалу цифрового осиллографа и регулируя смещение нуля аналого-цифрового преобразователя 2 (т,е. сдвигая всю шкалу вниз или вверх), добиваются возникновения на экране блока 3 индикации изображения шумов квантования на верхнем и нижнем уровнях изображения эталонного сигнала, Старший разряд выходного кода преобразователя 2 управляет цифровым коммутатором 9 так, что младший разряд этого же кода поступает через коммутатор 9 на вход блокировки счетчика 10, если старший разряд равен "0", или на вход блокировки счетчика 11, если старший разряд равен "1".

Значение старшего разряда цифрового кода с выхода преобразователя 2 сообщает о том, что в верхней или нижней половине экрана отображена точка, соответствующая этому коду. Поскольку размер изображения эталонного сигнала по вертикали составляет более половины экрана матричного индикатора, то отсчетам верхнего и нижнего уровней соответствуют различные значения старшего разряда.

Таким образом, коммутатор 9 разделяет младшие разряды цифровых кодов с преобразователя 2 на две группы, соответствующие противоположным уровням эталонного сигнала.

Счетчики 10 и 11 осуществляют счет тактовых импульсов, поступающих с первого выхода блока 4 на их счетные входы, лишь в том случае, если на вход блокировки соответствующего счетчика с выхода коммутатора 9 поступает младший разряд выходного кода преобразователя 2, равный логической

"1", а на вход "Сброс" не поступает сигнал об окончании развертки. К моменту окончания развертки в одном из счетчиков накапливается сумма младших разрядов цифровых кодов (отсчетов), соответствующих верхнему уровню эталонного сигнала, а в другом счетчике — нижнему уровню.

Дифференциальные компарэторы 12 и

13 сравнивают результаты суммирования с парами цифровых пороговых кодов, которые выбраны заранее тэк, что ограничивают интервал, содержащий максимальное значение соответствующей полусуммы младших разрядов. Сигнал на выходе дифференциальных цифровых компараторов появляется лишь в том случае, если результат суммирования заключен внутри числового отрезка между выбранными порогами.

Ширину интервалов выбирают в соответствии с допустимой погрешностью калибровки, Чем уже интервалы, тем ближе должно быть распределение шумов квантования к равновероятному. При этом резуль5

40 таты суммирования попадают внутрь соответствующих интервалов и тем выше будет достигнутая точность калибровки, о чем дает знать сигнал окончания калибровки. В то же время, чем уже интервалы, тем тщательнее должна производиться регулировка коэффициента преобразования и напряжения смещения, а это приводит к увеличению времени калибровки.

Сигнал окончания развертки с второго выхода блока 4 синхронизации и развертки поступает на входы сброса счетчиков 10 и

11. Этот сигнал осуществляет обнуление счетчиков и подготовку к следующему циклу. Этот же сигнал открывает элемент И 14, который пропускает сигнал на расширитель

7 импульсов лишь при условии, что после окончания развертки сработают оба дифференциальных компаратора. Это произойдет только в том случае, если распределение шумов квантования нэ верхнем и нижнем уровнях изображения эталонного сигнала будет близким к равновероятному.

Сброс счетчиков происходит не мгновенно и, кроме того, дифференциальные компэраторы 12 и 13 реагируют нэ из ченение сигнала с выхода счетчиков 10 и 11 также с некоторой задержкой, Поэому при наличии сигналов иа выходах коь пар33сров

12 и 13 к концу прямого хода развертки, т.е и к моменту по тупления сигнал 3 окон l3)- èÿ развертки на выходе э,1емента И 14 формируется короткий импульс. Длительность этого импульса равна сумме задержек счетчика и дифференциального компэрэторэ, flpII чем задержка компэратора, который представляет собой многоступенчатую схему, значительно больше задержек остальных элементов этой же серии микросхем. Поэтому длительность импул.,са, сформированного на выходе элемента И 14, вполне достаточна для срабатывания любой микросхемы из той же или более быстродействующей серии микросхем. При этом расширитель 7 импульсов формирует сигнал, включающий индикатор 8 готовности калибровки, Длительность импульсов выбирают такой, чтобы оператор успел зэфиксировать срабатывание индикатора 8, например с помощью звука, что свидетельствует о достижении высокой точности калибровки цифрового осциллографа, После этого дальнейшее регулирование его коэффициента преобразования прекращается.

Так как расширитель 7 выполнен на основе одновибратора с повторным запуском, то после достижения готовности калибровки индикатор 8 будет включен до тех пор, пока оператор не отключит калибратор 5 от входа прибора.

1626161

8 цифровом осциллографе имеется возможность определить момент достижения требуемой точности калибровки за время прямого хода развертки, необходимого для записи в память цифрового осциллографа одной реализации (одного кадра). Общее количество отсчетов в запоминаемой реализации сигнала равно числу дискретов. которого соединен с шиной сигнала синхронизации, второй вход — с вторым выходом входного усилителя, а первый выход — с тактовыми входами блока индикации и

5 аналого-цифрового преобразователя, и калибратор, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени калибровки, он содержит индикатор готовности калибровки, расширитель импульсов и анализатор

10 шумов квантования, информационный и управляющий входы которого соединены соответственно с выходами младшего и старшего разрядов аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход и вход -.броса—

15 соответственно с первым и вторым выходами блока синхронизации и развертки, а выход через расширитель импульсов — с входом индикатора готовности калибровки.

Формула изобретения

Цифровой осциллограф, содержащий входной усилитель, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а первый выход — с входом аналого-цифрового преобразователя, многоразрядный выход которого соединен с входом блока индикации, блок синхронизации и развертки, первый вход

Составитель Н.Кринов

Редактор С,Патрушева Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина,,01

Заказ 274 1ираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5