Осциллограф
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в осциллографах для исследований тонкой структуры сигнала. Цель изобретения - сокращение времени подготовки осцил/ографа к работе при изучении тонкой Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано , в частности, в осциллографах для исследования тонкой структуры сигнала. Эдной из важнейших задач исследования Јормы сигнала является измерение его амплитудно-временных параметров и изучение тонкой структуры сигнала, т.е. како- ro-гибо участка, например выброса, небольшой паразитной генерации или наводи от постороннего источника. Возможность исследования тонкой структуры сигнала с помощью осциллографа определяется его разрешающей способностью, которг я характеризуется числом визуально раз; ичных линий на экране по горизонтали и ве пикали. Разрешающая способность осциллографов ограничена толщиной линии луча. Поэтому в большинстве осциллографов для исследования тонкой структуры сигнала используется его растяжка по осям. Исследование тонкой структуры сигнала Помощью осциллографа возможно тольструктуры исследуемого сигнала. Существо изобретения: осциллограф содержит первый бло.к 1 масштабирования, первый коммутатор , дисплей, блок развертки, второй коммутатор, блок 6 управления, второй блок масштабирования, двухсторонний ограничитель 8 сигнала и знаковый генератор. С помощью специально.сформированного маркера - прямоугольника выделяют интересующий фрагмент изображения сигнала, после чего производят одновременную растяжку этого фрагмента на весь экран по двум осям. Благодаря этому повышается удобство работы с осциллографом и сокращается время подготовки прибора к работе при исследовании тонкой структуры сигнала . 4 ил. ко путем растяжки на весь экран отдельных его фрагментов. При этом для исследования временной структуры сигнала применяется растяжка его изображения на экране осциллографа по горизонтали. Для исследования же амплитудных параметров сигнала зачастую необходима растяжка его изображения не только по вертикали, но и по горизонтали, например при исследовании тонкой структуры сигналов сложной формы, в частности, выходного сигнала цифроаналогового преобразователя, аналогового запоминающего устройства или любого преобразователя неэлектрической величины в электрический сигнал. Проведение растяжки по каждой из осей в отдельности может не выявить всех особенностей тонкой структуры сложного сигнала. Для сокращения времени подготовки прибора к исследованию тонкой структуры сигнала и обеспечения удобства работы оператору необходимо на полном изображении сигнала произвести выделение того (Л С vj о 00 Сл) с с
Ф . ,фс,у /
С(11О 1 С 1(1(1СКИХ
ГУЧ(ИМ 11С1 ИЧГСКИХ
РГС(1 Г(1ИК (я)5 G 01 R 13/20
ГОс дАРстВен1 10е плт(:и гнОе
БЕД MCTl30 СССР (ГОс Ате н1 сссР) O ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) (22) (46) (71) при (72)
В.М (56)
N 1 (54) (57) рит ван тон ния цил ла. 4 ил. рит ван исс ния амп чен гонеб вод тор раз иве цил луч . для с исп л лэс
BTOPCK0MV СВИДЕТЕЛЬСТBY
892893/21
9.12.90
7.02.93. Бюл. N". 5
Минский научно-исследовательский оростроительный институт
Б.Н. Лисенков, В.М. Немировский и
Синькевич вторское свидетельство СССР
25589, кл. G 01 R 13/20, 1989.
СЦИЛЛОГРАФ зобретение относится к электроизмельной технике и может быть использов осциллографах для исследований ой структуры сигнала. Цель изобрете— сокращение времени подготовки осографа к работе при изучении тонкой зобретение относится к электроизмельной технике и может быть использов частности, в осциллографах для едования тонкой структуры сигнала. дной из важнейших задач исследоваормы сигнала является измерение его итудно-временных параметров и изую тонкой структуры сигнала, т.е. какоибо участка, например выброса, лысой паразитной генерации или наи от постороннего источника. Возможь исследования тонкой структуры алэ с помощью осциллографа опредеся его разрешающей способностью, коя характеризуется числом визуально ичных линий на экране по горизонтали тикали. Разрешающая способность осографов ограничена (олщиной линии
Поэтому в большинстве осциллографов следования тонкой структуры сигнала ьзуется его растяжка по осям. сследовэние тонкой структуры сигна помощью осциллографа возможно толь„„5U„„1793386 А1 структуры исследуемого сигнала. Существо изобретения: осциллограф содержит первый блок 1 масштабирования, первый коммутатор, дисплей, блок развертки, второй коммутатор, блок 6 управления, второй блок масштабирования, двухсторонний ограничитель 8 сигнала и знаковый генератор, С помощью специально сформированного маркера — прямоугольника выделяют интересующий фрагмент изображения сигнала, после чего производят одновременную растяжку этого фрагмента на весь экран по двум осям. Благодаря этому повышается удобство работы с осциллографом и сокращается время подготовки прибора к работе при исследовании тонкой структуры сигнако путем растяжки на весь экран отдельных его фрагментов. При этом для исследования временной структуры сигнала применяется растяжка его изображения на экране осциллографа по горизонтали. Для исследования же амплитудных параметров сигнала зачастую необходима растяжка его изображения не только по вертикали, но и по горизонтали, например при исследовании тонкой структуры сигналов сложной формы, в частности, выходного сигнала цифроаналогового преобразователя, аналогового запоминающего устройства или любого преобразователя неэлектрической величины в электрический сигнал. Проведение растяжки по каждой из осей в отдельности может не выявить всех особенностей тонкой структуры сложного сигнала.
Для сокращения времени подготовки прибора к исследованию тонкой структуры сигнала и обеспечения удобства работы оператору необходимо на полном изображении сигнала произвести выделение того
1793386 участка сигнала, который предполагается растянуть на весь экран.
