Осциллографический измерительамплитудных характеристик электри-ческих сигналов

 

Соеоз Советских

Социалистических

Рес ублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ а

К АВТОИ:КОМУ Св ТВЛЬСТВУ (е!}Дополиительиое к авт.саид-ву 9 599217 (22) Заявлено . 22Я679 (2!) 2781785/18-21 Р1)М )4л.

G 01 R 13/30 с присоединением заявки Но (23)Приоритет

Госуяарстаеииыя «оимтет

СССР по яеяам изобретений я открытей

Опубликоваио 23,03.81. Ьоллетеиь N9 11

Дате опубликования описания 250 81 (з) Уд 621. 317. .757(088.8) (72) Автор изобретения

Н.Е. Моргаевский (7!) Заявитель (54) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ИЗИЕРИТЕЛЬ И4ПЛИТУДНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке высокоточных быстродействующих осциллографических измерителей наносекундного и субнаносекундного диапазона и тестеров для проверки быстродействунивих интегральных микросхем. По основному авт. св. в 599217 известен осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов, содержащий осциллограф, первый вход которого подключен к первой входной клевеее, первый выход — к первому входу блока формиро вания уровней зон, второй выход — к первому входу генератора импульсов

:зон, выход которого соединен с входом подсвета осциллографа и вторым входом блока формирования уровней зон, а второй вход — с третьим выходом блока управления,.первый выход которого связан с третьим входом формирователя уРовней эон, второй выход — с входом управления второго переключателя, а четвертый выход— с входом управления первого переключателя, выход которого подключен к первому выводу конденсатора связи и второму входу осциллографа, а пер-, З0 вый и второй входы — к первым выходам первогб и второго источников опорного напряжения, вторые выходы которых соединены со входами измерителя разности напряжений, а входы— со второй входной клеаееой и вторееи выводом конденсатора связи, причем входы первой и второй плавно регулируемюс линий задержки связаны с входом синхронизации измерителя, а выходы — с пермее и вторым выходамн второго переключателя, выход которого подключен ко входу синхронизации осциллографа, а первый и второй выходы блока формирования уровней эон соединены с входами индикатора равенства напряжений 1 .

Цель изобретения — повеваение точности

Цоставлениая цель достигается тем, что в осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов, содержащий осциллограф, первый вход которого подключен к первой входной.клевание, первый выход — к первому входу блока формирования уровней эон, второй выхс д— к первому входу генератора импульсов зон, выход которого соединен с входом подсвета осциллографа и вторым входом блока формирования уровней зон, а второй вход — с третьим- выхо дом блока управления, первый выход которого связан с третьим входом формирователя уровней зон, второй выходс входом управления второго переключателя, а четвертый выход — с входом управления первого переключателя, выход которого подключен к первому выводу конденсатора связи, а первый и второй входы — к первым выходам первого и второго источников опорного напряжения, вторые выходы которых соединены со входами измерителя разности напряжений, а входы — со нторой входной клеммой и вторым выводом конденсатора сняэи, причем нходы пер- 1 вой и второй плавно регулируемых линий задержки связаны с входом синхронизации измерителя, а выходы — c первым и вторым выходами второго переключателя, выход которого подклю- 2О чен ко входу синхронизации осциллографа, а первый и второй выходы блока формирования уровней зон соединены с входами индикатора равенства напряжений, снабжен третьим и чет- р вертым источниками опорного напряжения, дополнительным измерителем, разности напряжений, третьим переключателем, двумя резисторами связи и дополнительным конденсатором связи, 3 первый вывод которого соединен со вторым входом осциллографа, первым выводом второго резистора связи и выходом третьего переключателя, а второй вывод — с выходом первого переключателя, первым выводом первого резистора связи, и входами третьего и четвертого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами дополнительного изме. рителя разности напряжений,. а первые 4 выходы с первым и вторым входами третьего переключателя, вход управления которого подключен к пятому выходу блока управления, причем вторые выводы резисторов связи соединены с первым входом осциллографа.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройство состоит иэ осциллографа 1, первого и второго источников

