NL8004818A - Digitale oscilloscoop met verminderde beeldtrilling tengevolge van de monsteringsonzekerheid. - Google Patents

Description

803263/Ti/cd *-4 - . - .1«

Korte aanduiding: Bigitale oscilloscoop net verminderde teeldtrilling tengevolge van de aonsteringsonzekerheido

Be uitvinding heeft betrekking op een "ΚΟΡΟΙ"·

Bekende digitale oscilloecopen benodigen, verwerken, registreren en tonen het verloop van golf vormen naar de tijd· Tan een ingangssignaal werden monsters genomen die worden gekvantiseexd 5 en de resulterende digitale voorstellingen worden onder besturing van een bemensteringsklok opgeslagen in een geheugen» Be aldus verkregen informatie wordt vervolgens uit het geheugen geklokt en omgezet in een analoge replica onder besturing van een weergaveklok»

Be beaonsteringsklok kan afhankelijk van de fre que n tie «inh oud van het ingangssignaal met een van een aantal te kiezen snelheden werken·

Bij acquisitieweergave-inrichtingen voor periodieke golf-voraen treden problemen op omdat het triggerpunt, dat voor elke volgende golfvorm dezelfde is, en de bemensteringsklok, die met een ^ vooraf bepaalde vaste snelheid werkt, niet gecorreleerd zijn· Anders dan bij een bekende analoge oscilloscoop, waarbij een aan een gebeurtenis gerelateerd triggersignaal een tijdsbasiszwaai initieert, start de weergave in een digitale oscilloscoop bij het optreden van een kloksignaal* Omdat het triggerpunt op een golfvorm overal tussen twee opeenvolgende bemonsteringsklokpulsen kan vallen, bestaat er een onzekerheid van + een half bemensteringsinterval ten opzichte van het triggerpant· Toor een periodieke afbeelding manifesteert de bemensteringsonzekerheid zich als horizontale beeldtrilling van de golfvorm over + een halve bemens teringsklokperiode· Be waarneembare ^5 beeldtrilling kan afhankelijk van de toegepaste klok- en signaal-snelheden variëren van nauwelijks onderscheidbaar tot ontoelaatbaar·

Als regel geldt echter dat de waarneembare beeldtrilling toeneemt indien de bemonateringsdiehtheid, d#v«z» het aantal monsters per periode, afneomt* Toor bijvoorbeeld oen weorgave-tijdabaaislengte 3° van tien schaalverdelingen, periodieke golfvormen die bemonsterd worden met 5 MHz (200 ns bemonsteringsklokperiode) en die vervolgens weergegeven worden met het equivalent van 200 ns per vexdelings- 8004818 2 snelheid aal een herisontale beeld trilling van + een halve verdeling of totaal een hele golf verdeling optreden, waardeer een dergelijke weergave voor zoverre het een tijdmeting betreft onduidelijk wordt· Tolgene de uitvinding wordt beeld trilling tengevolge van 5 beaonsteringsonsekerheid in een golfvoraacquisitie-inrichting verainderd door horizontale verschuiving van elk raster van een periodidce golf· vorm ter verkrijging van een schijnbaar samenvallen in de tijd van elk raster· hit wordt bereikt deer het tijdsinterval tussen een vast punt op de opeenvolgende golfvoxmen en de volgende beaonsteringsklok· 10 puls te meten, door een met het gemeten tijdsinterval evenredige ver» schuivingsstroom te genereren en door dese stroom in het uitgangssig· naai van de swaaigenerator te injekteren voor het in de juiste mate horizontaal verschuiven van de gehele afbeelding voor elk raster·