Выделение фрагмента изображения сигнала, который необходимо растянуть по горизонтали, производится путем его подсвета, При этом задача выделения фрагмента изображения исследуемого сигнала, который необходимо растянуть по вертикали на экране осциллографа, до сих пор не решена. Необходимость использования растяжки изображения сигнала по обеим осям диктует потребность выделения фрагмента, подлежащего растяжке, на полном изобра>кении сигнала, т.е. до его растяжки.
Известен осциллограф, содер>кащий тракт вертикального отклонения, включающий блок масштабирования, тракт горизонтального отклонения, содержащий последовательно соединенные блок развертки и усилитель с переключаемым коэффициентом усиления, дисплей, содержащий электронно-лучевую трубку с каскадами управления усилением, усилителем подсвета и блоком питания и блок управления. Растя>кка изобра>кения сигнала на экране осциллографа по горизонтали осуществляется путем увеличения скорости нарастания пилообразного напря>кения на выходе тракта горизонтального отклонения с помощью усилителя с переключаемым коэффициентом усиления за счет увеличения последнего в 10 раз. Упомянутый усилитель обеспечивает два фиксированных значения коэффициента усиления — 1 и 10. П ри набл юдении полного изобра>кения сигнала фрагмент, подле>кащий растяжке, устанавливают симметрично относительно центральной вертикальной линии шкалы трубки.
Растяжка изобра>кения сигнала по вертикали производится путем увеличения коэффициента усиления блока . масштабирования в тракте вертикального отклонения. При растяжке по вертикали на экране сохраняется лишь поло>кение тех участков изобра>кения сигнала, которые близки к нулевому потенциалу на входе осциллографа (участки перехода сигнала через нуль). Все остальные участки изображения сигнала раздвигаются вверх и вниз относительно нулевой линии на расстояния, равные произведение их первоначального расстояния от этой линии на коэффициент растяжки, Недостатком осциллографа является ограниченная возмо>кность выделения интересующего фрагмента, подлежащего растяжке, и связанное с этим неудобство его использования, Это неудобство проявляется в большом количестве действий one50
55 видит полного изображения сигнала и не знает, на каком участке полного изобра>кения сигнала находится наблюдаемый растянутый фрагмент, Поэтому все свои действия по поиску интересующего фрагмента оператор проводит наугад, смещая изображение сигнала вверх — вниз, что затягивает время подготовки осциллографа к исследованию тонкой структуры сигнала.
Указанный недостаток существенно усугубляется, когда необходимо растянуть ратора по установке изображения интересующего участка и значительных затратах времени. Выделение интересующего фрагмента при его растяжке по горизонтали затруднено тем, что оператор не знает границ фрагмента, который сформировался на экране после включения растя>кки, Этот недостаток усугубляется тем, что формирование изображения сигнала и его растя>кка осуществляются электронным путем, а центральная (вертикальная) линия шкалы, к которой должен быть "привязан" центр растянутого фрагмента, нанесена на экран трубки механически. Из-за временного и
15 температурного дрейфа, присущего электронным устройствам, упомянутая выше
"привязка" весьма частО нарушается, в результате чего погрешность выделения интересующего фрагмента увеличивается.
20 Поэтому оператор после включения растяжки вынужден дополнительно уточнить местоположение растянутого фрагмента путем его попеременного сдвига влево и вправо до тех пор, пока не убедится в правильности установки растянутого фрагмента. Это удлиняет время подготовки осциллографа к работе.
Выделение интересующего фрагмента на полном изображении сигнала при его
30 растя>кке по вертикали затруднено отсутствием информации о поло>кении этого фрагмента после включения растя>кки.
Положение на экране сохраняется только на участках изображения сигнала, соответствующих нулевому уровню, т.е. при отсутствии сигнала. В большинстве случаев изобра>кение сигнала в режиме растя>кки окажется за пределама экрана. Поэтому предварительная установка (по полному изображению
40 сигнала) фрагмента сигнала, подлежащего растяжке по вертикали и находящегося на некотором расстоянии от указанной линии, практически невозможна. Для осуществления поиска интересующего фрагмента oneратор вынужден просмотреть, как правило, весь растянутый сигнал, передвигая растянутое изображение по вертикали. Так как растянутый по вертикали сигнал зачастую не умещается на экране, то оператор не
1793386
И> ос ме эк ко из зн по ср пр графа заключается в том, что возможности раотяжки сигнала по амплитуде ограничены из- а перегрузки входных цепей дисплея пр установке большой амплитуды сигнала на го входе. Если амплитуда входного сиг- 25 нала дисплея такова, что изобра>кение выхо ит за рамки экрана по вертикали, то кас ад управления вертикальным отклонени м дисплея входит в насыщение. Поско ьку восстановление линейного режима 30 кас ада управления после насыщения занима т продолжительное время, то растяжка изо ражения сигнала по вертикали вызывает существенное искажение формы изобра>l
Наиболее близким по технической сущнос ги к заявляемому устройству является осц ллограф. содержащий блок масштабиров ния, вход которого соединен с шиной исс едуемого сигнала, а выход — с первым 40 вхо ом первого комМутатора, выход которого подключен к первому входу дисплея, второй вход которого соединен с выходом вто oro коммутатора, блок развертки, вход кот рого соединен с шиной сигнала синхро- 45 низ ции, первый и второй выходы — с первым и третьим входами второго комМутатора соответственно, третий выход — с третьим входом дисплея, группа четвертых выходов — c группой управляющих вхо- 50 дов первого и второго коммутаторов, блок
l упр аления, группа первых выходов которого с единена с группой управляющих sxoдов лока масштабирования, группа вторых вых дов — с группой первых управляющих 55 вхо ов блока развертки, группа третьих выход в — c группой вторых управляющих вхо- д дов лока развертки, а четвертый выход — с тре ьим управляющим входом блока раз- л вертки, Осциллограф — прототип при наблю- о ! ересующий фрагмент сразу по двум м, Это объясняется тем, что при "просм тре" изображения сигнала уже растянутог по обеим осям на экране осциллографа, on ратор вынужден одновременно регули- 5 ро ать смещение сигнала как по вертикали, / та и по горизонтали, При этом изображени очень часто вообще "пропадает" с экрана, и оператор не всегда может оценить, ка ую из регулировок и в каком направле- 10 ни
1 следует изменить, чтобы ну>кныи фрагт растянутого изображения оказался на ане. Следовательно, исследование тонструктуры сложного сигнала с помощью естного осциллографа сопровождается 15 чительным увеличением времени на готовку прибора к измерениям даже по внению с тем случаем, когда растя>кка изводится только по одной из осей, Другой недостаток известного осцилло- 20 дении полного изображения сигнала отмечает на нем участок, который будет растянут на весь экран при включении растяжки по горизонтали, Для этого блок развертки содержит генераторы основной и задержанной разверток. Причем импульс подсвета задержанной развертки используется для формирования яркостного маркера путем дополнительного подсвета участка на полном изображении сигнала, Первый коммутатор служит для переключения каналов первого блока масштабирования (в двухканальном режиме осциллографа), а второй— осуществляет коммутацию сигналов основной и задержанной разверток и соответствующих импульсов подсвета. Блок управления формирует кодовые (цифровые) .сигналы для установки коэффициентов отклонения и развертки и управления коммутаторами.
