RU2402024C1 - Digital small-sized usb oscillograph - Google Patents

Digital small-sized usb oscillograph Download PDF

Info

Publication number
RU2402024C1
RU2402024C1 RU2009130511/28A RU2009130511A RU2402024C1 RU 2402024 C1 RU2402024 C1 RU 2402024C1 RU 2009130511/28 A RU2009130511/28 A RU 2009130511/28A RU 2009130511 A RU2009130511 A RU 2009130511A RU 2402024 C1 RU2402024 C1 RU 2402024C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
digital
controller
analog
Prior art date
Application number
RU2009130511/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Прянишников (RU)
Владимир Николаевич Прянишников
Дмитрий Владимирович Прянишников (RU)
Дмитрий Владимирович Прянишников
Василий Васильевич Соснов (RU)
Василий Васильевич Соснов
Павел Юрьевич Шершуков (RU)
Павел Юрьевич Шершуков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "СиЛаб" (ООО "СиЛаб")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "СиЛаб" (ООО "СиЛаб") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "СиЛаб" (ООО "СиЛаб")
Priority to RU2009130511/28A priority Critical patent/RU2402024C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2402024C1 publication Critical patent/RU2402024C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: digital small-sized USB oscillograph comprises inlet circuit and analog-digital converter. Additionally it comprises body, probe needle, USB cable, grounding cable, two-colour light diode, multifunctional button, inlet buffer amplifier, attenuator, source of reference voltage, summator, unit of supply voltage stabilisation, amplifier, digital-analog converter, DC/DC converter, low-pass filter, USB controller. The first outlet of controller is connected to outlet of analog-digital converter. At the same time inlet of inlet buffer amplifier is connected to outlet of inlet circuit, and outlet - to the first (analog) inlet of attenuator, the second (digital) inlet of which is connected to the second outlet of controller. Outlet of summator is connected to inlet of amplifier, outlet of which is connected to inlet of low-pass filter. At the same time inlet of summator is connected to outlet of reference voltage source. The third inlet of summator is connected to outlet of digital-analog converter. The fourth and fifth outlets of controller are connected to two-colour light diode. The sixth outlet of controller is connected to the second outlet of inlet circuit, and the second inlet of controller is connected to multifunctional button.
EFFECT: improved information value of signal parametres.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к электроизмерительным показывающим приборам.The invention relates to electrical engineering, in particular to electrical measuring indicating devices.

Известно устройство - универсальный пробник, содержащее узел контроля наличия напряжения, резистивный делитель, один вывод которого соединен с первым щупом, соединенным через последовательно включенные переключатель с отрицательным выводом источника питания, положительный вывод которого соединен с вторым щупом, а также стабилитрон и усилитель постоянного тока (см. патент RU №2022272, МКИ5: G01R 19/00, опубл. 30.10.1994). В данном универсальном пробнике усилитель постоянного тока выполнен на двух транзисторах по схеме эмиттерного повторителя, причем база первого транзистора соединена со средним выводом резистивного делителя, а между базой первого транзистора и объединенными коллекторами первого и второго транзисторов, соединенных с отрицательной шиной источника питания, включен стабилитрон, эмиттер второго транзистора через светодиод и замкнутый контакт переключателя соединен с положительной шиной источника питания, а второй вывод резистивного делителя соединен с одним из выводов узла наличия напряжения, выполненного на двух встречно включенных светодиодах, другой вывод которого соединен с первым щупом. Кроме того, второй щуп выполнен разъемным, подключение которого к пробнику осуществляется посредством резьбового соединения.A device is known - a universal probe containing a node for monitoring the presence of voltage, a resistive divider, one output of which is connected to the first probe connected via a series-connected switch with a negative output of the power source, the positive output of which is connected to the second probe, as well as a zener diode and a DC amplifier ( see patent RU No. 2022272, MKI 5: G01R 19/00, publ. 30.10.1994). In this universal probe, the DC amplifier is made on two transistors according to the emitter follower circuit, the base of the first transistor connected to the middle terminal of the resistive divider, and a zener diode connected between the base of the first transistor and the combined collectors of the first and second transistors connected to the negative bus of the power supply the emitter of the second transistor through an LED and a closed contact of the switch is connected to the positive bus of the power source, and the second output of the resistive div The connector is connected to one of the terminals of the voltage presence unit, made on two counter-active LEDs, the other terminal of which is connected to the first probe. In addition, the second probe is detachable, which is connected to the probe by means of a threaded connection.