Sen tijdsintervalmeter wordt toegepast voor het vaststellen 15 van de tijdsduur vanaf het optreden van het triggersignaal tot de flank van de bemonsteringsklakpuls waarmee het monster wordt genomen· De aldus gemeten tijd varieert voor elk raster en de meting wordt ge· bruikt voor het verschuiven van de respektievelijke zwaaien voor elk raster· Se metingen van het tijdsinterval kunnen eveneens tezamen met 20 de respektievelijke golfvormmonsters in een geheugen opgeslagen worden voor latere weergave en omzetting tot een zwaai ver schuivingsstroom· .Andere uitvoeringsvormen omvatten de triggering op een daar· opvolgend gereconstrueerde analoge golf vorm op do wijze als bij een op de bekende wijze getriggerde osoilloseoop en het meten van het 25 tijdsinterval tussen een daaropvolgend gegenereerd triggersignaal en een veergaveklokflank ter verkrijging van de benodigde terschui» vingestroom· he uitvinding verschaft een inrichting ter vermindering van beeld trilling tengevolge van bemonsteringsonzekexheid die wordt ge· 30 kenmerkt doer *KENM Cl**· he bee ld trilling wordt geëlimineerd door detectie van de verschuiving van elk raster en het horizontale verschuiven van een afbeelding ter correctie van de verschuiving·

Volgens de uitvinding zijn voor do golfvorm minder monsters 35 per golfvoxmpexiode benodigd door de golfvorm over een aantal acquisi· 8004818 3

> -A

tieperioden op te bouwen· he uitvinding verschaft bovendien acquisitie» en weergave» inrichting ter correctie van + een halve beaonsteringsstap als de be-monsteringsklok en het ingangssignaal ongecorreleerd zijn· 5 Se uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening:

Hg· 1A is een blekdiagraa van een golf acquisitie» en weer» gave ..inrichting wet een beeldtrillingscorrectieketen volgens de uit» vinding·

Hg* 1B is een blakdiagram van een andere beeldtrillings» 10 correktieketen voor gebruik in de inrichting volgens fig· 1A·

Hg. 2 is een golfvorndiagraa tonende de tijdsinterval»* ting ter oorrektie van beeld trilling ·

Hg· 3 is een blekdiagraa van een acquisitie» en weergaveketen waarin beeldtrillingseorrektie»infoxmatie tezamen met golfvozm» 13 informatie wordt opgeslagen·

Fig· 4 is een blekdiagraa van een uitvoering van een acquisitie» en weergaveketen waarin beeldtrilling wordt gecorregeerd door verschuiving van de adreslokaties voor elk raster·

Hg» 5 is een blekdiagraa van het weergavegedeelte van een 20 andere uitvoering van een acquisitie» en weergaveketen·

Hg· 1A toont een blekdiagraa van een in hoofdzaak bekende golfvoxmacquiaitie- en weergave»inrichting aet een, door aiddel van een streeplijn oasloten, beeldtrillingscorrektieketen 10· Tia een ingangsklea 14 wordt een analoog signaal naar een voorvexstexker 16 23 gevoerd, welke versterker een bekende versterker aet schakelbare ver» sterkingsfaktor kan zijn voor de versterking of verzwakking van het ingangssignaal tot een geschikt niveau· Het voorversterkte analoge signaal wordt dan naar een bemensterings/houdketen 18 gevoerd, welke monsters van egenblokkelijke waarden van het analoge signaal neemt in 30 bepaalde gelijkelijk gescheiden intervallen door een bemonsterings-klek 20· In een voorgenomen commerciële uitvoeringsvorm geeft de bemons teringsklok mensteringspulsen met een eelekteerbare snelheid tos» sen 10 Hz en 23 MHz·

Het analoge signaal wordt eveneens naar een triggerafnane· 33 en vergelijkingake ten 22 geveerd, die een triggersignaal op een door 8004818 4 een triggerniveaupetantiemeter 24 bepaald pont op het analoge signaal genereert· Het triggersigaaal wordt naar de vrijmakingsingang Tan een Tooraf Instelbare teller 24 gevoerd, welke vooraf Ingesteld kan worden ter verkrijging van een bekende vooraf· of achteraf-triggering· 5 Haar de klokingang van de vooraf instelbare teller worden de bemon- steringsklokpulsen gevoerd· Son SI-poort 26 laat in overeenstemming aet de uitgang van de vooraf instelbare teller 24 een bepaald aantal klok-pulsen door· De klokpulsen van de EH-pocrten 26 worden tegelijkertijd naar een analoog-digitaalomzetter (ABC) 28 gevoerd en via de gesloten 10 kontakten van een schakelaar 30 naar een adresteller 32» Opgemerkt wordt, dat de schakelaar 30 in feite een elektronische schakelaar is·