Осциллограф-прототип имеетдва режима работы — режим наблюдения полного изображения сигнала с установленной на ней меткой (подсвеченным участком) на основной развертке и режим наблюдения интересующегося фрагмента, растянутого на весь экран по горизонтали на задержанной развертке. Это позволяет выбрать любой участок исследуемого сигнала (после момента запуска) и растянуть его, При этом коэффициент растяжки по горизонтали имеет не одно фиксированное значение как в аналоге, а может принимать ряд значений, например 2; 2,5; 5; 10; 20; 50 и т.д. Тем самым устраняется недостаток аналога, связанный с трудностью выделения интересующего фрагмента изображения сигнала, подлежащего растяжке по горизонтали.
Существенным недостатком устройства, как и аналога, является невозможность задания интересующего участка, который при его растяжке по вертикали будет отображен на экране дисплея, и связанное с этим неудобство работы с осциллографом.
Оператор вынужден искать интересующий его фрагмент, смещая растянутое изображения сигнала, которое зачастую выхоДит" за рамки экрана, При этом оператор производит свои действия практически вслепую, что затрудняет его работу и затягивает время исследований.
Таким образом, при растяжке изображения исследуемого сигнала по вертикали недостатки аналога полностью сохраняются.
Как показала экспертная оценка, благоаря наличию яркостного маркера, затраты времени на подготовку осциллографа к исседованию тонкой структуры сигнала, когда ператор долждне совместить подсвечен1793386
15
20 дов блокa"ynpaвленйя и к группе первых
30 татара
40
55 ный участок с интересующим фрагментом на. полном изображении сигнала (при растяжке по горизонтали), ориентировочно со ставляет 15-25 с.
В то же время установка интересующе- 5 го фрагмента изображения сигнала при его" растяжке по вертикали вынуждает оператб- ра производить вертикальное смещение растянутого иэображения вдоль "дисплейного окна", огрэниченйого рамками экрана, что требует больших затрат времени. Наблюдая последовательно участок за участком растянутое изображение сигнала, оператор мысленно сравнивает его с запомненным в:уме полным изображением сигнала (нерастянутого) и находит на нем интересующий растянутйй фрагмент, При этом зачастую оператор вынужден по несколько раз смещать "найденный" фрагмент вниз и вверх за рамки экрана; чтобы удостовериться в правильности предпола-" гаемых границ этого фрагмейта. Все это создает зйачительные неудобства в работе оператора иувеличйвает время на подготовку осциллографа к работе. Затраты времени на установку фрагмента по вертикали ориентировочно составляют до 1-1,5 мин;
Установка интересующего фрагмента s осциллографе существенно усложняется, если он нуждается в растяжке по горизонтали и вертикали одновременно. В. этом случае в результате манипуляцйи оператора после включения растяжки весьма часто возникает ситуация, когда ни один из фрагментов (ни одна точка) йзображения растянутого сигнала не попадает в рамки экрана.
Чтобы убедиться: в наличии изображения исследуемого сигнала, оператор вынужден временно возвращаться к его полному изображению и затем полностью повторять операцию растя>кки, Причем в процессе исследования тонкой структуры сложных сигналов возможно неоднократное повторение таких манипуляций, что еще более увеличивает неудобство в работе при исследовании тонкой структуры сигнала.
При этом затраты времени нэ подготовку к измерениям возрастают до 2 — 2,5 мин.
