NL8005821A

NL8005821A - Positiebesturingsketen voor een digitale oscilloscoop.

Info

Publication number: NL8005821A
Application number: NL8005821A
Authority: NL
Original assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1980-10-22
Publication date: 1981-06-01
Also published as: FR2468914B1; CA1150358A; JPS5667762A; DE3040745C2; JPS5931009B2; GB2064924B; US4346333A; FR2468914A1; GB2064924A; DE3040745A1

Description

£ & 1

803319/Ti/AA/CP

Korte aanduiding: Positiebesturingsketen voor een digitale oscilloscoop.

De uitvinding heeft betrekking op een positiebesturingsketen voor een digitale oscilloscoop met een vertikaal afbuig-systeem omvattende een ingangsvoorversterker, die werkzaam is tijdens acquisitiebedrijf en een weergaveversterker die werk-5 zaam is tijdens weergavebedrijf.

In digitale oscilloscopen zijn er twee plaatsen waar het gewenst is het signaalniveau te verschuiven. De eerste is in de voorversterkertrap voor het ingangssignaal om het signaal binnen het bereik van een analoog-digitaal-omzetter (ADC) te 10 brengen en de andere plaats is in de generatorketens voor de weergave om de afbeelding vertikaal te verplaatsen. Omdat deze beide functies eigenlijk met een gelijke bewerking overeenkomen dat wil zeggen het optellen of aftrekken van een spanning, is het gewenst een enkele positiebesturing voor beide 15 funkties uit te voeren. Er treedt echter een probleem op, omdat het vertikale midden van het afbeeldscherm overeenkomt met het midden van het ADC bereik, zodat, indien een spanning bij het ingangssignaal geteld wordt voor het verschuiven binnen het ADC bereik tijdens de acquisitie, deze spanning even-20 eens wordt gevoegd bij het afbeeldsignaal tijdens het afbeelden, waardoor het afbeeldingssignaal van het scherm verschoven kan worden.

De uitvinding beoogt een positiebesturingsketen te verschaffen voor een digitale oscilloscoop voor het positioneren 25 van een signaal vóór en na het digitaliseren waarin het ongewenste effekt van niveauverschuiving of het buiten het scherm verschuiven, indien tussen acquisitiebedrijf en weergavebedrijf geschakeld wordt, niet optreedt.

De besturingsketen volgens de uitvinding wordt daartoe 30 gekenmerkt door middelen voor het genereren van een variabele instelbare positieoneringsspanning tijdens zowel acquisitie-bedrijf als weergavebedrijf, waarbij de positioneringsspanning naar de voorversterker gevoerd wordt, door middelen voor het volgen van de positioneringsspanning tijdens acquisitiebedrijf 35 ter verkrijging van een referentiespanning die in amplitude gelijk is aan de positioneringsspanning en voor het vasthouden 80 05 8 2 1 -2- van de refermtiespanning op een vaste waarde tijdens weer-gavebedrijf, en door sommeermiddelen voor het aftrekken van de referentiespanning van de positioneringsspanning voor het verkrijgen van een algebraïsche somspanning die naar de weer-5 gaveversterker gevoerd wordt.

De positiebesturingsketen volgens de uitvinding omvat een generatorketen voor een positioneringsspanning, een volgen houdketen en een sommeerketen. De generatorketen voor de positioneringsspanning omvat een potentiometer, waarbij op de 10 loper daarvan op bekende wijze een variabele instelbare positioneringsspanning verkregen kan worden en deze spanning di-rekt, of via een gesloten schakelaar, naar de acquisitievoor-versterker gevoerd kan worden ter verkrijging van een geschikte niveauverschuiving van het ingangssignaal voor het posi-15 tioneren van het signaal binnen het ADC bereik. De volg- en houdketen werkt tijdens acquisitiebedrijf ter verkrijging van een referntiespanning die in amplitude gelijk is aan de positioneringsspanning. De sommeerketen wordt verbonden tussen de volg- en houdketen en de generatorketen voor de positionerings-20 spanning terverkrijging van een positioneringsspanning voor de weergaveversterkerketen. In acquisitiebedrijf wordt de referentiespanning afgetrokken van de positioneringsspanning, zodat het uitgangssignaal van de sommeerketen nul volt bedraagt. De acquisitievoorversterker ontvangt dus de positio-25 neringsspanning, terwijl de weergaveversterkerketen deze niet ontvangt. Tijdens weergavebedrijf behoudt de volg- en houdketen een vaste referentiespanning, waardoor het uitgangssignaal van de sommeerketen kan variëren met veranderingen in de positioneringsspanning..