He ADC 28 sot net de door de benensteringshoudketen 28 genonen ogenblikkelijke anplitudenonsters on in n-bit digitale informatie, dat dan in overeensteaming net de door de adresteller 32 gekosen adressen in een 13 geheugen 34 wordt geklokt·

Op het juiste moaent wordt het tijdsinterval tussen het vemoende triggersignaal en een eerste daarna optredende benonsterings-klok puls geneten· In fig· 2 is de relatie tussen het analoge ingangssignaal, het triggersignaal en het benonsteringskloksignaal getoond* 20 Stel dat de analoge golfvoxa periodiek is en dat een aantal rasters benodigd is ter verkrijging van een herhaalde weergave· Het triggersignaal wordt gerelateerd aan de analoge golfvoxa omdat er eteeds wordt gegenereerd indien de golfvorm een voor af bepaald en te kissen triggemiveam passeert· Voor elke periode van de golfvorm treedt de 23 triggering dus larhaald in hetselfde punt óp de golfvorm op· Be bemon-ateringsklokpulsen sijn echter niet gecorreleerd met de golfvorm en het eerete monster kan daarom in ieder willekeurig punt binnen een bemonsteringeklokperiode genomen worden» Baar cm is ter toelichting de tijdsrelatie van het bemoaeteringskleksigaaal tet het triggersignaal 30 voor de getoende vier rastere willekeurig binnen de klokperiode gekosen· Toor het raster 1 maakt het triggersignaal seals eerder gesegd de teller vrij en op de volgende klokpuls wordt een monster 31 van de golfvorm genomen» Op gelijke wijss worden voor de raste» 2, 3 ·α 4 respektievelijk de monsters S2, S3 en 34 genomen· Ter voorkoming van 33 de beeldtrilling, die zal optreden bij het initiëren van de weergave 8004818

. * -A

5 voor de opeenvolgende rasters op het tijdstip Tan het eerste monster in dit geTal S1, S2, S3 en S4 wordt het tijdsinterval tossen het trig· gersign al en de eerste klokfl^nk gemeten door middel van een tijdsinter· valmeter 36 in de heeldtrillingskorrefctieketen 10 van fig· 1A en wordt 5 een analoge korrektiespanning gegenereerd die evenredig is met het tijdsinterval· Boze korrektiespanning wordt vastgehouden totdat een nieuwe opname wordt ontvangen om de gehele afbeelding in de gemeten mate te verschuiven· Ter toelichting wordt nu gevezen naar het raster 1 tijdens de weergave* Bij het initiëren van de acquisitie van raster 1Q 1 wordt het tijdsinterval t-| gemeten en wordt de cerrektiespanning die evenredig is met de tijd t^ gegenereerd en vastgehouden door de tijdsinterv Ine ter 36· Hadat de gehele golfvorm voor het raster 1 is verkregen wordt de schakelaar 30 in haar laakte positie gezet waardoor een weergavekldk 38 met de adresteller 36 verbonden wordt· Be weergave· 13 klok 38 werkt met een snelheid die bepaald wordt door de horizontale zwaaisnelheid, zodat alle $12 opgeslagen monsters tijdens de weergave v..n een geheel raster uit het geheugen 34 geklokt worden· Be opge-slagen monsters worden naar een BIG 40 gevoerd en omgezet in analoge inform, tie* Sen veetorgenerator 42 kan de omgezette analoge informatie 20 met de weergavesnelheid ontvangen en daarmee een analoog afbeeldings· signaal genereren dat naar de vertik ale afbuigingsplaten van een daarmee samenwerkende kathodestraalbuis gevoerd wordt, of de analoge informatie kan direkt teegevoerd werden ter verkrijging van een punt-afbeelding. Tegelijkertijd net het klokken van het geheugen ten be· 25 hoeve van de weergave wordt het getelde adressignaal naar een BAG 44 gevoerd voor het genereren van een zwaaisturingssignaal· Sen operationele versterker 40 met een terugkoppelweeratand 48 ontvangt het zwaai· sturingesignaal via een ingangsweerstand 30 en de correktieepanning via een ingangsweerstand 32 en geeft een gecorrigeerd zwaaiuitgangssignaal 30 voor het starten van het af geheelde of analoge signaal op het geoorri· geerde punt· Hoewel een trapvoaige spanning getoond is, kan het zwaai· signaal eveneens een zaagtandspanning zijn·