Цель изобретения — повышение удобства работы при изучении тонкой структуры исследуемого сигнала, Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее первый блок масштабирования, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а выход — с первым входом первого коммутатора, выход которого подключен к первому входу дисплея, второй вход которого соединен с выходом второго коммутатора. блок развертки, вход которого соединен с шиной сигнала синхронизации, первый и второй выходы — с первым и третьим входами второго коммутатора соответственно, третий выход — с третьим входом дисплея, группа четвертых выходов - с группой управляющих входов первого и второго коммутаторов, блок улравлейия, группа первых выходов"которого соединена с группой управляющих входов первого блока масштаби рова ни я, группа вторых выходов —. с груйпой лервйх управляющих входов блока развертки; группа третьих выходов — с группой вторых управляю цих входов блока развертки, а четвертый: выход — с третьим управляющим входом блока развертки, введены второй блок масштабирования, двухСторонний ограничитель сигнала и знаковый. генератор, группа первых входов которого подключена к группе третьих выхоуправляющих входов второго блока масштабировай ия, втор ой вхо д — к четвертому выходу блока управления, третий вход — к пятому. выходу блока управления и второму управлявщему входу второго блока масштабирования, первый выход — ко второму входу fl8pBol 0 коммутатора, а второй выход — к второму входу. второго коммутатора, при этом вход второго блока масштабирования соединен с выходом первого блока масштабирования, а выход — с входом двухстороннего ограничителя сигнала, выход которого подключен к третьему входу первого коммуСущность предлагаемого изобретения заключается в том, что благодаря введению второго блока масштабирования, двухстороннего огранйчителя сигнала и знакового генератора при формировании полного изображения сигнала на экране осциллографа дополнительно формируется маркер-прямоугольник, который совмещают с интересующим фрагментом полного изображения сигнала; и в режиме растяжки этот фрагмент отображается на весь экран без искажения формы сигнала. Растяжку интересующего фрагмента производят по двум осям одновременно, при этом границы маркера-прямоугольника в режиме растяжки соответствуют краям экрана осциллографа.
Заявленное устройство отличается от прототипа наличием второго блока масштабирования, двухстороннего ограничителя сигнала и знакового генератора, а также рядом связей, что свидетельствует с соответствии заявляемого устройства критерию изобретения "новизна". Благодаря этому стало возможным выделение интересующего фрагмента не совмещением маркера, расположенного на изображении сигнала, с
1793386
10 ражением фрагмента, а путем установециально сформированного знаковым изо кис .ген . ким ющ инт кер ния, ратором маркера-прямоугольника таобразом, чтобы он охватывал интересуй фрагмент.. Выделение ресующего фрагмента с помощью мар, формируемого отдельно от изображечто позволяет осуществить на полном ражении сигнала задание участка, кой будет отображен на экране дисплея его одновременной растяжке по двум изо тор при ося мож лов неи фии
"фра буд рас
10 авторам неизвестно, Это стало возым благодаря введению указанных узсвязей. Кроме того, авторам вообще естно использование в осциллогра- 15 какого-либо маркера для вйделения ента исследуемого сйгнхала, который отображен на экране дисплея при его жке по вертикали. аким образом, хотя сами по себе вновь
20 нные узлы известны, они обеспечиваявленному устройству. за счет нового вве ют мех ем выт ных выш и со к ра рыс бир сигн рато испо вен дисп лени юще иэоб этог ленн иэоб низма работы (являющегося следствиедения указанных связей) новые, не кающие непосредственно из извест-. 25 войств указанных узлов свойства: по- ние удобства работы с осциллографом ращения времени подготовки прибора оте при исследовании тонкой структу30 гнала. При этом второй блок масштавания и двухсторонний ограничитель ла известны и выполняют присущие нкции. В то же время знаковый гене, который в известных осциллографах
35 ьзуется только для формирования буко-.цифровой информации на экране ея, в данном случае служит для выдеинтересующего фрагмента (подлежао растяжке по обеим осям) на полном
40 ажении исследуемого сигнала. Все свидетельСтвует о соответствии заявго технического решения критерию етения "существенные отличия", а фиг. 1 представлена структурная схем предлагаемого осциллографа; на фиг. 45
2 — n лное иэображение исследуемого ситнала и иэображение его фрагмента на экране о1сциллографа, при этом н а фиг. 2а пока ано полное изображение сигнала с выделенным на нем (с помощью маркера-пря- 50 моугуяьника) интересующим фрагментом изображения; на фиг. 2б представлен выделенн и фрагмент, растянутый на весь эк1 ран; йа фиг. 3 -структурная схема знакового генератора; на фиг. 4 — временные диаграм- 55 мы сигналов, поясняющие работу знакогенератора (на фиг. 4а изображены врем нные диаграммы его выходных сигналов: Иа рис. 4б представлены временные диаграммы сигналов в характерных точках знакогенератора (фиг, 3); на фиг. 5 — структурные схемы коммутаторов (на фиг. 5а показана структурная схема первого коммутатора; на фиг, 56 — второго).
Устройство состоит из первого блока 1 масштабирования, первого коммутатора 2; дисплея 3, блока 4 развертки. второго коммутатора 5, блока 6 управления, второго блока 7 масштабирования, двухстороннего ограничителя 8 сигнала и знакового генератора 9.
Знаковый генератор 9, использующий метод полиграмм, содетржитх мульхтивибратор 10, сх четчйк- делитель 11, дешифратор 12, первый и второй интеграторы 13, 14 и первый и второй усилйтеули 15, 16 с регулируемыми коэффициентами усиления.
Вход первого блока 1 масштабирования подключен к шине исслгесдуемагоо сигйала.
Выход первого блока 1 масштабирования.. соединен с первым входом первого коммутатора 2 и входом второго блока 7 масшта- .. бирования. Группа управляющих входов первого блока 1 масштабирования соединена с группой первых выходов блока 6 управление. Выход второго блока "7 масштабирования подключен к входу двухстороннего ограничителя 8 сигнала. Третий вход первого коммутатора 2 соединен с выходом двухстотроннегго ограничйтелях 8 сигнала. Выход первого коммутатора 2 подключен к первому входу дисплея 3. Вы- . ход второго коммутатора 5 подключен к вто-рому входу дисплея 3. Вход блока 4 развертки соединен с шиной сигнала синхронизации. Группа первых управляющих входов блока 4 развертки подключена к" группе вторых выходов блока 6 управления.
