RU2073873C1

RU2073873C1 - Oscilloscope

Info

Publication number: RU2073873C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Иосифович Кимельблат
Original assignee: Владимир Иосифович Кимельблат
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1997-02-20

Abstract

FIELD: radio instruments. SUBSTANCE: device has deviation unit, subtraction unit, cathode-ray tube, sweeping unit, first delay line, stroboscopic converter, and synchronization unit, which input is connected to synchronization line. Input of first delay line is connected to output of synchronization unit; output of first delay line is connected to input of sweeping unit; first and second inputs of cathode-ray tube are connected to outputs of sweeping unit and subtraction unit respectively. First and second inputs of subtraction unit are connected to outputs of stroboscopic converter and deviation unit respectively. Second input of stroboscopic converter is connected to output of deviation unit, which input is connected to line of measured signal. Novel features of device include second delay line, which input is connected to output of first delay line and which output is connected to first input of stroboscopic converter. EFFECT: increased functional capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в осциллографии. The invention relates to radio measurement technology and can be used in oscillography.

Известен осциллограф. Однако, он характеризуется существенной трудоемкостью и малой точностью при анализе структуры сигнала. Known oscilloscope. However, it is characterized by significant laboriousness and low accuracy in the analysis of the signal structure.

Известен осциллограф. Однако, он характеризуется существенной трудоемкостью, ограниченными возможностями и малой точностью при исследовании структуры измеряемого сигнала. Known oscilloscope. However, it is characterized by significant complexity, limited capabilities and low accuracy in the study of the structure of the measured signal.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является осциллограф, содержащий блок отклонения, вычитающее устройство, электронно-лучевую трубку, блок развертки, первую линию задержки, стробоскопический преобразователь и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с первым входом стробоскопического преобразователя и входом первой линии задержки, выход первой линии задержки соединен с входом блока развертки, первый и второй входы электронно-лучевой трубки соединены с выходами соответственно блока развертки и вычитающего устройства соединены с выходами соответственно стробоскопического преобразователя и блока отклонения, второй вход стробоскопического преобразователя соединен с выходом блока отклонения, вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала. Однако, данный осциллограф имеет малую точность измерений и ограниченные возможности измерений. The closest technical solution to the invention is an oscilloscope containing a deviation unit, a subtractor, a cathode ray tube, a scan unit, a first delay line, a stroboscopic converter and a synchronization unit, the input of which is connected to the synchronization bus, and the output of the synchronization unit is connected to the first input of the stroboscopic the converter and the input of the first delay line, the output of the first delay line is connected to the input of the scanner, the first and second inputs of the cathode ray tube are connected to accordingly moves the scanning unit and coupled to the subtractor outputs, respectively stroboscopic converter and the deflection unit, the second input strobe transmitter connected to the output deflection unit, whose input is connected to the bus of the measured signal. However, this oscilloscope has low measurement accuracy and limited measurement capabilities.

Цель изобретения повышение точности измерений и расширение возможностей измерений. The purpose of the invention is the improvement of measurement accuracy and the expansion of measurement capabilities.

Поставленная цель достигается тем, что в осциллограф, содержащий блок отклонения, вычитающее устройство, электронно-лучевую трубку, блок развертки, первую линию задержки, стробоскопический преобразователь и блок синхронизации, вход которого соединен с шиной синхронизации, вход первой линии задержки соединен с выходом блока синхронизации, а выход первой линии задержки соединен со входом блока развертки, первый и второй входы электронно-лучевой трубки соединены с выходами соответственно блока развертки и вычитающего устройства, первый и второй входы вычитающего устройства соединены с выходами соответственно стробоскопического преобразователя и блока отклонения, второй вход стробоскопического преобразователя соединен с выходом блока отклонения, вход которого соединен с шиной измеряемого сигнала, введена вторая линия задержки, вход которой соединен с выходом первой линии задержки, а выход которой линии задержки соединен с первым входом стробоскопического преобразователя. This goal is achieved by the fact that in an oscilloscope containing a deviation unit, a subtracting device, a cathode ray tube, a scan unit, a first delay line, a stroboscopic converter and a synchronization unit, the input of which is connected to the synchronization bus, the input of the first delay line is connected to the output of the synchronization unit and the output of the first delay line is connected to the input of the scanner, the first and second inputs of the cathode ray tube are connected to the outputs of the scanner and subtractor, respectively, the first the second inputs of the subtractor are connected to the outputs of the stroboscopic converter and the deviation unit, the second input of the stroboscopic converter is connected to the output of the deviation unit, the input of which is connected to the measured signal bus, a second delay line is introduced, the input of which is connected to the output of the first delay line, and the output of which is delay connected to the first input of the stroboscopic converter.