Недостатком данного устройства является низкая информативность качества сигнала.The disadvantage of this device is the low information quality of the signal.

Известно устройство для измерения низкочастотного напряжения (см. заявку RU №2004131374, МКИ: G01R 19/00, опубл. 10.04.2006). В данном устройстве для измерения переменного напряжения заданной частоты, характеризуемое наличием делителя, масштабирующего усилителя, инструментального усилителя с программируемым коэффициентом усиления сигнала, протектора, аналого-цифрового преобразователя, первого и второго буферных элементов, ПЛИС, первого и второго дисплеев, клавиатуры, JTAG, декодера, конфигурационного устройства, тактового генератора, аналогового и цифрового источников питания, причем делитель, масштабирующий усилитель, инструментальный усилитель, протектор и аналого-цифровой преобразователь подключены последовательно, причем выход аналого-цифрового преобразователя через буферный элемент подключен к первому входу ПЛИС, ко второму входу ПЛИС подключен выход тактового генератора, к третьему-шестому входам ПЛИС подключены выход конфигурационного устройства и порт JTAG, четвертый-пятый выходы ПЛИС соединены с управляющим входом делителя, шестой-седьмой выходы ПЛИС подключены к управляющему входу инструментального усилителя, восьмой-десятый выходы ПЛИС подключены к первому дисплею, выполненному на семисегментных знакосинтезирующих индикаторах и предназначенному для визуализации режимов работы и единиц измерения, одиннадцатый-двадцать седьмой выходы ПЛИС подключены через декодер ко второму дисплею, предназначенному для визуализации измеренного сигнала, аналоговый источник питания подключен к аналого-цифровому преобразователю, а также к делителю, масштабирующему усилителю, фильтру, протектору и инструментальному усилителю, а цифровой источник питания - к остальным элементам устройства.A device for measuring low-frequency voltage (see application RU No. 2004131374, MKI: G01R 19/00, publ. 04/10/2006). In this device for measuring AC voltage of a given frequency, characterized by the presence of a divider, a scaling amplifier, a tool amplifier with a programmable signal gain, protector, analog-to-digital converter, first and second buffer elements, FPGA, first and second displays, keyboard, JTAG, decoder , a configuration device, a clock generator, analog and digital power sources, and a divider, a scaling amplifier, an instrument amplifier, a protecto and the analog-to-digital converter are connected in series, and the output of the analog-to-digital converter through the buffer element is connected to the first FPGA input, the output of the clock generator is connected to the second FPGA input, the output of the configuration device and the JTAG port are connected to the third to sixth FPGA inputs, the fourth and fifth outputs FPGAs are connected to the control input of the divider, sixth to seventh FPGA outputs are connected to the control input of the instrument amplifier, eighth to tenth FPGA outputs are connected to the first display, on the seven-segment sign-synthesizing indicators and designed to visualize operating modes and units of measurement, the eleventh to twenty-seventh FPGA outputs are connected through a decoder to a second display, designed to visualize the measured signal, the analog power source is connected to an analog-to-digital converter, as well as to a divider that scales amplifier, filter, protector and instrumental amplifier, and a digital power source - to the rest of the elements of the device.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и высокая стоимость при низкой информативности параметров сигналов.The disadvantages of this device are the design complexity and high cost with low information parameters of the signals.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому решению - прототипом является устройство для регистрации, исследования и измерения радиотехнических сигналов, описанное в патенте RU №2010238, МКИ: G01R 13/20, опубл. 30.03.1994. Цифровой осциллограф содержит входное устройство, вход которого является измерительным входом цифрового осциллографа, устройство выборки и хранения, измерительный вход которого соединен с выходом входного устройства, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, цифровой вход данных которого соединен с цифровым выходом аналого-цифрового преобразователя, регистр памяти, цифровой вход которого соединен с цифровым выходом оперативного запоминающего устройства, схема синхронизации, первый вход которой является входом внешней синхронизации цифрового осциллографа, а второй вход соединен с выходом входного устройства, счетчик адреса, цифровой выход которого соединен с цифровым входом адреса оперативного запоминающего устройства, отображающее устройство, цифровой вход данных которого соединен с цифровым выходом регистра памяти, счетчик цифровой развертки, цифровой выход которого соединен с цифровым входом адреса отображающего устройства, устройство управления, первый выход которого соединен с входом тактирования аналого-цифрового преобразователя, второй выход - с входом тактирования счетчика адреса, третий выход - с входами установки счетчика адреса и счетчика цифровой развертки, четвертый выход - с входом управления оперативного запоминающего устройства, пятый выход - с входом управления регистра памяти, шестой выход - с входом запуска счетчика цифровой развертки, генератор