FR2509051A1 - Appareil de mesure et d'affichage d'une forme d'onde - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE MESURE ET D'AFFICHAGE D'UNE FORME D'ONDE RECEVANT DEUX SIGNAUX D'ENTREE ANALOGIQUES ET EFFECTUANT UN AFFICHAGE EN X-Y ETOU EN Y-T. LE PROBLEME TECHNIQUE POSE EST DE DISCERNER LA RELATION TEMPORELLE ENTRE UN AFFICHAGE EN X-Y ET UN AFFICHAGE EN Y-T. L'APPAREIL SELON L'INVENTION COMPORTE DES MOYENS 26, 28, 36, 38, 50, 60, 62 POUR PRODUIRE DES REFERENCES DE TEMPS 66, 68, 72, 76 A DES POSITIONS TEMPORELLES CORRESPONDANTES DESDITS PREMIER ET SECOND AFFICHAGES. L'INVENTION S'APPLIQUE EN PARTICULIER AUX OSCILLOSCOPES A MEMOIRE NUMERIQUE.

Description

_a 1 _ "Appareil de mesure et d'affichage d'une forme d'onde" Un appareil

de mesure et d'affichage d'une forme

d'onde, tel qu'un enregistreur de transitoires,un codeur numéri-

que de forme d'onde ou un oscilloscope à mémoire numérique, reçoit un ou plusieurs signaux électriques analogiques, conver- tit ces signaux sous forme numérique et les mémorise dans une mémoire de forme d'onde afin de les reprendre et les

reconvertir sous forme analogique pour affichage ultérieurement.

Du fait que les signaux sont mis sous forme numérique et mis en mémoire, on peut mettre en oeuvre différents modes de traitement de l'affichage Par exemple, dans un mode dit à "pré-déclenchement", on peut mesurer des segments de signal qui se produisent avant un événement de déclenchement En outre, on peut traiter les formes d'onde mises en mémoire par un ordinateur, de manière à fournir une-analyse mathématique de ces formes d'onde On peut prévoir un affichage en X-Y pour mesurer des signaux graphiques (ou des caractères) constitués par des coordonnées en (X) horizontales et en (Y) verticales ou pour mesurer dés éléments temporels ou des

relations de phase d'au moins deux signaux analogiques.

Dans le cas d'un appareil de mesure de forme d'onde conventionnel qui reçoit et met sous forme numérique deux signaux d'entrée analogiques et mémorise les signaux numérisés dans deux zones mémoire respectives, les signaux numériques provenant des deux zones mémoire sont ensuite convertis en signaux de sortie analogiques puis appliqués respectivement aux axes X-Y d'un appareil d'affichage, tel

qu'un tube cathodique afin de réaliser un affichage en X-Y.

Cependant, il est souvent difficile de discerner la relation temporelle entre les deux signaux d'entrée en partant du seul affichage en X-Y L'appareil de mesure de forme d'onde conventionnel peut afficher les deux signaux d'entrée de manière simultanée selon un mode d'affichage en Y-T (Y étant l'amplitude et T le temps) de telle manière que la relation temporelle des deux signaux d'entrée puisse être analysée Cependant, il est -2- difficile d'extrapoler une image mentale de l'affichage en

X-Y à partir de l'affichage en Y-T des deux signaux d'entrée.

En plus, l'appareil de mesure de forme d'onde conventionnel a la possibilité de dilater horizontalement l'affichage en Y-T, c'est-à-dire qu'on peut dilater l'axe du temps de l'affichage

en Y-T mais il est difficile de discerner la relation tempo-

relle entre les formes d'onde dilatée et non dilatée.

Selonla présente invention, onpeut réaliser un appareil de mesure et d'affichage d'une forme d'onde dans

lequel les inconvénients précités sont éliminés.