На фиг. 1 приведена блок-схема осциллографа, на фиг. 2 изображены сигналы на выходах блоков. На фигурах 1 блок отклонения; 2 электронно-лучевая трубка; 3 блок развертки; 4 блок синхронизации; 5 и 6 соответственно первая и вторая линии задержки; 7 стробоскопический преобразователь; 8 - вычитающее устройство; 9 шина измеряемого сигнала; 10 шина синхронизации; 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17 сигналы на выходе соответственно блока 1 отклонения, блока 3 развертки, блока 4 синхронизации, первой 5 линии задержки, второй 6 линии задержки, стробоскопического 7 преобразователя, вычитающего 8 устройства; t время. In FIG. 1 is a block diagram of an oscilloscope; FIG. 2 shows the signals at the outputs of the blocks. In figures 1 block deviation; 2 cathode ray tube; 3 scanner; 4 block synchronization; 5 and 6, respectively, the first and second delay lines; 7 stroboscopic converter; 8 - subtractive device; 9 bus measured signal; 10 bus synchronization; 11, 12, 13, 14, 15, 16, and 17, the output signals, respectively, of the deviation unit 1, the scan unit 3, the synchronization unit 4, the first 5 delay lines, the second 6 delay lines, the stroboscopic 7 converter, subtracting 8 devices; t time.