тактовых импульсов, второй выход которого соединен с входом частоты считывания устройства управления, блок с зарядовой связью, измерительный вход которого соединен с выходом устройства выборки и хранения, а выход - с измерительным входом аналого-цифрового преобразователя, формирователь управляющих импульсов, первый выход которого соединен с входом инжекции блока с зарядовой связью, а второй выход - с входом переноса блока с зарядовой связью, генератор импульсов преобразования, вход запуска которого соединен с выходом схемы синхронизации, а выход - с входом тактирования устройства выборки и хранения, схему логического сложения, первый вход которой соединен с выходом генератора импульсов преобразования, второй вход - с седьмым выходом устройства управления, а выход - с входом тактирования формирователя управляющих импульсов, счетчик импульсов преобразования, вход установки которого соединен с выходом схемы синхронизации, а счетный вход - с выходом схемы логического сложения, блок блокировки, вход которого соединен с выходом переполнения счетчика импульсов преобразования, первый выход - с входом блокировки генератора импульсов преобразования, а второй выход - с входом синхронизации устройства управления, коммутатор, первый вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, выход - с входом частоты преобразования устройства управления, делитель частоты, вход которого соединен с выходом генератора импульсов преобразования, а выход - с вторым входом коммутатора, блок коммутации, выход которого соединен с входом управления коммутатора, а цифровой выход - с цифровым входом делителя частоты.The closest analogue in technical essence to the proposed solution - the prototype is a device for registration, research and measurement of radio signals described in patent RU No. 2010238, MKI: G01R 13/20, publ. 03/30/1994. A digital oscilloscope contains an input device, the input of which is the measuring input of a digital oscilloscope, a sampling and storage device, the measuring input of which is connected to the output of the input device, an analog-to-digital converter, random access memory, the digital data input of which is connected to the digital output of the analog-to-digital converter, a memory register, the digital input of which is connected to the digital output of random access memory, a synchronization circuit, the first input of which is external synchronization input of a digital oscilloscope, and the second input is connected to the output of the input device, an address counter, the digital output of which is connected to a digital input of the address of the random access memory, a display device whose digital data input is connected to the digital output of the memory register, a digital scan counter, digital the output of which is connected to a digital input of the address of the display device, a control device whose first output is connected to the clock input of an analog-to-digital conversion the second output, with the input of the address counter clocking, the third output, with the inputs of the address counter and the digital scan counter, the fourth output, with the control input of the random access memory device, the fifth output, with the memory register control input, the sixth output, with the counter start input digital scan, a clock generator, the second output of which is connected to the input of the readout frequency of the control device, a charge-coupled unit, the measuring input of which is connected to the output of the sampling device and and the output is with the measuring input of an analog-to-digital converter, a control pulse shaper, the first output of which is connected to the charge-coupled unit injection input, and the second output is with the charge-coupled block transfer input, the conversion pulse generator, the trigger input of which is connected to the output of the synchronization circuit, and the output with the clock input of the sampling and storage device, a logical addition circuit, the first input of which is connected to the output of the conversion pulse generator, the second input with the seventh output control devices, and the output with the clock input of the driver of the control pulses, the counter of the conversion pulses, the installation input of which is connected to the output of the synchronization circuit, and the counting input - with the output of the logical addition circuit, the blocking block, the input of which is connected to the overflow output of the conversion pulse counter, the first the output is with the blocking input of the conversion pulse generator, and the second output is with the synchronization input of the control device, a switch, the first input of which is connected to the first output of the gene clock pulse generator, the output is with the conversion frequency input of the control device, the frequency divider, the input of which is connected to the output of the conversion pulse generator, and the output is with the second input of the switch, the switching unit, the output of which is connected to the control input of the switch, and the digital output is digital frequency divider input.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции при низкой информативности о параметрах сигналов.The disadvantage of this device is the design complexity with low information about the parameters of the signals.