Op gelijke wijze wordt voer het raster 2 het tijdsinterval tg gemeten en wordt het gebruikt om de afbeelding van het tweede raster 35 in een gecorrigeerde mate te verschuiven zodat het af ge heelde raster 2 samenvalt met de positie van het gecorrigeerde raster 1« Toor de ras- pn n b. a 1 η 6 tere 3 en 4 worden de tijdsintervallen t^ en gene ten en worden oorrektiespanningen gegenereerd· Toor de waarnemer van een herbaalde rasterafbeelding is de tij depositie van het af be elding a sign aal steeds deselfde en is de beeldtrilling dus geëlimineerd· 5 Hg· 13 toont een digitale uitvoering van de beeld trillings· correktieketen 10. lier wordt het tijdsinterval gemeten door een tijds· intervalse ter 60 en tijdens de weergave wordt de digitale uitgang daarvan door een opteller 62 bij het getelde adres geteld· 3e uitgang van de opteller wordt dan naar de 3AC 64 gevoerd, waardoor een ge· ^ corrigeerde zwaai«*uitgang gegenereerd wordt· 3e tijdsintervalmeters 36 en 60 kannen als bekend zowel in analoge als in digitale vorm vele uitvoeringsvormen hebben· üg· 3 toont een hlbkdiagram van een acquisitie· en weer· gaveketen waarin de beeld trillingscorrektie-iaformatie samen met golf· vexminformatie wordt opgeslagen· 3e bij de initiatie van een acquisitie cyclus door een digitale tijdsintervalmeter 70 gegenereerde correk· tieinformatie wordt via een multiplexer 72 naar een geheugen 74 gevoerd en opgeslagen in een geheugenlokatie daarvan· Het analoge signaal wordt door een ADC 76 omgezet in digitale informatie en via de multi· 20 plexer 12 naar de overblijvende geheugenlokaties van het geheugen 74 gevoerd· tijdens de acquisitie van een raster van de golfvora wordt een bemonsteringskleksignaal via een schakelaar 78 naar een geheugen· adresteller 80 gevoerd· Toor de weergave van de opgeslagen golfvora wordt de schakelaar 78 in haar laagste positie gezet, waardoor het 25 weergavekloksignaal naar de geheugenadresteller 80 gevoerd wordt· 3e opgeslagen correk tie «informatie wordt uit het geheugen 74 geklokt en via een demultiplexer 82 naar een slottrekker 84 gevoerd waar het gedurende een geheel raster wordt vastgehouden· 3e opgeslagen golfvora· informatie wordt uit het geheugen 74 geklokt en via de demultiplexer 3° 82 naar eon 3AC 86 gevoerd voor het genereren van het analoge af· beeldingssignaal· Gelijktijdig wordt de uitgang van de adresteller door de opteller 88 bij de cerrektie«informatie geteld en wordt de ge· corrigeerde horizontale informatie naar een 3AG 90 gevoerd veer het genereren van het gecorrigeerde awaai-uitgangseignaal· 3e cyclus wordt 35 voor elk raster herhaald, waardoor de gecorrigeerde herhaalde rasters samenvallen, zodat de beeld trilling tengevolge van bemens terings on· 8004818 * '» 7 zekerheid geëlimineerd wordt· RLgo 4 toont een blokdiagram Tan een uitvoering van een acquisitie» en weergaveketen waarin beeld trilling tengevolge van be» aonsteringsklok onzekerheid wordt gecorrigeerd door middel van ver» 5 schuiving van^dg adrealokatie voor elk raster» De bemonsterde informatie wordt hier/analoge in digitale vorm omgezet door een ADC 100»