Осциллограф работает следующим образом. Измеряемые импульсы с шины 9 измеряемого сигнала поступают на вход блока 1 отклонения, который усиливает и задерживает измеряемые импульсы. Сигнал 11 с выхода блока 1 отклонения поступает на вторые входы стробоскопического 7 преобразователя и вычитающего 8 устройства. С шины 10 синхронизации на вход блока 4 синхронизации поступает либо сигнал синхронизации, либо измеряемые импульсы. Блок 4 синхронизации формирует импульсы синхронизации сигнал 13, который с выхода блока 4 синхронизации поступает на вход первой 5 линии задержки. Первая 5 и вторая 6 линии задержки задерживает поступающие на их вход импульсы. Импульсы (сигнал 14) с выхода первой 5 линии задержки поступают на входы второй 6 линии задержки и блока 3 развертки. При поступлении импульса на вход блока 3 развертки он вырабатывает пилообразный импульс сигнал 12 развертки. Сигнал 12 развертки с выхода блока 3 развертки подается на первый вход электронно-лучевой 2 трубки. Импульсы (сигнал 15) с выхода второй 6 линии задержки поступают на первый вход стробоскопического 7 преобразователя. После поступления каждого импульса на первый вход стробоскопического 7 преобразователя на его выходе удерживается напряжение, которое имелось на втором входе в момент поступления импульса на первый вход. Сигнал 16 с выхода стробоскопического 7 преобразователя поступает на вход вычитающего 8 устройства. Сигнал на выходе вычитающего 8 устройства равен разности сигналов, поступающих на соответственно второй и первый входы. Сигнал 17 с выхода вычитающего 8 устройства поступает на второй вход вертикального отклонения электронно-лучевой 2 трубки. Длительность Тз задержки второй 6 линии задержки устанавливается равной T/2, где Т длительность времени развертки. При поступлении сигналов с шины 9 измеряемого сигнала и с шины 10 синхронизации на выходе стробоскопического 7 преобразователя устанавливается сигнал 16, равный по величине сигналу 11 на выходе блока 1 отклонения в момент поступления импульса (сигнал 15) на первый вход стробоскопического 7 преобразователя. В момент формирования импульса (сигнал 15) на выходе второй 6 линии задержки осциллограмма пересекает центральную вертикальную риску. В результате при установке времени задержки второй 6 линии задержки, равного половине времени развертки, осциллограмма проходит через центр экрана точку пересечения центральных вертикальной и горизонтальной рисок. При изменении задержки второй 6 линии задержки в пределах от 0 до Т точка пересечения линии осциллограммы с центральной горизонтальной риской будет перемещаться по центральной горизонтальной риске. Для размещения осциллограммы всего измеряемого импульса в пределах рабочей части экрана задержка первой 5 линии задержки устанавливается меньше задержки, производимой блоком 1 отклонения; длительность развертки с помощью блока 3 развертки устанавливается равной либо большей длительности измеряемого импульса, а изменением задержки второй 6 линии задержки и регулировкой коэффициента отклонения блока 1 отклонения осциллограмма измеряемого импульса устанавливается в положение, обеспечивающее обзор осциллограммы всего измеряемого импульса. Определить установленное время ДО задержки первой 5 линии задержки. По делениям на экране определить время Д1 между моментом начала развертки и моментом начала выброса после фронта на осциллограмме измеряемого импульса, а также время Д2, Д3 и так далее между моментом начала развертки и моментами начала элементов осциллограмм, подлежащих анализу. Время задержки первой 5 линии задержки установить равным ДО + Д1. Регулятором коэффициента развертки блока 3 развертки уменьшить время развертки в 10 раз, а время задержки второй 6 линии задержки установить равным половине времени развертки, в результате чего осциллограмма будет проходить через центр экрана. Регулятором коэффициента отклонения блока 1 отклонения уменьшить коэффициент отклонения в 10 раз. В результате в пределах всей рабочей части экрана разместится осциллограмма только выброса после фронта измеряемого импульса. Для рассмотрения других элементов измеряемого импульса необходимо время задержки первой 5 линии задержки установить равным ДО + Д2, затем ДО + Д3 и так далее. Для последовательного просмотра осциллограмм всех элементов измеряемого импульса необходимо задержку первой 5 линии задержки увеличивать, начиная от ДО, либо плавно, либо дискретно, увеличивая задержку ступенями, равными половине времени развертки. В случае необходимости при исследовании осциллограммы элементов измеряемого импульса производится дополнительная регулировка коэффициента отклонения и (или) коэффициента развертки, после чего длительность задержки второй 6 линии задержки устанавливается равной половине времени развертки, причем до и после описанных регулировок осциллограмма будет проходить через центр экрана. Для измерения временных интервалов регулировкой задержки первой 5 линии задержки в центре экрана поочередно устанавливаются точки осциллограммы, между которыми производятся измерения временного интервала, причем длительность измеряемого временного интервала равна величине изменения задержки первой 5 линии задержки при расположении в центре экрана сначала точки конца, а затем точки начала на осциллограмме, между которыми измеряется временной интервал. The oscilloscope operates as follows. The measured pulses from the bus 9 of the measured signal are fed to the input of the deviation unit 1, which amplifies and delays the measured pulses. The signal 11 from the output of the unit 1 deviation is supplied to the second inputs of the stroboscopic 7 Converter and subtracting 8 device. From the bus 10 synchronization to the input of the block 4 synchronization receives either a synchronization signal or measured pulses. Block 4 synchronization generates pulses of synchronization signal 13, which from the output of block 4 synchronization is fed to the input of the first 5 delay lines. The first 5 and second 6 delay lines delay the pulses arriving at their input. The pulses (signal 14) from the output of the first 5 delay line are fed to the inputs of the second 6 delay line and block 3 scan. When a pulse arrives at the input of the sweep unit 3, it generates a sawtooth pulse signal 12 sweep. The scan signal 12 from the output of the scan unit 3 is supplied to the first input of the cathode ray 2 tube. Pulses (signal 15) from the output of the second 6 delay line are fed to the first input of the stroboscopic 7 converter. After each pulse arrives at the first input of the stroboscopic converter 7, the voltage that was present at the second input at the time the pulse arrives at the first input is held at its output. The signal 16 from the output of the stroboscopic 7 Converter is fed to the input of the subtracting 8 device. The signal at the output of the subtracting device 8 is equal to the difference of the signals received at the second and first inputs, respectively. The signal 17 from the output of the subtracting device 8 is fed to the second input of the vertical deflection of the cathode ray 2 tube. The duration T3 of the delay of the second 6 delay line is set to T / 2, where T is the duration of the sweep time. When signals are received from the measured signal bus 9 and from the synchronization bus 10, a signal 16 is set at the output of the stroboscopic transducer 7, equal to the signal 11 at the output of the deviation unit 1 at the time of the pulse (signal 15) to the first input of the stroboscopic 7 transducer. At the moment of pulse formation (signal 15), at the output of the second 6 delay line, the waveform crosses the central vertical risk. As a result, when you set the delay time of the second 6 delay line equal to half the sweep time, the waveform passes through the center of the screen the intersection point of the central vertical and horizontal patterns. If the delay of the second 6 delay line varies from 0 to T, the point of intersection of the waveform line with the central horizontal risk will move along the central horizontal risk. To place the waveform of the entire measured pulse within the working part of the screen, the delay of the first 5 delay lines is set less than the delay produced by the deviation unit 1; the sweep duration using the sweep unit 3 is set equal to or greater than the duration of the measured pulse, and by changing the delay of the second 6 delay line and adjusting the deviation coefficient of the deviation unit 1, the waveform of the measured pulse is set to a position that provides an overview of the waveform of the entire measured pulse. Determine the set time BEFORE the delay of the first 5 delay lines. Based on the divisions on the screen, determine the time D1 between the moment of the start of the sweep and the moment of the start of the ejection after the front on the waveform of the measured pulse, as well as the time D2, D3 and so on between the time of the start of the sweep and the moments of the start of the elements of the waveforms to be analyzed. Set the delay time of the first 5 delay lines to DO + D1. By adjusting the sweep coefficient of the sweep unit 3, reduce the sweep time by 10 times, and set the delay time of the second 6 delay line to half the sweep time, as a result of which the waveform will pass through the center of the screen. The regulator of the coefficient of deviation of the block 1 deviation to reduce the coefficient of deviation of 10 times. As a result, an oscillogram of only the ejection after the edge of the measured pulse will be placed within the entire working part of the screen. To consider other elements of the measured pulse, it is necessary to set the delay time of the first 5 delay line equal to DO + D2, then DO + D3, and so on. For sequential viewing of the oscillograms of all elements of the measured pulse, it is necessary to increase the delay of the first 5 delay lines, starting from the DO, either smoothly or discretely, increasing the delay in steps equal to half the sweep time. If necessary, when studying the oscillogram of the elements of the measured pulse, the deviation coefficient and / or the sweep coefficient are additionally adjusted, after which the delay time of the second 6 delay line is set equal to half the sweep time, and before and after the described adjustments, the oscillogram will pass through the center of the screen. To measure time intervals by adjusting the delay of the first 5 delay line, the waveform points are alternately set in the center of the screen, between which the time interval is measured, and the duration of the measured time interval is equal to the change in the delay of the first 5 delay line when the end point and then the point are located in the center of the screen beginning on the waveform between which the time interval is measured.