Сущность изобретения в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении информативности о параметрах сигналов и снижении стоимости конструкции.The invention is as follows. The problem to which the invention is directed, is to increase the information content of the signal parameters and reduce the cost of the structure.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в цифровой малогабаритный USB осциллограф, содержащий входную цепь, аналого-цифровой преобразователь, дополнительно введены корпус, щуп-игла, кабель USB, провод заземления, двухцветный светодиод, многофункциональная кнопка, входной буферный усилитель, аттенюатор, источник опорного напряжения, сумматор, блок стабилизации напряжений питания, усилитель, цифроаналоговый преобразователь, DC/DC-преобразователь, фильтр нижних частот, USB контроллер, персональный компьютер и контроллер, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый выход контроллера соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, при этом вход входного буферного усилителя соединен с выходом входной цепи, а выход входного буферного усилителя соединен с первым (аналоговым) входом аттенюатора, второй (цифровой) вход которого соединен со вторым выходом контроллера, а выход аттенюатора соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом усилителя, выход усилителя соединен с входом фильтра нижних частот, причем второй вход сумматора соединен с выходом источника опорного напряжения, а третий вход сумматора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, выход фильтра нижних частот соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, третий выход контроллера соединен с входом цифроаналогового преобразователя, четвертый выход и пятый выход контроллера подключены к двухцветному светодиоду, шестой выход контроллера соединен со вторым входом входной цепи, а второй вход контроллера подключен к многофункциональной кнопке, причем двунаправленный порт контроллера соединен с первым портом USB контроллера, второй порт которого соединен через кабель USB с персональным компьютером, который через кабель USB соединен с DC/DC-преобразователем, который соединен с блоком стабилизации напряжений питания, а блок стабилизации напряжений питания соединен с источником опорного напряжения, входной цепью, входным буферным усилителем, усилителем, аттенюатором, цифроаналоговым преобразователем, аналого-цифровым преобразователем, контроллером.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the digital small-sized USB oscilloscope containing an input circuit, an analog-to-digital converter, an additional housing, a probe needle, a USB cable, a ground wire, a two-color LED, a multifunction button, an input buffer amplifier, an attenuator are additionally introduced , reference voltage source, adder, voltage stabilization unit, amplifier, digital-to-analog converter, DC / DC converter, low-pass filter, USB controller, personal computer a computer and a controller, the first input of which is connected to the output of the analog-to-digital converter, the first output of the controller is connected to the first input of the analog-to-digital converter, while the input of the input buffer amplifier is connected to the output of the input circuit, and the output of the input buffer amplifier is connected to the first (analog) attenuator input, the second (digital) input of which is connected to the second controller output, and the attenuator output is connected to the first adder input, the output of which is connected to the amplifier input, the amplifier output is connected n with an input of the low-pass filter, the second adder input connected to the output of the reference voltage source, and the third adder input connected to the output of the digital-to-analog converter, the low-pass filter output connected to the second input of the analog-to-digital converter, the third controller output connected to the input of the digital-to-analog converter, the fourth output and the fifth output of the controller are connected to a two-color LED, the sixth output of the controller is connected to the second input circuit input, and the second controller input is connected to the multifunction button, and the bi-directional port of the controller is connected to the first USB port of the controller, the second port of which is connected via a USB cable to a personal computer, which is connected via a USB cable to a DC / DC converter, which is connected to the voltage stabilization unit, and the voltage stabilization unit the power supply is connected to a reference voltage source, an input circuit, an input buffer amplifier, an amplifier, an attenuator, a digital-to-analog converter, an analog-to-digital converter, and a controller.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, примером конкретного исполнения и описанием.The invention is illustrated by graphic materials, an example of a specific implementation and description.