Группа вторых управляющих входов блока 4 развертки соединена с труппой третьих выходов блока 6 управлейия, фуйпой первых управляющих входов второго блока 7 масштабирования и группой первых входов знакового генератохра 9. Третий управляющий вход блока 4 развертки подключен к четвертому выходу блока 6 управления и второму входу знакового генератора 9. Первый выход блока 4 развертки йодключен к первому входу второго коммутатора 5. Второй вйход блока 4 развертки соединен с третьим входом второго коммутатора 5, Третий выход блока 4 развертки подключен к третьему входу (вход Z) дисплея 3, Группа четвертых выходов блока 4 развертки соединена с группами управляющих входов первого и второго коммутаторов 2 и 5. Третий вход знакового генератора 9 соединен с пятым выходом блока 6 управления и вторым управляющим входом второго блока 7 масштабирования. Первый выход знакового
1793386 генератора 9 соединен со вторым входом первого коммутатора 2. Второй выход знакового генератора 9 подключен ко второму входу второго коммутатора 5
В состав первого блока 1 масштабиро- вания" входят" дешифратор, аттенюатор, с помощью кОторогО осущЕствляется изменение уровйя входйого сигнала, и широкополосный усилитель типа ОЭ-ОБ; Управление
10 первым блоком 1 масштабирбвания осуще- ствляется цифровым кодом с первого выхо- да блока 6 управлейия; Этот код поступает на Дешифратор, который непосредственйо устанавливает " магйит оупр авл яемые кон- 15 такты (реле) аттенюатбра в coOTOBTGTBMM c выбранным значением коэффициента отклонения (Вольт/деление). Такое управление-осуществляется "во всЕх соврЕменных осциллографах с микройроцессорами. " 20
Первый коммутатор 2, структурная схе- ма которого представлена на фиг, 2а, включает в себя два йдейтичйых симметричных коммутатора, включенных последовательно, yt два преобразователя несимметрично- 25 го сигнала упpавлeнiiiя в симметричный.
Причем проводники, которые служатдля передачи симметричных (парафазных) сигнаботе. Каждый преобразователь несимметрично сигнала в слмметричный выполней на основе дифференциального усилительного каскада. Управление коммутатором 2 пройзводится сигналами, поступающими "с четвертого выхода блока 4 развертки в зависимости от установленного режима работы, Дисплей 3 содержит электронно-луче- 40 вую трубку 12ЛО1И, усилитель подсвета, высоковольтный блок питания трубки, кас кад управления вертикальным отклонением (оконечный усилитель Y) и каскад управления Горизонтальным отклонением (оконеч- 45 н ый усилитель X), который, кроме тогб преобразует йесимметричный сигнал раз вертки в симметричный сигнал, подводимый к пластинам трубки. При этом сиМметфичный вход каскада управления
50 вертикальным отклонением является первым входом дисплея 3, а входы каскада управления горизонтальны1ч отклонением и усйлйтеля пбдсвета являются входами Х и Z дисплея 3 с оответст венно (фиг. 1), 55
Блок 4 развертки включает в себя уатройство синхронизации и запуска разверт- ки, генераторы основной и задержанной разверток, В состав блока 4 развертки вхолов, для удобства представлены на фиг, 5 в виде шин. Схема симметричного коммута- 30 тора представлена на фиг. 5.40 (с.132) в радит также переключатель выбора режима работы осциллографа (полное изображение сигнала или его растянутый фрагмент), который вырабатывает коды управления комму-татарами 2, 5, Устройство и работа генераторов основной и задержанной разверток описана в работе. Кроме того, в состав блока 4 развертки входит формирователь импульсов подсвета основной и эадер>канной разверток, Переключение времязадающих цепей генераторов основной и задержанной разверток осуществляется с помощью дешифратора цифравым кодом, поступающим с второго выхода блока 6 управления. При этом генератор задержанной развертки помимо генератора пилообразного напряжения содержит также на своем выходе усилитель с переключаемым коэффициентом усиления (аналогично тому, как осуществляется "растяжка" на 10 в большинстве осциллографов, например
С1-114, С1-126, С1-128 и др,). Управление генератором пилообразного напряжения задержанной развертки осуществляется тем >ке цифровым кодом (со OTopol выхода блока 6 управления), что и управление коэффицйентом основной развертки. Управление коэффициентом передачи усилителя на выходе генератора задержанной развертки производится с помощью кодового переключателя коэффициента растяжки, расположенного в блоке 6 управления (третий выход), "Растяжка" в данном случае осуществляется, как обычно, с помощью усилителя,.
Второй коммутатор 5 выполнен на микросхеме 564КП1 (фиг. 2б). Управление вторым коммутатором 5 производится сигналами, поступающими на входы А1, А2 микросхемы 564КП1 с четвертого выхода блока 6 управления, Блок 6 управления содержит кодовые переключатели; "Вольт/деление" — для управления первым блоком 1 масштабирования, "Время/деление" — для управления генератором основной развертки блока 4 развертки, а также кодовый переключатель — для установки коэффициента растяжки по вертикали и горизонтали, т.е. для управления вторым блоком 7 масштабирования, генератором задер>канной развертки блока 4 и знаковым генератором 9 соответственно.
Управление основными режимами осциллографа, включая коэффициенты Отклонения и развертки, в большинстве современных осциллографов осуществляется с помощью кодовых переключателей, Благодаря этому отпадает необходимость в коммутации широкополосных сигналов, действующих в ос13
1793386
Двоичный счетчик-делитель 11 содержит два последовательно включенных триггера и выполнен на микросхеме 564ТМ2.
Дешифратор 12 выполнен на четырех
5 элементах "И" (микросхема 564ЛА7 и служит для дешифрации четырех возможных состояний счетчика-делителя). Выходные сигналы дешифратора 12 приведены на фиг.