Повышение точности измерений обусловлено возможностью проведения измерений при коэффициенте отклонения, меньшем отношения амплитуды измеряемого сигнала к размеру рабочей части экрана по вертикали. У заявленного устройства имеется возможность обеспечения прохождения осциллограммы любой части измеряемого сигнала через центр экрана при коэффициенте отклонения меньшем, чем отношение амплитуды измеряемого импульса к размеру рабочей части экрана по вертикали. У прототипа осциллограмма исходного (нулевого) уровня сигнала располагается на центральной горизонтальной риске экрана. Поэтому у прототипа, в пределах рабочей части экрана по вертикали находится лишь осциллограмма той части сигнала, поступающего на вход осциллографа, в пределах которой величина сигнала не превышает произведения половины размера рабочей части экрана по вертикали на коэффициент отклонения, причем на экране не воспроизводится осциллограмма и поэтому невозможно проведение измерений тех частей измеряемого сигнала, где отношение величины сигнала к половине размера рабочей части экрана по вертикали больше установленного регулятором осциллографа коэффициента отклонения. The increase in measurement accuracy is due to the possibility of taking measurements with a deviation coefficient less than the ratio of the amplitude of the measured signal to the size of the working part of the screen vertically. The claimed device has the ability to ensure the passage of the waveform of any part of the measured signal through the center of the screen with a deviation coefficient less than the ratio of the amplitude of the measured pulse to the size of the working part of the screen vertically. The prototype waveform of the initial (zero) signal level is located on the central horizontal risk of the screen. Therefore, the prototype, within the working part of the screen vertically, there is only an oscillogram of that part of the signal supplied to the input of the oscilloscope, within which the signal does not exceed the product of half the size of the working part of the screen vertically by the deviation coefficient, and the oscillogram is not displayed on the screen and therefore it is impossible to measure those parts of the measured signal where the ratio of the magnitude of the signal to half the size of the working part of the screen is vertically larger than the oscillator set by the regulator Fargo deviation coefficient.