Selon un mode préféré de réalisation, l'appareil comprend une paire de canaux de traitement de signaux combinés avec un générateur de balayage conformé de manière à fournir les deux modes d'affichage Y-T et X-Y Dans le mode d'affichage Y-T, onpeut choisir l'un des deux canaux de traitement de signaux en vue de coopérer avec le générateur de balayage, de ianière à fournir un affichage, et dans le mode d'affichage

en X-Y, on peut choisir l'un des canaux de traitement de.

signaux pour fournir le signal-en X alors que l'autre fournit le signal en Y De plus, on peut'engendrer des repères de temps sous la forme de lignes de points renforcés et on peut les insérer dans les mêmes positions temporelles relatives dans les affichages respectifs en X-Y et en Y-T, de façon à assurer de manière précise la relation temporelle entre les deux affichages En outre, on peut insérer des repères de temps dans les mêmes positions temporelles relatives pour des formes d'onde dilatée et non dilatée dans le mode d'affichage en Y-T de façon à assurer dexnnière précise

leur position temporelle relative.

C'est donc un objet de la présente invention de fournir un nouvel appareil de mesure et d'affichage de formes d'onde capable de discerner la relation temporelle entre un affichage en X-Y de deux signaux d'entrée analogiques et un affichage en Y-T d'au moins un de ces deux signaux

d'entrée.

3- Un autre objet de la présente invention est de fournir un appareil de mesure et d'affichage de formes d'onde dans lequel la relation temporelle entre des formes d'onde

dilatée et non dilatée peut être assurée de manière précise.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront de la description qui suit, faite à

titre illustratif, en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels:

La figure 1 est un schéma d'un;mode de réalisa-

tion de la présente invention; La figure 2 représente l'allocation d'espace mémoire pour les mémoires à accès aléatoire (RAM) d'affichage en X-Y de la figure 1; La figure 3 représente un affichage typique

de formes d'onde à deux canaux.

La figure 4 est un diagramme de temps destiné

à expliquer le fonctionnement de l'appareil de la figure 1.

La figure 5 représente un affichage de forme d'onde en Y-T et un affichage en X-Y, ayant tous les deux des repères de temps insérés à la même position temporelle relative, et La figure 6 représente un affichage de formes d'onde dilatée et non dilatée ayant chacune des repères de

temps insérés dans les mêmes positions temporelles relatives.

Si l'on se réfère aux dessins, on voit sur la

figure 1 le schéma d'un mode de réalisation préféré d'un appa-

reil de mesure et d'affichage de forme d'onde à deux canaux conforme à la présente invention Un signal analogique arrivant sur la borne d'entrée 10 du canal 1 (CH 1) est appliqué à un convertisseur analogique-numérique 16 par l'intermédiaire d'un atténuateur programmable 12 et d'un amplificateur intermédiaire 14 De manière similaire, un signal analogique arrivant sur la

borne d'entrée 18 du canal 2 (CH 2) est appliqué à un convertis-

seur analogique-numérique 24 par l'intermédiaire d'un atténua-

teur programmable 20 et d'un amplificateur intermédiaire 22.

Les-rapports d'atténuation des atténuateurs 12 et 20 sont

réglables et sont commandés par des signaux de commande prove-

nant d'un bus principal 30 qui comporte des lignes de données, des lignes d'adresses et des lignes de commande Un circuit de déclenchement 15 reçoit les sorties des amplificateurs 14 et 22 de telle manière qu'onpuisse détecter un point de déclenchement sur l'un des signaux analogiques d'entrée Le circuit de déclenchement peut avantageusement comprendre un compteur programmable qui commence à compter un signal d'horloge lorsque le point de déclenchement est détecté, et, conformément à la pratique usuelle, onpeut disposer d'un déclencheur temporisé (à pré- déclenchement) Le circuit de déclenchement 15 reçoit des données de niveau de déclenchement et des données de temporisation (destinées au compteur interne programmable) à

partir du bus 30 et il délivre à son tour un signal de déclen-

chement sur le bus 30 Les convertisseurs analogiques-numériques 16 et 24 convertissent les signaux analogiques d'entrée en signaux numériques à 8 e b qui sont appliqués à des mémoires à accès aléatoire (RAM) 26 et 28 respectivement Ces mémoires RAM peuvent être avantageusement constituées par des zones moitiés d'une seule mémoire RAM La mémoire RAM 26 reçoit en outre des données et un signal de commande de lecture/écriture provenant du bus 30 et elle envoie la sortie à 8 e b au bus et à un multiplexeur 32 La mémoire RAM 28 reçoit en outre des données et le signal de commande de lecture/écriture du bus et envoie la sortie à 8 e b au bus 30 et à des multiplexeurs 32 et 34 Des signaux de commande de sélection Frovenant du bus 30 sont appliqués sur les multiplexeurs 32 et 34 et leurs