30 De uitvinding verschaft aldus een nieuwe positionerings- besturingsketen voor een digitale oscilloscoop en tevens een dergelijke keten voor het positioneren van een signaal vóór en na het digitaliseren door middel van een enkele besturing zonder het signaal te verschuiven indien tussen acquisitie-35 bedrijf en weergavebedrijf geschakeld wordt.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening:

Fig. 1 is een blokdiagram van het vertikale afbuigsys- 80 05 8 2 1 * . * -3- teem van een digitale oscilloscoop voorzien van een positie-besturingsketen volgens de uitvinding; en

Fig. 2 toont schematisch een positiebesturingsketen volgens de uitvinding.

5 Fig. 1 toont een blokdiagram van het vertikale afbuig- systeem van een digitale oscilloscoop voorzien van een positiebesturingsketen volgens de uitvinding. Via een ingangsklem 10 wordt een analoog signaal toegevoerd aan een voorverster-ker 12, die het signaal zo bijstelt dat het binnen de dynami-10 sche bedrijfsgrenzen van een analoog-digitaal-omzetter (ADC) 14 valt. De ADC 14 zet het signaal om in digitale voorstellingen die worden opgeslagen in een digitaal geheugen 16. De digitale voorstellingen worden achtereenvolgens aan het geheugen 16 onttrokken en terug omgezet in.analoge waarden door 15 een digitaal-analoog-omzetter (DAC) 18. Het uitgangssignaal van de DAC 18 wordt naar een weergaveversterker 20 gevoerd, welke versterker het herkregen signaal versterkt tot een niveau geschikt voor afbeelding door een weergave-eenheid 22.

De weergaveversterker 20 kan gevormd worden door een vector-20 generator ter verkrijging van een continu afgebeelde golf-vorm, of het uitgangssignaal van de DAC kan versterkt worden voor afbeelding in de vorm van stippen. De weergave-eenheid 22 kan bestaan uit een kathodestraalbuis. De boven beschreven keten is op zich bekend, zodat geen uitgebreide toe-25 lichting van de praktische uitwerking ervan, of de bemonsteren weergavetempeerstelsels gegeven zal worden. In het algemeen is het zojuist beschreven vertikale afbuigsysteem werkzaam volgens twee bedrijfsmogelijkheden, namelijk golfvorm-acquisitie en golfvormweergave. Hierdoor is het ingangssig-30 naai met hoge snelheden te bemonsteren en vervolgens met een r relatief lage snelheid af te beelden, zodat de weergaveketens een lage frequentieresponsie kunnen hebben. De voorversterker 12, de ADC 14, en het geheugen 16 worden gebruikt tijdens aquisitiebedrijf en het geheugen 16, de DAC 18, de weergave-35 versterker 20 en de weergave-eenheid 22 worden gebruikt tijdens weergavebedrijf.