Повышение точности измерений также обусловлено следующим. Измерения прототипом временного интервала между элементами измеряемого сигнала, имеющими разное мгновенное значение, производятся в следующей последовательности. Регулировкой времени задержки первой линии задержки на центральной вертикальной риске экрана устанавливается точка осциллограммы, соответствующая началу измеряемого временного интервала, и определяется начальное время задержки первой линии задержки; затем регулировкой задержки первой линии задержки на центральной вертикальной риске экрана устанавливается точка осциллограммы, соответствующая концу измеряемого временного интервала, и определяется конечное время задержки первой линии задержки. Измеряемый временной интервал равен разности конечной и начальной времен задержки первой линии задержки. Так измеряется, например, временной интервал между точками разного уровня на фронте (либо спаде) импульса, между точками концов фронта и спада импульса, между точками середины передних фронтов двух импульсов разной амплитуды и т. д. При совмещении точек начала и конца осциллограммы измеряемого временного интервала с центральной вертикальной риской экрана данные две точки осциллограммы совмещаются с разными точками (по высоте) центральной вертикальной риски. При этом возникает погрешность измерений, обусловленная несовпадением центральной вертикальной риски на экране и пересекающей ее линией перемещения луча по вертикали, образующей при подаче постоянного нулевого напряжения на первый вход горизонтального отклонения электронно-лучевой трубки и переменного напряжения на второй вход вертикального отклонения электронно-лучевой трубки; данное несовпадение обусловлено погрешностью взаимной ориентации вертикальных рисок на экране и системы отклонения по вертикали электронно-лучевой трубки, а также непрямолинейностью линии перемещения луча по экрану системой отклонения по вертикали. У заявленного устройства отсутствует погрешность измерений, обусловленная несовпадением центральной вертикальной риски экрана и пересекающей ее линией перемещения луча по вертикали; это поясняется тем, что в процессе измерений временного интервала точки начала и конца измеряемого временного интервала осциллограммы поочередно располагаются в одной и той же точке экрана в точке пересечения центральных вертикальной и горизонтальной рисок. The increase in measurement accuracy is also due to the following. Measurements by the prototype of the time interval between the elements of the measured signal having different instantaneous values are made in the following sequence. By adjusting the delay time of the first delay line on the central vertical risk of the screen, the waveform point corresponding to the beginning of the measured time interval is set, and the initial delay time of the first delay line is determined; then, by adjusting the delay of the first delay line at the central vertical risk of the screen, the waveform point corresponding to the end of the measured time interval is set, and the final delay time of the first delay line is determined. The measured time interval is equal to the difference between the final and initial delay times of the first delay line. Thus, for example, the time interval between points of a different level at the front (or down) of a pulse is measured, between points of the ends of the front and decay of a pulse, between points of the middle of the leading edges of two pulses of different amplitudes, etc. When combining the points of the start and end of the oscillogram of the measured time of the interval with the central vertical risk of the screen, these two points of the waveform are combined with different points (in height) of the central vertical risk. In this case, a measurement error arises due to the mismatch of the central vertical risk on the screen and its intersecting vertical line of the beam, which, when a constant zero voltage is applied to the first input of the horizontal deflection of the cathode ray tube and an alternating voltage to the second input of vertical deflection of the cathode ray tube; This mismatch is due to the error in the mutual orientation of the vertical patterns on the screen and the vertical deflection system of the cathode ray tube, as well as the indirectness of the line of beam movement along the screen by the vertical deflection system. The claimed device has no measurement error due to the mismatch of the central vertical risks of the screen and its intersecting line of vertical movement of the beam; this is explained by the fact that during the measurement of the time interval, the points of the beginning and end of the measured time interval, the oscillograms are alternately located at the same point on the screen at the intersection of the central vertical and horizontal patterns.