4б.
10 Интеграторы 13, 14 выполнены на тран-" зисторах различного типа проводимости.
Их принципиальные схемы (транзисторы
Чз-V6) приведены в работе.
Усилители 15, 16 с регулируемым коэф15 фициентом усиления выполнены аналогично второму блоку масштабирования 7 и отличаются от него лишь более узкой полосой пропускания. Изменение постоянных составляющих выходных Сигйалов усилите20 лей 15, 16 осуществляется с помощью резисторов смещения rio вертикали и горизонтали соответственно (путем разбала нса дифференциального каскада).
Осциллограф имеет два режима работы.
5 В первом режиме с помощью генератора основной развертки на экране дисплея 3 формируется полное изображение исследуемого сигнала, а во втором с помощьЮ ге- нератора задержанной развертки
0 "растянутое" изображение его фрагмента.
Причем одновременно с полным изображением исследуемого сигнала на экране осциллографа формируется маркер-прямоугольник со сторонами, пропорциональны5 ми соответствующим сторонам экрана, который охватывает участок сигнала, подлежащий растяжке (фиг. 4а). Формирование полного изображения сигнала происходит в результате воздействия исследуемого сиг0 нала на первый вход (вход Y) дисплея 3 через первый блок 1 масштабирования и первый коммутатор 2. Одновременно с этим сигнал основной развертки с первого выхода блока 4 развертки воздействует на вто5 рой вход (вход X) дисплея 3 через второй коммутатор 5. При этом коэффициент передачи первого блока 1 масштабирования устанавливают таким, чтобы изображение исследуемого сигнала занимало возможно большую часть экрана осциллографа па вертикали. Формирование маркера-прямоугольника происходит в результате воздействия сигнала с первого выхода знакового генератора 9 на первый входдисплея
3 через первый коммутатор 2 одновременно с воздействием сигнала с второго выхода знакового генератора 9 на второй вход дисплея 3 через второй коммутатор 5. Совместное появление на экране полного иллографе (исследуемый сигнал, сигналы азвертки, подсвета и т.д.). непосредственно с передней панели, чем устраняется их скажение.
В блоке 6 управления имеются также ва переменных резистора, с помощью коорых осуществляется смещение метки1рямоугольника по вертикали и оризонтали. Резистор смещения маркерарямоугольника по вертикали производит акже изменение постоянной составляюей сигнала на выходе второго блока 7 мастабирования в соответствии со мещением метки-прямоугольника на экраi е дисплея 3. Резистор. осуществляющий г ризонтальное смещение маркера-прямогольника, служит также для задания соотетствующей задержки запуска генератора з держанной развертки. При этом первая г уппа выходов блока 6 управления являетс выходом переключателя "Вольт/деление". вторая группа — выходом переключателя "В ремя/деление", третья
r уппа — выходом кодового переключателя у тановки коэффициента растяжки, четвер- 2 т и выход — выходом переменного резистор смещения маркера прямоугольника по г ризонтали, пятый выход — выходом смеения маркера по вертикали.
Второй блок 7 масштабированил содер- 3 ж т дифференциальный усилитель с перек ючаемым коэффициентом усиления (н пример, 2, 4, 8 и т.д.) и дешифратор длл и еобразователя цифрового кода в сигнал у равления усилителем. При этом измене- 3 н е постоянной составляющей выходного с гнала второго блока 7 масштабирования (р сбаланс дифференциального усилителя) о уществллется с помощью резистора смещения по вертикали, входящего в блок 6 4 управления.
Двухсторонний ограничитель 8 сигнала представляет собой дифференциальный каскад с двухсторонним ограничением. Если в осциллографе используется цифровая обра- 4 бо гка исследуемого сигнала, то в этом случа двухстороннее ограничение сигнала ос ществляется о цифровом виде, наприме . с помощью микропроцессора, который бл кирует прохо>кдение цифрово о кода, 50 со тветствующего вертикальному положени изображения сигнала за пределами экра а дисплел 3. !, Мультивибратор 10; входящий в состав 55 зн кового генератора 9, выполнен на осноое икросхемы 564ЛН2, содержит времязада ощую RC-цепь и работает в а от, кол еб отел ьн ом режиме.
1793386
15
25
35
55 изображения исследуемого сигнала и маркера-прямоугольника достигается путем поочередной коммутации первых и вторых входов коммутаторов 2, 5 к их выходам. Переключение коммутаторов 2, 5 в этом режиме в то или другое положение происходит по окончании основной развертки во время обратного хода луча при блокировке пилообразного напряжения. При этом длительность импульсов подсвета, которые подсвечивают полное изображение сигнала и маркер, определяется длительностью основной развертки. Аналогичным образом осуществляется отображение двух сигналов в двухканальном осциллографе с однолучевой трубкой.
Маркер-прямоугольник на изображении исследуемого сигнала (фиг. 2а) формируется отклоняющими напряжениями Uy u
U, (фиг. 4а), создающими на экране осциллографа полиграмму-прямоугольник. Для этого в знаковом генераторе 9 формируется последовательность импульсов (фиг. 4б), которая с помощью интеграторов (фиг. 3) преобразуется в отклоняющие напряжения Uy и 0х (фиг, За). Поскольку сигналы, вырабатываемые блоком 4 развертки и знаковым генератором 9 несинхронны, то за множество ходов развертки обеспечивается равномерный подсвет маркера-прямоугольника.
Последовательность импульсов (фиг.
4б), управляющих работой знакового генератора 9 (фиг. 3), формируется с помощью дешифратора 12, подключенного к выходу счетчика-делителя (на фиг. 4) 11. Счетчик-делитель 11 запускается мультивибратором
10..Отклоняющие напряжения Uy и О, (фиг.