2, 3 опорного напряжения, первого переключателя 4, измерителя 5 разности напряжений; первой и второй плавно регулируемых линий 6 и 7 задерж.ки, второго переключателя 8, блока 9 формирования уровней зон, генератора 10 уровней зон, индикатора 11 равенства напряжений, блока 12 управления, первого конденсатора 13 связи, третьего и четвертого источников

14 и 15 опорного напряжения, третьего переключателя 16, дополнительного измерителя 17 разности напряжений, дополнительного конденсатора 18 связи, первого и второго резисторов 19 и 20 связи., Внутреннее сопротивление источников опорного напряжения R много меньше сопротивлений резисторов 19 и 20 связи. Сопротивление связи резистора 20 включает в себя активную составляющую входного сопротивления осциллографа 1. Величины сопротивлений резисторов 19 и 20 в диапазоне изменения уровней исследуемого сигнала U„ постоянны. Конденсаторы 13 и 18 связи обеспечивают передачу переменных составляющих спектра ис- . следуемого сигнала U на вход осциллографа 1. Выбор величин конденсаторон 13 и 18 связи производится иэ условий неискаженной передачи формы исследуемого сигнала на вход осциллох рафа 1.

Включение источников 2, 3 и 14, 15 опорного напряжения (Е ...Е4 ) н цепи общей шины второго входа осциллографа 1 обеспечивает, в сочетании с конденсаторами 13 и 18 связи малые искажения исследуемых сигналов в области высоких частот вследствие малого значения С„ — паразитной емкости на входе осциллографа 1 °

Устройство работает следующим образом.

Контролируемый сигнал выводится органами упранления осциллографа 1 на экран ЭЛТ. Метка зоны (с помощью блока 12) устанавливается на контролируемый участок сигнала U„. По снгналам блока 12 производится синхронная коммутация источников 2, 3 и 14, 15 опорного напряжения. Одновременно производится изменение напряжений опорных источников 2, 3 и 14, 15 таким образом, что их разности напря-. жений имеют разные знаки.

Происходящее при этом смещение исследуемого сигнала Ux íî оси амплитуд воспринимается оператором как раздвоение иэображения сигнала и метки зоны. Изменение величин разностей напряжений опорных источников 2, 3 и 14, 15 производится таким образом, чтобы взаимно компенсировать смещения исследуемого сигнала U„ по оси амплитуд„ происходящие от каждой из пар опорных источников 2, 3 и 14, 15.

Контроль совмещения производится визуально по экрану ЭЛТ или по совпадению меток импульсов зон с помощью индикатора 11 равенства напряжений.

После совпадения меток эон на исследуемом сигнале 0х при определенных значениях разностей напряжений опорных источников 2, 3 и 14, 15 производится вычисление. величины активной составляющей R„ s выходном сопротивлении источника ах - Вя — -1 Ь Е ( х Я 1,Е Р где аЕ, д Š— разности напряжений, измеряемые блоками 5 и 17.

815641

1 отеч 2 f

Ь АЕ»1

Е„=2

)ai

}ац„ l (ае,l(» }

/ « +14 1 4,М,! -,. „„!. !аУа,ЯиЕ,I(i-а, " }, )аюа,lа-l kl(-.;". }

При этом R и R,.

1Ф

Использование источников 2, 3 и

14, 15 опорного напряжения, как средства воздействия на исследуемое уст 5 ройство зависит от соотношения R„ и и „ и становится неэффективным при й„ к „. . При исследовании цепей с периодически изменякщимся активным conpog) тивлением R„ (при отсутствии источника сигналов U ) на экране осциллографа 1, при нанряжениях опорных источников 2, 3 и 14, 15 отличных от нулевых, отображается зависимость

ЕЯ типа RÄ F (f) . Иэменеиия величины

»а= iд ...n

Частота дискретизации отсчетов

F „" измеряемого сопротивления R< определяется в общем случае иэ соотношения где 1Ь вЂ” наивысшая частота в спектре исследуемого сигналами„.

После определения зон сигнала с практически неизменными значениями

R> îöåHèâàåòñÿ степень шунтирования источника исследуемых сигналов U входным сопротивлением осциллографа 1 и принимается решение о допустимости проведения измерений,при данном входном сопротивлении осциллографа 1.

