Осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов

 

Союз Советскыи

Соцыакыстыческыи

Респттбттык

О П И С А Н И Е ()))922646

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 09.06.80 (2! ) 29З5761/18 21 (51)M. Кл.

G 01 !с 19/04 с присоединением заявки РЙ

3Ъоударстееииый комитет

СССР (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.04.82. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 25.04.82 (53) УДК621.З17..7 (088.8) !

В. Н. Вишневский, В; М. Немировский и В, A. Янкофич ! (72) Авторы изобретения

I (7!) Заявитель (54) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ АМПЛИТУДНЫХ

ХА PA l(TF РИСТИК ЭЛЕКТ РИЧЕСК ИХ СИГНАЛОВ

1О

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при осциллографических измерениях амплитудных характеристик электрических сигналов.

Известно осциллографическое устройство, содержашее соединенные с выходной клеммой переключатель и измеритель мгновенных значений амплитуд, другие входы которого соединены с входами блока управления и измерителя временных интервалов и с выходами компараторов, входы которых соединены соответственно с источниками опорных напряжений, с электроннолучевой трубкой и через блок развертки с блоком управления, один выход которого соединен через блок подсвета с электроннолучевой трубкой, а другой выход которого соединен с переключателем, другие входы которого соединены с источниками положительного и отрицательного напряжений, а выход переключателя соединен через усилитель вертикального отклонения с электроннолучевой трубкой:1,.

Недостатком осциллографического устройства является низкая точность измерения амплитудных характеристик исследуемого сигнала, а также значительные затраты времени измерения параметров сигнала по экрану электроннолучевой трубки.

Наиболее близким техническим решением является осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов, содержаший электроннолучевую трубку, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходами первого и второго каналов предварительного усилителя вертикального отклонения через выходной усилитель, горизонтально отклоняюшие пластины соединены с выходом блока развертки, компаратор, первый вход которого соединен с регулируемым источником опорного напряжения, а второй подключен ко вторым выходам первого и второго

922646 4

20 каналов предварительного усилителя, выход компаратора через логический блок развертки соединен с блоком развертки, модулятор электроннолучевой трубки соединен через усилитель подсвета с 5 другим выходом логического блока развертки, а также мультиметр (измеритель постоянного напряжения и напряжения низкой частоты) t2J

Недостатком измерителя является низкая точность измерения, обусловлен ная неравномерностью амплитудночастотной характеристики тракта вертикального отклонения и погрешностью совмещения изображения сигнала с калиброванной 35 шкалой электроннолучевой трубки, а также значительное время измерения, обусловленное временем температурной стабилизации тракта вертикального отклонения при измерении сигнала.

Цель изобретения — повышение точности измерений при одновременном сокращении времени измерений.

Поставленная цель достигается тем

25 что в осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов, содержащий электронн6лучевую трубку, вертикально отклоняющие пластины которой. соединены с выходами первого и второго каналов пред. 50 варительного усилителя вертйкального отклонения через выходной усилитель, горизонтально бтклоняющие пластины соединены с выходом блока развертки, компаратор, первый вход которого соединен с регулируемым источником опорного напряжения, а второй подключен к вторым выходам первого и второго каналов предварительного усилителя, моду лятор электроннолучевой трубки соеди40 нен с выходом усилителя подсвета, первый вход которого соединен с вторым выходом блока развертки, и мультиметр, дополнительно введены первое и второе вычитаюшяе устройства, ключ, дифференцирующее устройство, устройство регулируемой.задержки и аттенюатор, причем выход аттенюатора соединен с входом мультиметра, первый вход аттенюатора соединен с третьим выходом первого канала предварительного усилителя вертикального отклонения, второй вход аттенюатора соединен с выходом первого вычитающего устройства, первый вход которого подключен к выходу регулируемого источника опорного напряжения, а второй - через ключ к общей шине и через второе вычитающее устройство к первому выходу первого канала предо рительного усилителя, при этом выход дифференцирующего устройства соединен с вторым входом усилителя подсвета, вход дифференцирующего устройства — с вторым входом комператора, между вьтходом которого и входом блока развертки включено устройство регулируемой задержки, а управляющий вход ключа соединен с клеммой управляющего сигнала.

На фиг. l представлена структурная схема осциллографического измерителя амплитудных характерястик электрических сигналов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. При этом на фиг. 2 - 16, 17, и 18 — формы исследуемого сигнала на экране ЭЛТ

1 при различных значениях выходного напряжения регулируемого источника опорного напряжения; 19 и 20 - формы исследуемого сигнала, поступающего на вход второго канала предварительного усилителя и линия развертки первого канала предварительного усилителя.

Осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов содержит электроннолучевую трубку (ЭЛТ) 1, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходами первого канала 2 предварительного усилителя вертикального отклонения и второго канала 3 через выходной усилитель 4. Горизонтально отклоняющие пластины электроннолучевой трубки (ЭЛТ) 1 через блок 5 развертки и устройство 6 регулируемой задержки подключены к выходу компаратора 7.

Первый вход компаретора 7 соединен с регулируемым источйиком 8 опорного напряжения, а второй подключен к вторым выходам первого канала 2 усиления и второго канала 3. Модулятор ЭЛТ соединен с выходом усилителя 9 подсвета, вход которого подключен ко второму выходу блока 5 развертки. Выход аттенюатора 10 соединен с входом мультиметра 11, а вход — а выходом первого вычитающего устройстве 12. Первый вход этого устрОйатве cj5saaa с выходом регулируемого источника 8 опорного напряжения, а второй через ключ 13— с общей шиной и через второе вычитающее устройство 14 - с первым выходом первого канале 2 предварительного усилителя. Третий въиод этого канала соединен с управляющим входом аттенюатора 10. Вход диффереицирующего устпоступает опорное напряжение регулируемого источника 8, а второй вход подключается ключом 13 к обшей шине.

Импульс на выходе компаратора 7 возникает в момент вр мени, когда сигнал с второго выхода первого канала 2 предварительного усилителя превысит величину опорного уровня источника 8. Этот импульс воздействует на вход блока 5 развертки, в результате чего последний формирует прямоугольный импульс, поступаюший на вход усилителя 9 подсвета, и пилообразное напряжение развертки для ЭЛТ 1. При этом величина опорного напряжения источчика 8 (регулировка

"Уровень" на передней панели прибора). выбирается такой, чтобы начало изображения сигнала на экране ЭЛТ 1 совпа ло с измеряемой точкой исследуемого. сигнала (фиг. 2 - 16, 17 и 18). В результате на входе аттенюатора 10 будет постоянное напряжение, равное мгновенному значению исследуемого сигнала.

Величина ослабления аттенюатора IO за-: дается цифровым сигналом, поступающим на управляющий вход этого аттенюатора от переключателя чувствительности аттенюатора первого канала 2 предварительного усилителя. Затем постоянное напряжение источника 8 измеряется мультиметром 11.

Для увеличения яркости точек, соответствующих началу синхронизации (фиг. 216, 17 и 18) с помошью дифференцируюшего устройства 15 производится дополнительный подсвет переднего фронта импульса.

С помошью устройства 6 регулируемой задержки производится уравнивание времени задержки сигнала на участках вход устройства.- вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ 1 и вход устройствамодулятор ЭЛТ 1. Это необходимо для устранения погрешности измерения мгновенного значения сигнала, обусловленной неодинаковой временной задержкой сигнала по указанным каналам. В противном случае начало подсвета изображения сигнала (фиг. 2 — 16, 17, 18) будет сдвинуто относительно точки, которую оператору необходимо измерить.

922646 ройства 15 связан с вторыми выходами каналов 2 и 3 предварительного усилиЮ теля, выход «со вторым входом усилителя 9 подсвета, а управляющий вброд ключа 13 - с клеммой управляющего 5 сигнала.

Каждый канал 2 и 3 предварительного усилителя вертикального отклонения включает в себя частотно-компенсированный аттенюатор с переключателем чувстви- тельности, балансный широкополосный

УПТ, предварительный усилитель синхронизации с переключателем синхронизации (от первого или второго каналов). На входах частотно-компенсированных делителей установлены ключи, коммутируюшие эти входы к источнику сигнала или обшей шине. Коэффициент передачи сигнала от входа каждого канала 2 и 3 предварительного усилителя до второго входа 20 компаратора 7 равен единице. Выходной усилитель 4 содержит на входе линию . задержки.

Блок 5 развертки состоит из формирователя прямоугольных импульсов, запус- 5 каемого импульсами синхронизации с выхода компаратора 7 и генератора пилообразного напряжения.

Устройство регулируемой задержки 6 представляет собой формирователь прямо- 50 угольных импульсов с регулируемой длительностью.

Регулирование величины опорного напряжения на выходе источника 8 производится с помощью регулировки "Уро- 55 вень на передней панели устройства.

Аттенюатор 10 представляет собой операционный усилитель с регулируемым коэффициентом передачи. Управление аттенюатором 10 осуществляется цифро- 4о выми сигналами с третьего выхода первого канала 2 предварительного усилителя (с переключателя чувствительности).