На фиг.1 схематично изображен цифровой малогабаритный USB осциллограф согласно заявляемому техническому решению.Figure 1 schematically shows a digital small-sized USB oscilloscope according to the claimed technical solution.

На фиг.2 представлена структурная схема устройства.Figure 2 presents the structural diagram of the device.

Приняты следующие обозначения:The following notation is accepted:

1 - корпус;1 - housing;

2 - щуп-игла;2 - probe needle;

3 - кабель USB;3 - USB cable;

4 - провод заземления;4 - ground wire;

5 - двухцветный светодиод;5 - two-color LED;

6 - многофункциональная кнопка;6 - multi-function button;

7 - входная цепь;7 - input circuit;

8 - входной буферный усилитель;8 - input buffer amplifier;

9 - аттенюатор9 - attenuator

10 - источник опорного напряжения (ИОН);10 - reference voltage source (ION);

11 - сумматор;11 - adder;

12 - блок стабилизации напряжений питания;12 - block stabilization of the supply voltage;

13 - усилитель;13 - amplifier;

14 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);14 - digital-to-analog converter (DAC);

15 - DC/DC-преобразователь;15 - DC / DC converter;

16 - фильтр нижних частот (ФНЧ);16 - low-pass filter (low-pass filter);

17 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);17 - analog-to-digital Converter (ADC);

18 - контроллер;18 - controller;

19 - USB контроллер;19 - USB controller;

20 - персональный компьютер.20 - personal computer.

Цифровой малогабаритный USB осциллограф содержит корпус 1, щуп-иглу 2, кабель USB 3, провод заземления 4, двухцветный светодиод 5, многофункциональную кнопку 6, входную цепь 7, входной буферный усилитель 8, аттенюатор 9, источник опорного напряжения 10, сумматор 11, блок стабилизации напряжений питания 12, усилитель 13, цифроаналоговый преобразователь 14, DC/DC-преобразователь 15, фильтр нижних частот 16, аналого-цифровой преобразователь 17, контроллер 18, USB контроллер 19, программное обеспечение на персональном компьютере 20, работающим под управлением операционных систем Windows XP/Vista или Linux. Щуп-игла 2 является сенсором входной цепи 7. Входная цепь 7 соединена с входом входного буферного усилителя 8. Выход входного буферного усилителя 8 соединен с первым (аналоговым) входом аттенюатора 9. Выход аттенюатора 9 соединен с первым входом сумматора 11. Второй вход сумматора 11 соединен с выходом источника опорного напряжения 10, а третий вход сумматора 11 соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 14. Выход сумматора 11 соединен с входом усилителя 13, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот 16. Выход фильтра нижних частот 16 соединен со вторым (аналоговым) входом аналого-цифрового преобразователя 17. Выход аналого-цифрового преобразователя 17 соединен с первым входом контроллера 18, первый выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 17. Второй (цифровой) вход аттенюатора 9 соединен со вторым выходом контроллера 18. Третий выход контроллера 18 соединен с входом цифроаналогового преобразователя 14, четвертый и пятый выходы контроллера 18 подключены к двухцветному светодиоду 5. Шестой выход контроллера 18 соединен со вторым входом входной цепи 7. Второй вход контроллера 18 подключен к многофункциональной кнопке 6. Двунаправленный порт контроллера 18 соединен с первым портом USB контроллера 19, второй порт которого через кабель USB 3 соединен с персональным компьютером 20. Персональный компьютер 20 соединен тем же кабелем USB 3 с DC/DC-преобразователем 15, который соединен с блоком стабилизации напряжений питания 12. Блок стабилизации напряжений питания 12 соединен с источником опорного напряжения 10, входной цепью 7, входным буферным усилителем 8, аттенюатором 9, усилителем 13, цифроаналоговым преобразователем 14, аналого-цифровым преобразователем 17, контроллером 18.The digital small-sized USB oscilloscope contains a housing 1, a probe needle 2, a USB cable 3, a ground wire 4, a two-color LED 5, a multifunction button 6, an input circuit 7, an input buffer amplifier 8, an attenuator 9, a reference voltage source 10, an adder 11, a block 11 stabilizing the supply voltage 12, amplifier 13, digital-to-analog converter 14, DC / DC converter 15, low-pass filter 16, analog-to-digital converter 17, controller 18, USB controller 19, software on a personal computer 20 running an operating system Windows XP / Vista or Linux onnyh systems. The probe needle 2 is the sensor of the input circuit 7. The input circuit 7 is connected to the input of the input buffer amplifier 8. The output of the input buffer amplifier 8 is connected to the first (analog) input of the attenuator 9. The output of the attenuator 9 is connected to the first input of the adder 11. The second input of the adder 11 connected to the output of the reference voltage source 10, and the third input of the adder 11 is connected to the output of the digital-to-analog converter 14. The output of the adder 11 is connected to the input of the amplifier 13, the output of which is connected to the input of the low-pass filter 16. The output of the low-pass filter is often t 16 is connected to the second (analog) input of the analog-to-digital converter 17. The output of the analog-to-digital converter 17 is connected to the first input of the controller 18, the first output of which is connected to the first input of the analog-to-digital converter 17. The second (digital) input of the attenuator 9 is connected to the second output of the controller 18. The third output of the controller 18 is connected to the input of the digital-to-analog converter 14, the fourth and fifth outputs of the controller 18 are connected to a two-color LED 5. The sixth output of the controller 18 is connected to the second input loop 7. The second input of the controller 18 is connected to the multifunction button 6. The bi-directional port of the controller 18 is connected to the first USB port of the controller 19, the second port of which is connected via the USB 3 cable to the personal computer 20. The personal computer 20 is connected by the same USB 3 cable to the DC / DC-converter 15, which is connected to the power supply voltage stabilization unit 12. The power supply voltage stabilization unit 12 is connected to a reference voltage source 10, an input circuit 7, an input buffer amplifier 8, an attenuator 9, an amplifier 13, a digital analog a new converter 14, an analog-to-digital converter 17, a controller 18.