У заявленного устройства расширены возможности измерений, что поясняется следующим. Прототип невозможно использовать для измерений выбросов и неравномерности вершины измеряемого импульса, если при амплитуде осциллограммы импульса, равной половине рабочей части экрана по вертикали, размах осциллограмм выбросов и неравномерность вершины менее ширины линии осциллограммы. У заявленного устройства обеспечивается возможность размещения в пределах рабочей части экрана осциллограмм выбросов и элементов неравномерности вершины измеряемого импульса, обеспечивая размах осциллограмм выбросов и элементов неравномерности вершины измеряемого импульса, равные 20-100% от рабочей части экрана по вертикали. The claimed device has expanded measurement capabilities, which is illustrated by the following. The prototype cannot be used for measuring outliers and the non-uniformity of the peak of the measured pulse, if the amplitude of the waveform of the pulse is equal to half the working part of the screen vertically, the amplitude of the waveforms of emissions and the unevenness of the vertex is less than the width of the waveform. The claimed device provides the ability to place within the working part of the screen the emission waveforms and elements of the unevenness of the peak of the measured pulse, providing the amplitude of the waveforms of the emissions and unevenness of the peak of the measured pulse, equal to 20-100% of the working part of the screen vertically.

Claims

An oscilloscope containing a deflection unit, a subtractor, a cathode ray tube, a scan unit, a first delay line, a stroboscopic converter and a synchronization unit, the input of which is connected to the synchronization bus, the input of the first delay line is connected to the output of the synchronization unit, and the output of the first delay line is connected with the input of the scanner, the first and second inputs of the cathode ray tube are connected to the outputs of the scanner and subtractor, respectively, the first and second inputs of the subtractor, soy are dinatized with the outputs of the stroboscopic converter and the deviation unit, the second input of the stroboscopic converter is connected to the output of the deviation unit, the input of which is connected to the measured signal bus, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurements and expand the area of use, a second delay line is introduced into it, the input of which is connected to the output of the first delay line, and the output of the second delay line is connected to the first input of the stroboscopic converter.