Вычитаюшие устройства 12 и 14 выполнены на основе операционных усили- 45 телей. Управление ключом 13 производится вручную с помощью кнопки на передней панели устройства, Устройство работает следующим образом.

При измерении мгновенного значения исследуемого сигнала источник последнего подключается к входу первого или второго каналов 2 и 3, а на управляю55 ший вход ключа 13 от внешнего источника поступает сигнал управления и ключ

13 открывается. При этом на первый вход первого вычитаюшего устройства 12

Для измерения какой-либо части сигнала — выброса прямоугольного импульса (фиг. 2 — 19), ступеньки, спада и т.д., ключ 13 размыкается, а исследуемый сигнал подается на вход второго канала 3 предварительного усИлителя.

При этом вход первого канала 2 соеди50

7 9226 няется с общей шиной. Поскольку первый канал 2> предварительного усилителя выполнен по балансной схеме, то выходное напряжение второго вычитающего устройства 14 пропорционально напряжению смещения луча, осуществляемого в первом канале 2, В результате на экране ЭЛТ 1 помимо изображения исследуемого сигнала, поступающего на вход второго канала 3, которое начи- 30 нается в точке 19 (начало синхронизации), наблюдается горизонтальная линия, перемещаемая по оси у ручкой "Уровень".

Поскольку первое вычитающее устрой- . ство 12 формирует разность напряжений 15 регулируемого источника опорного напряжения 8 и второго вычитающего устройства 14, то после прохождения сигнала через аттенюатор 10 на цифровом индикаторе мультиметра ll отобразится 2î величина напряжения, пропорциональная расстоянию по оси„у между точкой 19 и горизонтальной линией.

Изменяя напряжение регулируемого источника 8 опорного напряжения и ве- 25 личину вертикального смешения луча первого канала 2, выбирают любой участок сигнала, подлежащий измерению (фиг. 220).

Погрешность измерения амплитудных 30 характеристик исследуемого сигнала снижается с 3-53о в известном до 1,5-2% в предлагаемом устройстве. Снижение погрешности измерения происходит за счет исключения процесса переключения З5 входа канала усиления от общей шины к источнику исследуемого сигнала, уменьшения визуальной погрешности измерений изза отсутствия меток и снижения нерав номерности амплитудно-частотной ха- 40 рактеристики канала усиления от его входа до входа компаратора. Так, например, в известном осциллографе с полосой пропускания 0-100 мГц и погрешностью измерения g 54 с помощью предлагае- 4S мого устройства погрешность измерения в диапазоне частот 0-20 мГц снижается в 1,6 раза, а за счет оперативности измерения и цифровой индикации результа: тов времени измерения уменьшается в

2 .раза. формула изобретения

Осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сиг46 8 налов, содержащий электроннолучевую трубку, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходами первого и второго каналов предварительного усилителя вертикального отклонения че реэ выходной усилитель, горизонтально отклоняющие пластины соединены с выходом блока развертки, компаратор, первый вход которого соединен с регулируемым источником опорного напряжения, а второй подключен к вторым выходам первого и второго каналов предварительного усилителя, модулятор электроннолучевой трубки соединен с выходом усилителя подсвета, первый вход которого соединен с вторым выходом блока раэверч ки, и мультиметр, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном сокращении времени измерения, в него дополнительно введены первое и второе вычитающие устройства, ключ, дифференцирующее устройство, устройство регулируемой задержки и аттенюатор, причем выход аттенюатора соединен с входом мультиметра, первый вход аттенюатора соединен с третьим выходом первого канала предварительного усилителя вертикального отклонения, второй вход аттенюатора соединен с выходом первого вычитающего устройства, первый вход которого подключен к выходу регулируемого источника опорного напряжения, э второй - через ключ к общей шине и через второе вычитающее устройство — к первому выходу первого канала предварительного усилителя, при этом выход д.ифференцирующего устройства соединен с вторым входом усилителя подсвета, вход д ифференцирующего. устройства — с вторы м входом компаратора, между выходом которого и входом блока развертки включено устройство регулируемой задержки, а управляющий вход ключа соединен с

«леммой управляющего сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

J4 708238, кл. G 01 R 13/30, 1980.

2. Инструкция по эксплуатации осциллографа типа 463 фирмы Те Я1го и (перевод БНИИАТОМИНфОРМ, N. 9729), 922646

1Я раздери. канали раздеря инала

Составитель С. Коротков

Редактор A. Козориз Техред Т.Магочка Корректор В, Синицкая

Заказ 2574/59 Тираж 7 19 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ШП1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4