Цифровой малогабаритный USB осциллограф работает следующим образом.Digital small-sized USB oscilloscope operates as follows.

Исследуемый сигнал подается на входную цепь 7, которая обеспечивает входные сопротивление и емкость, защиту от перегрузки по напряжению, а также, при необходимости, предварительное ослабление сигнала. Входная цепь 7 передает сигнал на входной буферный усилитель 8, который осуществляет согласование импедансов предыдущего и последующего каскадов, а также небольшое предварительное усиление сигнала. Далее сигнал попадает на аттенюатор 9, управляемый контроллером 18. Задача аттенюатора 9 так ослабить сигнал, чтобы он не вышел за пределы динамического диапазона аналого-цифрового преобразователя 17, но при этом использовал этот диапазон максимально. С выхода аттенюатора 9 сигнал поступает на сумматор 11. В сумматоре 11 к сигналу добавляется постоянное смещение от источника опорного напряжения 10, определяющее в дальнейшем уровень середины диапазона аналого-цифрового преобразователя 17, и дополнительное смещение (смещение нулевой линии) с цифроаналогового преобразователя 14, задаваемое пользователем через программное обеспечение, устанавливаемое на персональном компьютере 20. После сумматора 11 сигнал поступает на усилитель 13. Этот усилитель 13 выполняет основное усиление в системе. Фильтр нижних частот 16 формирует необходимую полосу пропускания для соблюдения условия теоремы Котельникова. Аналого-цифровой преобразователь 17 преобразует аналоговый сигнал, поступающий с выхода фильтра нижних частот 16, в цифровой и передает его контроллеру 18 по параллельному интерфейсу. Тактируется работа аналого-цифрового преобразователя 17 сигналом с контроллера 18. С помощью цифроаналогового преобразователя 14, управляемого контроллером 18 в системе компенсируются погрешности передачи сигнала в аналоговых блоках, а также осуществляется смещение нулевой линии по команде пользователя. Питание устройство получает по кабелю USB 3. С помощью DC/DC-преобразователя 15 однополярное напряжение +5В преобразуется в двухполярное нестабилизированное ±5В. В блоке стабилизации напряжений питания 12 оно фильтруется от помех, разделяется на питание цифровых и аналоговых блоков. Контроллер 18, помимо управления элементами системы, осуществляет всю необходимую обработку данных, полученных с аналого-цифрового преобразователя 17, которые затем с помощью USB контроллера 19 направляются в персональный компьютер 20 по кабелю USB 3 и поступают в распоряжение клиентского программного обеспечения.The investigated signal is fed to the input circuit 7, which provides input resistance and capacitance, protection against voltage overload, and, if necessary, preliminary attenuation of the signal. The input circuit 7 transmits a signal to the input buffer amplifier 8, which matches the impedances of the previous and subsequent stages, as well as a small preliminary signal amplification. Then the signal goes to the attenuator 9, controlled by the controller 18. The task of the attenuator 9 is to weaken the signal so that it does not go beyond the dynamic range of the analog-to-digital converter 17, but at the same time uses this range to the maximum. From the output of the attenuator 9, the signal is fed to the adder 11. In the adder 11, a constant offset from the reference voltage source 10 is added to the signal, which further determines the mid-range level of the analog-to-digital converter 17, and an additional offset (zero line offset) from the digital-to-analog converter 14 specified by the user through the software installed on the personal computer 20. After the adder 11, the signal is fed to the amplifier 13. This amplifier 13 performs the main amplification in the system. The low-pass filter 16 forms the necessary bandwidth to comply with the conditions of the Kotelnikov theorem. An analog-to-digital converter 17 converts the analog signal coming from the output of the low-pass filter 16 into a digital one and transfers it to the controller 18 via a parallel interface. The operation of the analog-to-digital converter 17 is clocked by the signal from the controller 18. Using the digital-to-analog converter 14, controlled by the controller 18, the system compensates for errors in the signal transmission in the analog blocks, as well as the zero line is shifted at the user's command. The device receives power through the USB cable 3. Using a DC / DC converter 15, the unipolar voltage + 5V is converted into bipolar unstabilized ± 5V. In the block stabilization of the supply voltage 12 it is filtered from noise, is divided into power digital and analog units. The controller 18, in addition to controlling the elements of the system, carries out all the necessary processing of data received from the analog-to-digital converter 17, which is then sent via a USB controller 19 to a personal computer 20 via a USB cable 3 and made available to the client software.