4а), создающие на экране трубки полиграмму-прямоугольник. формируются с помощью интеграторов 13, 14 (фиг. 3), управляемых упомянутыми импульсами Uy+, Uy-, Ux+, Ux (фиг, 4). Работа знакового генератора подробно списана . Амплитуды отклоняющих напряжений Uy и Ux, которые определяют размеры сторон маркера-прямоугольникаэ, устанавливаются усилителями
15, 16 с регулируемыми коэффициентами усиления.
При включении оператором режима
"растяжки" интересующего фрагмента изображения сигнала (фиг. 4) второй коммута° тор 5 подключает ко второму входу (вход "X") дисплея 3 сигнал задержанной развертки со второго выхода блока 4 развертки. При этом первый коммутатор 2 подает на первый вход (вход Y) дисплея 3 исследуемый сигнал, который после первого блока 1 масштабирования прошел также через второй блок 7 масштабирования и двухсторонний ограничитель 8 сигнала, Таким образом при наблюдении полного изображения и маркера коммутаторы 2, 5 поочередно подключают (на время прямого хода развертки) на дисплей
3 сигналы, поступающий на первый и второй входы коммутаторов 2, 5. При наблюдении растянутого изображения сигнала к дисплею 3 постоянно подводятся сигналы, поступающие на третьи входы коммутаторов 2, 5.
При этом на третий вход первого коммутатора 2 воздействует усиленный ("растянутый") исследуемый сигнал, а на третий вход второго коммутатора 5 — сигнал задержанной развертки. Коэффициент растяжки наблюдаемого. фрагмента по горизонтали определяется тем, во сколько раз скорость нарастания пилообразного напряжения задержанной развертки больше основной, Коэффициент растяжки наблюдаемого фрагмента по вертикали определяется коэффициентом передачи второго блока 7 масштабирования. Как указывалось ранее, коэффициент усиления первого блока 1 масштабирования устанавливается таким, чтобы изображение сигнала занимало возможно большую часть экрана по вертикали; Коэффициент усиления второго блока
7 масштабирования всегда больше единицы. Следовательно, в режиме растяжки изображение размаха сигнала, как правило, превышает размер экрана по вертикали, т,е. амплитуда сигнала на выходе второго блока
7 масштабирования выходит за рамки динамического диапазона каскада управления вертикальным отклонением дисплея 3, Воздействие нэ вход дисплея 3 сигнала, превышающего его динамический диапазон, обычно вызывает искажение формы изображения сигнала на экране дисплея 3, например, как в аналоге и прототипе. Техническое противоречие меж у амплитудой сигнала в режиме растяжки и допустимым входным диапазоном дисплея по вертикали разрешается с помощью двухстороннего ограничителя 8 сигнала, включенного на выходе второго блока 7 масштабирования. Ограничитель 8 обеспечивает двухстороннее ограничение входного сигнала таким образом, чтобы нэ его выходе сигнал не выходил за пределы заданных уровней. При этом уровни ограничения выбираются таким образом, чтобы вертикальный размер изображения сигнала несколько превышал вертикальный размер экрана, но при этом каскад управления вертикальным отклонением дисплея 3 не входил в насыщение. Тем самым устраняется режим насыщения каскада управления вертикальным отклонением дисплея 3, а
1793386.17
Саедоаатепьно, деформация иэображения с1гнала на его экране. . Следует отметить, что превышение сиги лом развертки входного диапазона диспл я 3 по второму входу (вход "X") не и иводит к искажению формы изображения и следуемого сигнала на экране дисплея 3.
Э о объясняется тем, что скорость изменен я сигнала развертки на нарастающем учас ке пилообразного напряжения с авнительно невелика, и каскад управлен я горизонтальным Отклойением дисплея
3 сегда успевает выйти из режима насыщен A к тому моменту, когда луч попадает на э ран дисплея 3. После спада пилообразног сигнала, где скорость изменения сигнала в лика. упомянутый каскад успевает выйти и режима насыщения за время обратного .х да луча (время блокировки развертки).
Коэффициенты отклонения и разйертки, а акже коэффициент растяжки по вертикал и горизонтали устанавливают соответств ющими переключателями, которые н ходятся в блоке 6 управления, Там же н ходятся и органы управления смещением и вертикали и горизонтали (переменные р зисторы). При этом смещение по горизонта и достигается регулировкой величины за ержки запуска задержанной развертки в б оке 4 (как и во всех осциллографах, имеющ х задержанную развертку). При этом коз фициенты усиления усилителей 15, 16 (ф г. 3) устанавливаются обратно пропорцио> альными коэффициенту K растяжки изоб ажения сигнала (фиг. 2а), Это объясняется те, что размеры фрагменты изображения ис ледуемого сигнала, охваченного маркер м-прямоугольником, тем меньше, чем б ьше коэффициент К растяжки изображен я. Поэтому управление коэффициентами ус ления усилителей 15, 16 (фиг. 3) осуществл ется теми же сигналами (цифровыми кода и), которые устанавливают коэффициент ус ления второго блока 7 масштабирования и оэффициент усиления усилителя на выход генератора задержанной развертки в б Рке 4. Этим достигается соответствие между размерами фрагмента, охваченного маркером-прямоугольником, и размерами фрагмента, отображаемого на экране осци лографа в режиме растяжки. Соответствие местоположения фрагмента, ох аченного меткой на исследуемом сигнале, фрагменту, наблюдаемому на экране в .
peIêèìå рзстяжки (фиг. 2). обеспечивается тей; что смещение растянутого участка по вертикали (в блоке 7) и задержка запуска задержанной развертки (в блоке 4) осуществляются с помощью тех же переменных реI
I зисторов, что и смещение маркера-прямоугольника (при наблюдении полного изо- . бражения сигнала). При этом смещение маркера-прямоугольника по вертикали и го5 ризонтали осуществляется путем изменения постояйной составляющей вь одных сигналов усилителей 15, 16 соответственно (входящих в состав знакового генератора 9).