Эквивалентное входное сопротивление измерителя (активная составляющая) равно аа ада

5x R + и

Практически встречаются такие случаи

Rxcc Rgx при этом Ih Е» I =) Ь Е )

R„77 Rg, при этом l b Е,I не вызывает смещения изображения исследуемого сигнала на экране ЭЛТ )Ь U } = О и компенсации смещения изображения от

}g Е } не происходит.

Измерение амплитуды исследуемого сигнала U (или установка уровней отсчета при проведении временных измерений) производится следующим образом.

Участки сигнала, между которыми проводятся амплитудные измерения, совмещаются на экране ЭЛТ с помощью органов управления осциллографа 1, линий б и 7 задержек и регулировкой источников 2, 3 илн 14, 15 опорного напряжения. Связь между } Е,},) Ь Е ) и }AU>»}, IgU+<} определяется следующим соотношениями с

"- ." 4МФ..)

Если величина сопротивления йк существенно изменяется, производится определение эон (временных интервалов), в пределах которых величина.R> практически неизменима (с точки зрения требуемой точности измерений), а затем измеряются уровни сигнала в пределах определенных эон с постоянными значениями R„, при этом искомая амплитуда 0„ определяется как сумма отдельных амплитуд

Разбиение полной измеряемой амплитуды сигнала U на отдельные составляющие производится также в случае, если исследуемое устройство критично к величинам }a U« I )LUAU<} (например, при подключении входа осциллографа ко входу дискриминатора с определенным порогом срабатывания-).

Фиксация гРаниц зон с постоянными значениями величин сопротивлений К„ производится с помощью меток эон или по характерным точкам форьы сигнала, при этом ген ратор 10 меток импульсов

® зон вырабатывает требуемое количество импульсов меток зон ° Измерения отдельных амплитуд сигналов. каждой зоны проводятся последовательно между соседними зонами.

При использовании источников 2, 3 и 14, 15 опорного напряжения как средства воздействия на исследуемое устройство, производится анализ воздействия перепада напряжений }g U„»}, }b.U } на исследуемое устройство.

20 Осциллограф 1 подключен ко входу дискриминатора и порог срабатывания последнего находится в пределах разностей напряжений I А Ux ) > } b, 0 } тогда между входом дискриминатора и вхо25 дом осциллографа 1 существует гальваническая связь, где исследуют процесс переключения дискриминатора. Наличие гальванической связи необходимо . вследствие того, что емкость второЗ© го входа осциллографа 1 относительно корпуса, существенно ограничивает скорость нарастания перепадов напряженийй } а О„, } > } g U }, О

Основные соотношения (для случая использования высокоомного входа осциллографа 1) имеют вид И

815б41

Формула изобретения

Составитель В. Лившиц

Редактор Н. Рогулич Техред .Е.Гаврилешко Корректор q М. Вигула

Заказ 1028/74

Тираж 7 32 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В„ в выбранной точке в данном случае производится аналогично.

Предлагаемое устройство обеспечивает проведение относительных амплитудных измерений, а также задание относительных уровней отсчета при проведении временных измерений. Уст- ройство позволяет повысить точность измерениЯ амплитудных и временных характеристик электрических сигналов, обеспечивает расширение функциональных возможностей осциллографических измерителей.

Осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов по ант . cs. в 599217, о т л и ч .а.ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности,,он снабжен третьим и четвертым источниками опорного напряжения, дополнительным. измерителем разности напряжения, третьим переключателем, двумя резисторами связи и дополнительным конденсатором связи, первый вывод которого соединен со вторым входом осциллографа, первым выводом второго резистора связи и выходом третьего переключателя, а второй вывод — с выходом первого переключателя, первым выводом первого резистора связи, и входами третьего и четвертого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами дополнительного измерителя разности напряжений, а первые выходы с первым и вторым входами третьего переключателя, вход управления которого подключен к пятому вы,ходу блока управления, причем вторые выводы резисторов связи соединены с первым входом осциллографа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

9 599217, кл. 6 01 В 13/30, 1976 (прототип).