sorties sont envoyées sur des convertisseurs numériques-analo-

giques 36 et 38 respectivement Un circuit additionneur 40 additionne la sortie du convertisseur numérique analogique 36 avec la sortie d'un convertisseur numérique-analogique 42 qui reçoit des données de décalage du bus 30 et la sortie du circuit additionneur 40 est appliquée, par l'intermédiaire d'un amplificateur de sortie push-pull 44,à l'axe des Y d'un appareil d'affichage tel que les plaques de déviation verticale d'un

tube cathodique 46 La sortie du convertisseur numérique-ana-

logique 38 est appliquée par l'intermédiaire d'un amplificateur de sortie push-pull 48 à l'axe des X tel que les plaques de déviation horizontales du tube cathodique 46. Un compteur d'adresse à 10 e b 50 reçoit des données du bus 30 à la borne de forçage de de dernier et

les mémoires 26 et 28 reçoivent un signal d'adresse à 10 e b.

provenant du bus 30 ou du compteur 50 Le multiplexeur 34 reçoit en outre la sortie d'un compteur 52 à 10 e b et des données à 2 e b provenant du bus 30 Un générateur d'horloge 54 engendre des signaux d'horloge dont les fréquences sont déterminées en fonction des données provenant du bus 30 Les signaux d'horloge sont appliqués sur la partie compteur du

circuit de déclenchement 15, les convertisseurs analogiques-

numériques 16 et 24, les compteurs 50 et 52 et un amplifi-

cateur 56 d'axe des Z, dont la sortie est appliquée à la grille du tube cathodique 46 Une unité centrale 58 yqui peut avantageusement être constituée par un microprocesseur, est reliée au bus 30 avec une mémoire à accès aléatoire d'unité centrale 60, une mémoire morte (ROM) 62 et un clavier 64 La mémoire 60 est utilisée comme mémoire tampon pour l'unité centrale 58 et la mémoire 62 mémorise des microprogrammes pour la commande de l'unité centrale 58 Le clavier 64 commande les rapports d'atténuation variables des atténuateurs 12 et , le niveau de déclenchement et la position du circuit de déclenchement 15, la fréquence d'horloge du générateur d'horloge

54, le mode de lecture/écriture des mémoires 26 et 28, les multi-

plexeurs 32 et 34, etc par l'intermédiaire de l'unité centrale 58.

Le fonctionnement de l'appareil décrit figure 1 est le suivant En mode écriture, l'utilisateur enregistre sur le clavier 64 les rapports d'atténuation désirés pour les atténuateurs 12 et 20, le niveau de déclenchement et la position du circuit de déclenchement 15 et la fréquence du générateur d'horloge 54 En fonctionnement, les mémoires 26 et 28 reçoivent un signal de commande d'écriture du bus 30 Les signaux analogiques d'entrée sur les bornes 10 et 18 sont atténués à des amplitudes appropriées et appliqués aux amplificateurs intermédiaires 14 et 22 Les convertisseurs analogiques-numériques 16 et 24 convertissent les sorties analogiques des amplificateurs 14 et 22 en des signaux numériques respectifs à 8 e b et les vitesses de conversion de ces convertisseurs analogiques-numériques sont déterminées par la fréquence d'horloge du générateur d'horloge 54 Le compteur 50 compte le signal d'horloge de manière à produire un signal d'adresse séquentiel Il y a lieu de noter que le signal d'horloge parvenant au compteur 50 est synchronisé