Een positiebesturingsketen omvat een positiespanningsge-nerator 30, een volg- en houdketen 32 en een zowel met de β η η ς ft 2 1 -4- voorversterker 12 als met de weergaveversterker 20 verbonden sommeerketen 34 voor het positioneren van een signaal vóór en na het digitaliseren zonder verschuiving van het signaal-niveau bij omschakeling tussen acquisitiebedrijf en weergave-5 bedrijf. De positiespanningsgenerator 30 kan voorzien zijn van een potentiometer voor het op zich bekende wijze verkrijgen van een variabele instelbare positioneringsspanning aan de loper daarvan, welke spanning naar de voorversterker 12 gevoerd wordt voor het realiseren van de niveauverschui-10 ving van. het ingsngssignaal voor het positioneren van het signaal binnen het bereik van de ADC 14 tijdens golfvorm-acquisitiebedrijf. Tijdens acquisitiebedrijf levert de volg-houdketen 32 een referentiespanning die in amplitude gelijk is aan de positioneringsspanning afkomstig van de positione-15 ringsgenerator 30. Deze referentiespanning wordt naar de sommeerketen 34 gevoerd, en wordt afgetrokken van de positioneringsspanning ter verkrijging van een uitgangssignaal daarvan ter grootte van nul volt, welk singnaal tijdens acquisitiebedrijf naar de weergaveversterker 20 gevoerd wordt. Tij-20 dens acquisitiebedrijf ontvangt de voorversterker 12 dus de positioneringsspanning voor de gewenste positionering van het signaal, maar ontvangt de weergaveversterker 20 geen ingangssignaal en wordt het positioneringsniveau dus niet beïnvloed. Tijdens weergavebedrijf wordt het volgdeel van de volg- en 25 houdketen 32 afgeschakeld, zodat de positioneringsspanning tijdens het omschakelen tussen acquisitiebedrijf en wwergave-bedrijf wordt vastgehouden, waardoor een vaste referentiespanning voor de sommeerketen 34 beschikbaar komt. Indien het uitgangssignaal van de positioneringsspanningsgenerator 30 30 wordt gewijzigd, wordt de variabele positioneringsspanning opgeteld bij de vaste spanning, waardoor het uitgangssignaal van de sommeerketen 34 kan variëren met veranderingen in de positioneringsspanning, zodat de afbeelding, naar wens, in vertikale richting gepositioneerd kan worden. Het resultaat 35 is dat bij het omschakelen naar de weergavebedrijf de positioneringsspanning van de weegaveversterker aanavnkelijk nul is en daardoor geen verschuiving van niveauTs plaats vindt. Wanneer dan de positioneringsspanning veranderd wordt, ver- 80 05 8 2 1 •i' ^ -5- andert het uitgangssignaal van de sommeerketen 34 van nul volt af waardoor positionering van de afbeelding verkregen wordt.

De details van positioneringsketen volgens een voor-5 keursuitvoeringsvorm van de uitvinding zijn getoond in fig.

2. Een potentiometer 50 is verbonden met geschikte spanningsbronnen ter verkrijging van een positioneringsspanning tussen + V en - V aan de loper daarvan. De positioneringsspanning wrdt naar de niet-inverterende ingang van een bufferverster-10 ker 52 gevoerd, welke versterker een operationele versterker is die als spanningsvolger geschakeld is, zodat de aan de uitgang 54 beschikbare spanning in hoofdzaak gelijk is aan die van de potentiometer afgenomen spanning. Deze spanning wordt via een weerstand 56 naar de niet-inverterende ingang 15 van een vergelijker 58 gevoerd en vervolgens naar de ingang van een successievelijk benaderingsregister 60.

Tijdens golfvormacquisitiebedrijf wordt het successievelijk benaderingsregister 60 vrijgegeven en werkt het met een snelheid die wordt bepaald door een klok 62 voor het volgen 20 van veranderingen in de positioneringsspanning op de lijn 54.

De uitgang van het successievelijk benaderingsregister 60 is een voor de positioneringsspanning kenmerkend digitaal signaal en de digitale voorstellingen worden weer omgezet tot analoge waarden door een DAC 64. De herkregen analoge waarde wordt 25 naar een omkerende operationele versterker bestaande uit de versterker 66 en de terugkoppelweerstand 68 gevoerd ter verkrijging van een referentiespanning aan de uitgang 70, die gelijk is in amplitude, maar tegengesteld in polariteit is ten opzichte van de positioneringsspanning op de lijn 54.

30 Een weerstand 72 met een gelijke weerstandswaarde als die van de weerstand 56 is verbonden tussen de uitgang 70 en de niet-inverterende ingang van de vergelijker 58 voor het sluiten van de terugkoppelweg daarvoor. Een paar weerstanden 80 en 82 met gelijke waarden zijn verbonden tussen de lijnen 35 54 en 70 ter verkrijging van een sommeerketen. Omdat tijdens acquisitiebedrijf die absolute waarde van de referentiespan-ningsamplitude op de lijn 70 de amplitude van de spanning op de lijn 54 volgt, bedraagt de algebraïsche som daarvan in het -6- knooppunt 84 nul volt na beëindiging van de volg- en houd-cyclus. De positioneringsspanning op de lijn 54 wordt, zoals toegelicht aan de hand van fig. 1, naar de acquisitieversterker gevoerd, terwijl een schakelaar 90 opgenomen is tussen het 5 knooppunt 54 en de weergaveversterker om de verbinding van de positiebesturingsketen met de weergaveversterker tijdens acquisitiebedrijf te verbreken.