ПримерExample

Был изготовлен опытный образец цифрового малогабаритного USB осциллографа.A prototype digital small-sized USB oscilloscope was manufactured.

Цифровой малогабаритный USB осциллограф имеет следующие технические характеристики.The digital small-sized USB oscilloscope has the following specifications.

Количество каналов - 1.The number of channels is 1.

Полоса пропускания по уровню - 3 дБ-1 МГц.Bandwidth level - 3 dB-1 MHz.

Входной импеданс:Input impedance:

- 1 МОм на шкалах вертикального отклонения 5 мВ/дел…100 мВ/дел;- 1 MΩ on the vertical deviation scales of 5 mV / div ... 100 mV / div;

- 10 МОм на шкалах вертикального отклонения 200 мВ…5 В/дел.- 10 megohms on vertical deviation scales of 200 mV ... 5 V / div.

Входная емкость:Input capacity:

- 28 пФ на шкалах вертикального отклонения 5 мВ/дел…100 мВ/дел;- 28 pF on the vertical deviation scales of 5 mV / div ... 100 mV / div;

- 5 пФ на шкалах вертикального отклонения 200 мВ…5000 мВ/дел.- 5 pF on the vertical deviation scales of 200 mV ... 5000 mV / div.

Режимы работы входной цепи - 2: открытый вход; закрытый вход.Modes of operation of the input circuit - 2: open input; closed entrance.

Максимальное входное напряжение: ±50 В.Maximum input voltage: ± 50 V.

Максимальное напряжение, отображаемое на мониторе: ±40 В.Maximum voltage displayed on the monitor: ± 40 V.

Количество шкал вертикального отклонения:Number of vertical deviation scales:

- 10 (5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000 и 5000 мВ/дел).- 10 (5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000 and 5000 mV / div).

Количество шкал горизонтального отклоненияNumber of horizontal deviation scales

- 22 (500 нсек/дел…5 с/дел с шагом 1-2-5).- 22 (500 nsec / div ... 5 s / div in increments of 1-2-5).

Частота дискретизации - 4 МГц.Sampling frequency - 4 MHz.