avec le signal d'horloge parvenant auxconvertisseuis analogiques-

numériques 16 et 24 Les mémoires 26 et 28 mémorisent les sorties numériques à 8 e b provenant des convertisseurs analogiques-numériques 16 et 24,respectivement en fonction du signal d'adresse provenant du compteur 50 La figure 2 représente la configuration mémoire des mémoires 26 et 28 et comme on pelut le voir, l'espace mémoire comporte des zones mémoire W pour les formes d'onde (les sorties des convertisseurs analogiques-numériques 16 et 24), des zones CU pour les curseurs et des zones CH pour les caractères Il y a lieu de noter que les sorties des convertisseurs analogiques-numériques 16 et 24 sont mémorisées dans des zones mémoires W des

mémoires 26 et 28 Les zones mémoires CH mémorisent l'infor-

mation caractère provenant du bus 30 et cette information de caractère indique, sous forme alphanumérique,les conditions de réglage telles que les rapports d'atténuation, la fréquence

d'horloge (temps par division) ou analogue.

Lorsque le mode d'affichage est choisi, l'unité cenitrale 58 applique le signal de commande d'écriture aux mémoires 26 et 28 par l'intermédiaire du bus 30 Dans le mode d'affichage en Y-T, le multiplexeur 34 sélectionne la sortie du compteur 52 qui compte le signal d'horloge provenant du générateur d'horloge 54 de manière à produire un signal 250905 i numérique à 10 e b Le convertisseur numérique-analogique 38 convertit ce signal numérique en un signal analogique de manière à produire un signal de rampe pour commander le balayage horizontal En d'autres termes, la combinaison du compteur 52 et du convertisseur numérique-analogique 38 comprend un générateur de balayage Pendant un premier cycle du signal de balayage, le multiplexeur 32 sélectionne la mémoire 26 Pendant un second cycle du signal de balayage, le multiplexeur 32 sélectionne la sortie de la mémoire 28 Le signal numérique de sortie du multiplexeur 32 est converti

en un signal analogique par le convertisseur numérique-analo-

gique 36 et appliqué au tube cathodique 46 par l'intermédiaire

du circuit additionneur 40 et de l'amplificateur de sortie 44.

Le convertisseur numérique-analogique 42 engendre un signal de décalage en fonction de la commande provenant du bus 30 de telle manière que les formes d'onde mémorisées dans les mémoires 26 et 28 soient affichées à des positions verticales différentes sur l'écran du tube cathodique 46 comme représenté sur la figure 3 Sur la figure 3, CH 1 at CH 2 indiquenl L le formes d'onde mémorisées dans les mémoires 26 et 28 respectivement et on ne représente aucune information de caractère parce que cela

ne concerne pas cette description Les opérations décrites ci-

dessus sont commandées en fonction de l'unité centrale 58 et

des microprogrammes mémorisés dans la mémoire 62.

Dans le mode d'affichage en X-Y, le multiplexeur 32 sélectionne la mémoire 26 et le multiplexeur 34 sélectionne la mémoire 28; c'est-à-dire que la forme d'onde mémorisée dans la mémoire 28 devient le signal de l'axe des X et la forme d'onde mémorisée dans la mémoire 26 devient le signal de l'axe des Y Le convertisseur numérique-analogique 42 engendre le

signal de décalage dans ce mode d'affichage.

Lorsque l'utilisateur de l'appareil désire discerner la relation temporelle entre l 'affichage en X-Y et l'affichage en Y-T, on affiche simultanément l'affichage en Y-T et l'affichage en X-Y ainsi que les curseurs (repères) comme 250905 i cela sera vu plus bas L'utilisateur sélectionne le point de curseur par l'intermédiaire du clavier 64 et le signal d'adresse à 10 e b (correspondant à un point sur l'axe des temps de la forme d'onde) du point curseur est mémorisé dans une mémoire 60 La donnée à 8 e b provenant de la mémoire 26 au point curseur est transférée à la zone mémoire CU de la mémoire 26 et la partie à 8 e b du signal d'adresse de curseur à 10 e b dans la mémoire 60 est transférée à la zone mémoire CU de la mémoire 28 sous la commande de l'unité centrale 58 Il y a lieu dé noter que la zone mémoire

CU peut avoir une capacité d'un mot ( 8 e b).