Tijdens weergavebedrijf wordt het successievelijk bena-deringsregister 60 geblokkeerd en verbindt de schakelaar 90 10 het knooppunt 84 met de weergaveversterker. De schakelaar 90 kan gevormd worden door een transistor of een cokplemen-taire metaal-oxyde halfgeleider (CMOS) schakelaar. Het successievelijk benaderingsregister houdt de positionerings-spanningswaarde vast bij het omschakelen van acquisitiebe-15 drijf naar weergavebedrijf, zodat de referentiespanning in het knooppunt 70 wordt vastgelegd met de tegengestelde polariteit van die waarde. Aanvankelijk bedraagt de som in het knooppunt 84 nul volt, zodat geen verschuiving van het posi-tioneringsniveau in de weergaveversterker plaatsvindt. Indien 20 nu de potentiometer 50 versteld wordt, varieert de spanning op de lijn 54 ten opzichte van de vaste spanning in het knooppunt 70, waardoor de somsspanning in het knooppunt 84 varieert en daardoor een positioneringsspanning voor de weergaveversterker verkregen wordt.

25 Zoals uit het bovenstaande valt af te leiden omvatten de benodigde bedieningspaneelknoppen voor de daarmee samenwerkende digitale oscilloscoop een enkele positiebesturings-knop en een bedrijfsschakelaar. De vrijmakings- blokkeersig-nalen voor het successievelijk benaderingsregister 60 en de 30 schakelaar 90 kunnen direkt van de bedrijfsschakelaar of van interne logische besturingsketens afgeleid worden.

8005821

Claims

1. Positiebesturingsketen voor een digitale oscilloscoop met een verticaal afbuigsysteem omvattende een ingangsvoor-versterker, die werkzaam is tijdens acquisitiebedrijf en een weergaveversterker die werkzaam is tijdens weergavebedrijf, 5 gekenmerkt door middelen voor het genereren van een variabele instelbare positioneringsspanning tijdens zowel acquisitiebedrijf als weergavebedrijf, waarbij de positioneringsspanning naar de voorversterker gevoerd wordt, door middelen voor het volgen van de positioneringsspanning tijdens 10 aquisitiebedrijf ter verkrijging van een referentiespanning die in amplitude gelijk is aan de positioneringsspanning en voor het vasthouden van de referentiespanning op een vaste waarde tijdens weergavebedrijf, en door middelen voor het aftrekken van de referentiespanning van de positionerings-15 spanning voor het verkrijgen van een algebraïsche somspan-ning die naar de weergaveversterker gevoerd wordt.

2. Positiebesturingsketen volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de generatormiddelen voor de positionerings- 20 spanning gevormd worden door een tussen een paar bepaalde spanningsbronnen geplaatste potentiometer.

3. Positiebesturingsketen volgens conclusie 1, m e t het k e.n m e r k, dat de volg- en houdmiddelen bestaan uit een 25 met de generatormiddelen voor de positioneringsspanning verbonden vergelijker, een met de veregelijker verbonden successievelijk benaderingsregister en een met het successievelijk benaderingsregister verbonden digitaal-analoog-omzetter. 30

4. P'ositiebesturingsketen volgens conclusie 1, m e t het k e n m e r k, dat de sommeermiddelen bestaan uit een paar weerstanden met gelijke waarden die in serie zijn opgenomen tussen de generatormiddelen voor de positioneringsspanning en de volg- en houdmiddelen, waarbij het uitgangssignaal van 35 de sommeermiddelen van het knooppunt tussen de weerstanden wordt afgenomen. 800582 1 -8-

5. Positiebesturingsketen volgens conclusie 4, m e t het kenmerk, dat de sommeermiddelen verder bestaan uit middelen voor het wijzigen van de polariteit van de referentie-spanning. 80 05 8 2 1