Het tijdsinterval tussen het triggersignaal en de beaensteringsklok» puls wordt gemeten door een digitale tijdsintervalmeter 102 en de correktie-inforaatie wordt gebruikt door een multiplexer 104 voor het 10 vervangen van het minst significante bit afkomstig van een adresteller 106, die de via een schakelaar 108 daarnaar gevoerde bemensteringsklok» polsen telt* Het gecorrigeerde telsignaal wordt dan tijdens de acqui-sitiecyclus naar een geheugen 110 gevoerd, welke laatste de golf vorm» informatie van de ADC 100 ontvangt· Tijdena de weergave wordt de ,13 schakelaar 108 rechtsom verplaatst, zodat de weergaveklokpulsen naar de adrestdler gevoerd worden· Tijdens de weergave wordt het adresiel-signaal naar het geheugen 11Q gevoerd, waarbij het minst significante bit daarvan via de multiplexer 104 naar een horizontale DAG 112 gevoerd wordt voor het genereren van het zwaaisignaal· Tegelijkertijd 20 wordt de uitgeklokte informatie naar een vertikale DAG 114 gevoerd voor het genereren van het bemonsterde golfvoxmsignaal·

Hg· 5 is een blokdiagraa van het weergavedeel van een andere uitvoeringsvorm van een acquisitie» en weergaveketen waarin de beeldtrillingsoorrektieketen werkzaam is door meting van het 25 tijdsinterval tussen het triggersignaal dat is afgeleid van de gere» construeerde golfvorm, en de daarop volgende weergaveklokflank» Sr is dan één raster van de golfvorm verkregen die op bekende wijze wordt opgeslagen* Tijdens de weergave wordt het daarmee samenwexkende geheugen herhaaldelijk afgetast en wordt de uitgeklokte informatie 30 omgezet van digitale in analoge vorm deer de DAG 120· Sen vector-generator 122 vlakt de analoge golfvorm af, waardoor de epgeslagen golfvorm in hoofdzaak geregenereerd wordt· Indien wordt begonnen met het afbeelden(en tijdens acquisitie daarvoor) wordt de daarmee samen-wexkende kathodo9traalbuis door een uitgangssignaal van een logische 33 besturingsketen 124 gewist ter voorkoming van weergave totdat de juiste 8004618 8 beeld trillings c orrek tie gemaakt kan werden voer dit bepaalde raster*