La figure 4 est un diagramme de temps qui illustre les signaux de X et Y appliquésaux amplificateurs de sortie 44 et 48 A l'instant to, les multiplexeurs 32 et

34 sélectionnent les sorties des mémoires 26 et 28 respective-

ment La zone mémoire W de la mémoire 26 est adressée en séquence afin de lire les représentations de signaux qui y sont mémorisées, et le compteur 52 compte le signal d'horloge de manière à produire le signal de balayage comme décrit ci-dessus, de telle manière que l'affichage en Y-T de la forme d'onde existant dans la mémoire 26 (canal 1) est affiché sur l'écran du tube cathodique 46 comme représenté sur la figure 5 Une période comprise entre les instants t 1 et t 2 constitue une période de repos pour la phase suivante A l'instantt 2, le compteur d'adresse 50 adresse les zones mémoires CU des mémoires 26 et 28 et le multiplexeur 34

sélectionne la mémoire 28 et le bus 30 Ainsi, le convertis-

seur numérique-analogique 36 reçoit les données de forme

d'onde au point curseur et le convertisseur numérique-analogi-

que 38 reçoit la partie à 8 e b du signal d'adresse de curseur à 10 e b provenant de la mémoire 28 et l'autre partie à 2 e b provenant de la mémoire 60 par l'intermédiaire du bus 30 Les convertisseurs numériquesanalogiques 36 et 38 engendrent l'information de curseurs pendant la période

comprise entre les instants t 2 et t 3 et le faisceau électroni-

que bombarde la même position de l'écran du tube cathodique 46 de manière à indiquer le curseur 66 avec une modulation d'intensité Ce curseur 66 apparaît comme unpoint renforcé sur l'affichage de la forme d'onde La période comprise entre les temps t 3 et t 4 est une période de repos pour l'étape suivante. Les caractères mémorisés dans les zones mémoires CH des

mémoires 26 et 28 peuvent tout aussi bien être affichés.

Cependant, cette opération est omise dans la description

parce qu'elle ne concerne pas l'invention.

A l'instantt 4, le compteur d'adresse 50 commence à adresser les zones mémoires W des mémoires 26 et 28 en séquence de manière à fournir un affichage en X-Y sur l'écran

du tube cathodique 46 comme représenté sur la figure 5.

Comme décrit plus haut, les formes d'onde contenues dans les mémoires 26 et 28 sont les signaux d'axe des Y et d'axe des X respectivement Le convertisseur numérique-analogique 42 applique un signal de décalage au circuit additionneur 40 dezrnière à commander la position verticale de l'affichage en X-Y De cette manière les contenus des zones mémoires W des mémoires 26 et 28 sont lues entre les instants t 4 et ts et à l'instant t 5 commence la période de repos pour la phase suivante A l'instantt 6, l'unité centrale 58 force le compteur d'adresse 50 en fonction du signal d'adresse de curseur de la mémoire 60 et le compteur 50 adresse lep Dint curseur dans les zones mémoires W des mémoires 26 et 28 Les convertisseurs numériques-analogiques 36 et 38 engendrent une information de curseur pendant la période comprise entre les instants t 6 et t 7 et le faisceau électronique bombarde la même position de l'écran 46 afin d'indiquer le curseur 68 avec une modulation d'intensité Il y a lieu de noter que les curseurs 66 et 68 indiquent la même position temporelle relative dans l'affichage en Y-T du signal du canal 1 dans l'exemple représenté et dans

l'affichage en X-Y des signaux des canaux 1 et 2 Les opéra-

tions ci-dessus sont commandées en fonction de l'unité centrale 58 et des microprogrammes de la mémoire 62 Si - l'utilisateur change le curseur et le met dans une autre position au moyen du clavier 64, le signal d'adresse de curseur dans la mémoire 60 est réécrit et les opérations

décrites ci-dessus se répètent.