При подготовке предлагаемого осцил10 лографа к исследованию тонкой структуры сигнала вначале оператор включает режим, при котором на экране осцйллографа отображается полное изображение исследуемого: сигнала вместо с
15 маркером.-прямоугольником. Наблюдая полное йзображение сигнала, оператор визуально определяет участок сигнала, тон.кую структуру которого необходимо исследовать. После этого оператор с по20 мощью переменных резисторов. "располо- . женных в блоке 6 управления, осуществляющих перемещейие марке1эаэпрямоугольникэ по вертикали и горизонта- ли, и переключателя коэффициента
25 растяжки (который устанавливает размеры маркера-прямогольника), добивается того, чтобы маркер-прямоугольник полностью ох- ватывал интересующий оператора фрагмент, и включает режим растяжки. В этом
30 режиме он наблюдает выбранный фрагмент сигнала, растянутый на весь экран (по вертикали и горизонтали). что позволяет исследовать его тонкую структуру. Растяжка изображения и формирование маркера осу35 ществляются электронным путем; поэтому . достигается хорошее соответствие фрагмента; охваченного маркнером- спрямсоугэблъником, на полном изображении сигнала, и его растянутого изображения.
40 Повышение удобства работЫ с осциллографом при исследовании тонкой структуры сигнала достигается за счет того, что установка интересующего участка сигнала, подлежащего растяжке по обеим осям, 45 производится при наблюдении его полного иэображения, а не "вслепую", как в известных приборах. В результате дополнительная регулировка после включения рвжима растяжки и многократное переключение ре50 жимов растянутого и нерэстянутого изображения, как в аналоге и прототип, не требуется. Повышение удобства .работы с прибором подтверждается сокращением времени, которое необходимо для растяжки
55 интересующего фрагмента сигнала на весь экран осциллографа по обеим осям. Достигнутое сокращение времени подготовки йрибора к исследованиям объясняется значительным сокращением числа манйпу1793386
20 ляций, которые вынужден проделать опера- (как и прототип). Однако, если из-эа неостогор для растяжки нужного фрагмента по рожнйх действий оператора при смещении обеим осям. .:: .:...:: растянутого изображения последнее исчеКак показала экспериментальйая про- зает с экрана осциллографа, то, в отличие от верка макета предложенйого осциллографа, 5 прототипа, -оператор не. ищет потерянное время совмещения маркера-,прямоугольни- изображение "вслепую",. а включает режим ка с интересующим фрагментом иэображе- . - полного изображения, совмещает маркерния с последующей растяжкой фрагмента прямоугольник с интересующим его фрагпо обеим осям ориентировочно составляет - ментом- иэображения, возвращается к.
30-40 с(в прототипе это время. равно 2 — 2,5 10 режиму растяжки и продолжает просмотр мин). Таким образом; благодаря введению : раСтянутого иэображения; В результате . предложенных узлов и связей, затраты вре-" предлагаемый осциллограф обеспечивает мени на подготовку осциллографа: к иссле-: не только: сокращение времени подготовки дованию тонкой структуры сигнала .:.: .. прибора к исследованию тонкой структуры сокращаются приблизительно в 4 раза. -":::15 ситйала, но и сокращает время непосредстПредлагаемый осциллограф допускает: венного-исспедования этой структуры, наустановку интересующего фрагмента при, пример в случае необходимости просмотра наблюдении уже растянутого изображения.: .сигнала на большом его протяжении.
20 (Ф о р мул а и з о брет ения - . с я тем, что,"с целью Сокращения времени
Осциллограф содержащий первый блок . подготовки осциллографа к работе при изумасштабирования, вход которого соединен чении тонкой структуры исследуемого сиг.: c шиной исследуемого сигнала, а выход —:с нала., в нето введены второй блок первым входом riepaoro коммутатора, выход, масштабирования, двустронний ограничикоторого подключен "к первому входу дисп- ..: тель сигнала и знаковый генератор, группа лея, второй вход которого-соедийен с выхо- первых входов которого подключена к груп: . дом второго коммутатора; блок развертки, - пе третьих выходов блока управления и к вход которого соединен с шийой сигнала группе первых управляющих входов второсинхронизации,. первый и второй выходы - го блока масштабирования, второй вход — к
c первым и третьйм входами второго комму- четвертому выходу блока управления, третатора соответственно, третий выход —. с: тий вход — K ïÿòîìó выходу блока управлетретьим входом дисплея, группа четвертых ния и второму управляющему входу второго выходов — с группой управляющих входов блока масштабирования, первый выход — к . первого и второго коммутаторов, блок уп- второму входу первого коммутатора, а вто равлейия, группа первых выходов которого . рой выход — к второму входу второго комму: соединена с группой уйравляющйх входов татора, при э1 ом вход второго блока первого блока масштабирования, группа масштабирования соединен с выходом первторых выходов — с груйпой первйх управ- вого блока масштабирования, а выход-- с ляющих входов блока развертки, группа входом двустороннего ограничителя сигнатретьих выходов — с третьим управляющим ла, выход которого подключен к третьему входом блока развертки, о т л и ч а ю щ и й- входу первого коммутатора.
1793386
1793386
1793386
8УОд
Улр.
A@&i
Составитель Б, Лисенков
Р дактор С. Кулакова Техред M.Моргентал Корректор Н. Король
Заказ 502 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ! !