De logische bes turingsketen 124 kan een velgordeketen zijn d*w*z* een stel flip-flops voor het genereren van een reeks bestaz±ngseignalen ter aktivering Tan een automatische drempelspanningsketen 126, een 5 Tergelijker 128 en Teer het niet meer wissen Tan de kathodestraalbuis* 9e reeks start bij de on traagst ran een weergavestart-signaal, dat bij roer beeld hetzelfde signaal kan zijn als gebruik voor het omschakelen ran de ingang ran de samenwezkende adresteller ran de bemonstexingsklek naar de weergaveklek* Va entrangst ran het weergave-10 startsignaal genereert de logische besturingsketen 124 een signaal roor het aktireren ran de automatische drempelspanningsketen 126 waardoor het naar een geschikt niveau ep de gereconstrueerde golfrorm zoekt waarop getriggerd moet worden* 9e automatische dxempelspannings-keten 126 kan gevormd worden door een van de vele automatische trig-15 gerketens of «ntcmatische piek-piek-ketens die gebruikt worden in bekende oxcilloscopen* 9e automatische drempspanningsketen kan geconditioneerd worden ter verkrijging van een triggemivean op een bepaald golf vormkenmerk, zoals een snelle stijging of een dalende flank* Het meest significante bit van het geheugenadrestelsignaal wordt als klok-20 signaal naar de logische besturingsketen 124 gevoerd, terwijl de periode daarvan gelijk is aan een gehele aftasting van de geheugeninheud* Zodra de triggerdrempel verkregen is, mogelijkerwijs na een of meer aftastingen van het geheugen, werdt het zoek-drempelsignaal van do automatische drempelspanningsketen 126 weggenomen en werdt een vrij-25 makings signaal naar de verge lijker 128 geveerd* Bij de velgende aftasting van de geheugeninheud werdt deer de verge lijker 128 een trig-gexaignaal gegenereerd* Sen analoge tij dein tervalme ter I30 meet het tijdsverschil tussen het triggeraignaal en de velgende weergaveklok-flank en genereert een daarmee evenredige analege correktiespanning* 50 Opgemezkt werdt, dat in deze ai breezing de meting van het tijdsinterval gedaan werdt veer ep afbeelding gebaseerde signalen inplaate van ep acquisitie gebaseerde signalen* Het effekt met betrekking tot de eliminatie van beeldtrilling tengevolge van de bemens te ringsklok onzekerheid is echter gelijk* Bij dB volgende aftasting van het geheugen 35 verwijdert de logische besturingsketen 124 het wissignaal van de ka- 8004818 Λ -* 9 thodestraalfcuis on wordt hot geheugenadrestelsignaal door eon SAC 132 oegezet yan digitale in analoge τοζη toot het genereren van een zwaai» signaal* Son operationele versterker 134 net een terugkoppelweerstand 13^ telt de gecorrigeerde spanning hij de naar de respektievelijke 5 ingangsweerstanden 138 en 140 gevoerde zwaaisignalen* -Conclusies· 8004818

Claims (3)

1. 3· Beeldtrillingscorroktieketon volgons conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de middelen voor het meten van hot tijdsverschil een analoge tijdsintervalmeetketen omvatten, die reageert op het triggersignaal en de daarop volgende klokpuls voor het opwekken van 23 een analoge spanning die evenredig is met hot daartussen gelegen tijdsinterval·
2. 4· Beeld trillings c orrek tieke te n volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat het horizontale stuursignaal oen progressief toenemende analoge spanning is en de middelen voor hot combineren van 39 de correktiesignalen met het horizontale stuursignaal een operationele versterker omvatten» 8004818 5« Beeldtrillingscorrek tieke ten volgens conclusie 2, me t het kemtzlc, dat de middelen toot het aeten Tan het tijdsver-schil een digitale tijdintervalmeetketen omvatten, die reageert op . het triggexsignaal en de daarop volgende klokpula ter verkrijging van 5 een digitaal signaal dat kenaerkend is Teer het daartussen gelegen tijdsinterval» 6* Beeldtrillingscorrektieketen volgens conclusie 5» a et het kenaerk, dat het horizontale stuursignaal een tijd volgordelijk digitaal signaal is en de aiddelen voor het combineren van de 10 correktiesignalen net het horizontale stuursignaal een digitale optel-keten omvatten»
3. 7· Beeldtrillingscorrektieketen volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de middelen ter verkrijging van herhaalde rasters bestaan uit een vertikaal signaalvervexkingskanaal, 15 omvattende een bemensteringshoudke ten, een analoog-digitaalomze tter, een geheugen, een adres teller ter adressering van het geheugen, en een digi taal-analoogoïlze tter» 8» Beeldtrillingscorrektieketen volgens conclusie 7, gekenmerk t door middelen voor het multiplexenen van de digi-20 tale informatie en de vexsehuivingscerrektiesignalen voor opslag in het geheugen» 9» Beeldtrillingscorrektieketen volgens conclusie 7, g e -kenmerkt door middelen veor het multiplexen van de verschui» vingscorrektiesignalen met tenminste een gedeelte van het adrestel-25 signaal afkomstig van de adres teller ter verschuiving van de geheugen-lokaties voor elk raster met de epgeslagen digitale informatie» 8004818