La figure 6 représente l'écran du tube cathodique 46 dans le mode de dilatation horizontale Dans cet exemple, la mémoire 26 a mémorisé une forme d'onde en triangle sous forme numérique La forme d'onde non dilatée 70 et le curseur 72 sont affichés de la même manière que décrit pour l'affichage en Y-T Pour afficher la forme d'onde dilatée 74, le signal d'horloge provenant du générateur d'horloge 54 est transformé en un signal à fréquence plus élevée en fonction de la commande provenant du bus 30 Le rapport de dilatation est déterminé par les fréquences d'horloge de lecture des formes d'onde 70; et 74 Le curseur 76 est affiché de la même manière que décrit plus haut Il y a lieu de noter que la synchronisation du curseur 76 correspond à celle du curseur 72 Le curseur 72 peut être déplacé le long de la forme d'onde en fonction d'une commande de curseur provenant du clavier 64; cependant, le curseur 76 est stable en ce qui concerne sa position horizontale prédéterminée alors que la forme d'onde se déplace

horizontalement en fonction de la commande de curseur du fait.

que l'adresse de départ du compteur 50 est forcée par l'unité centrale 58 en fonction de la position du curseur pour la

forme d'onde 74.

Comme cela ressort de la description ci-dessus,

l'appareil de mesure de forme d'onde selon la présente invention est capable d'afficher à la fois l'affichage en X-Y de deux signaux d'entrée et l'affichage en Y-T d'au moins un des deux signaux d'entrée en fonction d'un balayage réalisé de manière interne En outre, des repères de temps peuvent être insérés dans les deux mêmes positions temporelles relatives des affichages en X-Y et en Y-T de telle manière qu'il est facile de discerner la relation temporelle entre les affichages en

X-Y et en Y-T L'appareil selon la présente invention peut égale-

ment assurer de manière précise la relation temporelle entre les formes d'onde dilatée selon l'axe horizontal et non dilatée dans le mode d'affichage en Y-T Ces opérations sont commandées par l'unité centrale 58 et les microprogrammes de la mémoire 62.

La description ci-dessus n'a été fournie qu'à

titre d'exemple nullement limitatif et il est évident que l'onpeut y apporter des modifications ou variantes sans pour autant sortir du cadre de la présente invention Par exemple, alors que les repères de temps ont été décrits comme étant des points à modulation d'intensité, ces repères de temps peuvent également être constitués par uneligne de curseurs ou une pointe Ces types de repères peuvent être engendrés

conformément à des techniques bien connues.

_ 12 _

Claims (4)

REVENDICATIONS

1 Appareil de mesure et d'affichage de formes d'ondes caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens ( 10, 12, 14, 16, 26, 36, 18, 20, 22, 24, 28, 38, 50) pour recevoir et traiter un premier et un

deuxième signaux électriques.

des moyens ( 32, 40, 34, 48, 52) pour fournir de manière sélective un premier affichage d'au moins un

desdits signaux' le long de l'axe des temps et un second afficha-

ge dudit premier signal le long d'un premier axe en relation avec ledit secon siqnal le lonq d'un second axe perpendiculaire audit premier axe,

et des moyens ( 26, 28, 36,-38, 50, 60.

62) pour produire des références de temps ( 66, 68, 72, 76) à des positions temporelles correspondantes desdits premier

et second affichages.

2 Appareil de mesure et d'affichage de formes d'ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il

comprend en outre des moyens ( 54, 64) pour changer la synchro-

nisation d'au moins un desdits signaux de manière à réaliser des affichages dilaté et non dilaté de ce dernier signal, lesdits moyens ( 26, 28, 36, 38, 50, 60, 62) de production de repères de temps produisant également des repères de temps à des positions temporelles correspondantes desdits affichages

dilaté et non dilaté.

3 Appareil de mesure et d'affichage de formes d'ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour recevoir et traiter un premier et un second signaux électriques comprennent un premier et un second canaux de

traitement de signal, chacun comprenant des moyens ( 12, 14 -

16, 22) pour convertir un signal en des représentations numériques de ce signal, pour mémoriser ( 26, 28) lesdites

représentations et pour convertir ( 36, 38) lesdites représen-

tations en des valeurs analogiques en vue de l'affichage.

4 Appareil de mesure et d'affichage de formes d'ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits 13 - moyens pour produire des repères de temps comprennent des moyens ( 64) pour sélectionner des positions temporelles relatives de un ou plusieurs signaux et pour engendrer des

points accentués correspondants.