Разрядность АЦП - 8 битADC resolution - 8 bits

Режимы синхронизации - 5:Sync Modes - 5:

- непрерывный, ждущий, авто, однократный, ждущий однократный.- continuous, waiting, auto, single, waiting single.

Способы синхронизации - 2:Ways of synchronization - 2:

- по переднему фронту,- on the leading edge,

- по заднему фронту.- on the trailing edge.

Способы задания уровня синхронизации:Ways to set the synchronization level:

- ручной (с помощью перемещаемого по монитору маркера);- manual (using a marker moved around the monitor);

- автоматический (устанавливает маркер на уровень, равный половине размаха входного сигнала).- automatic (sets the marker to a level equal to half the amplitude of the input signal).

Элементы индикации:Indication Elements:

- монитор персонального компьютера с отображаемым виртуальным экраном осциллографа и строкой статуса;- a personal computer monitor with a displayed virtual oscilloscope screen and status bar;

- двухцветный светодиод на корпусе устройства.- two-color LED on the device.

Инструменты измерения - маркеры амплитудных и временных величин.Measurement tools - markers of amplitude and time values.

Индикаторы измеренных величин:Indicators of measured values:

- символьные (отображаются в статусной строке), указывают разность напряжений между маркерами, временной интервал между маркерами и величину, обратную временному интервалу между маркерами.- symbolic (displayed in the status line), indicate the voltage difference between the markers, the time interval between the markers and the reciprocal of the time interval between the markers.

Способ задания уровня постоянной составляющей сигнала:The way to set the level of the DC component of the signal:

- ручной(с помощью перемещаемого по монитору маркера).- manual (using a marker moved around the monitor).

Погрешность задания уровня постоянной составляющей сигнала - 1 бит АЦП.The error in setting the level of the DC component of the signal is 1 bit of the ADC.

Калибровка устройства:Device calibration:

- пользовательская (производится пользователем в случае необходимости);- custom (produced by the user if necessary);

- заводская (восстановление пользователем заводских калибровочных значений).- factory (user restore factory calibration values).

Режим калибровки - полуавтоматический.Calibration mode - semi-automatic.

Интерполяция отображаемого сигнала - sin(x)/x.The interpolation of the displayed signal is sin (x) / x.

Форматы сохранения информации экрана осциллографа:Oscilloscope screen information formats:

- графический (.png);- graphic (.png);

- текстовый (.dat).- text (.dat).

Элементы управления:Controls:

- виртуальные (отображаются на экране монитора ПК);- virtual (displayed on the PC monitor screen);

- физические (многофункциональная кнопка на корпусе устройства).- physical (multi-function button on the device).

Питание - от шины USB.Food - from the USB bus.

Ток потребления - 170 мА (типовой), 200 мА (максимальный).Current consumption - 170 mA (typical), 200 mA (maximum).

Индикация питания - светодиодная (однократная вспышка светодиода при подключении устройства к шине USB).The power indication is LED (a single flash of the LED when the device is connected to the USB bus).

Таким образом, данное техническое устройствоThus, this technical device

- не требует дополнительных щупов,- does not require additional probes,

- работает с двумя типами операционных систем MS Windows XP/Vista или Linux, установленных на персональном компьютере,- works with two types of operating systems MS Windows XP / Vista or Linux installed on a personal computer,

- имеет дополнительные органы управления и индикации как на корпусе, так и на экране монитора,- has additional controls and displays both on the case and on the monitor screen,

- имеет программно-аппаратную компенсацию ошибок в канале обработки сигналов по постоянному току, вызванных технологическими разбросами параметров компонентов и тепловым дрейфом этих параметров,- has software and hardware error compensation in the DC signal processing channel, caused by technological variations in the parameters of the components and thermal drift of these parameters,

- позволяет наблюдать сигнал, измерять его параметры с высокой точностью, делать одномоментные копии исследуемого сигнала в виде графического образа или последовательности чисел,- allows you to observe the signal, measure its parameters with high accuracy, make instant copies of the signal under investigation in the form of a graphic image or sequence of numbers,

- имеет компактные размеры и невысокую стоимость.- has a compact size and low cost.

Claims (1)

Цифровой малогабаритный USB осциллограф, содержащий входную цепь и аналого-цифровой преобразователь, отличающийся тем, что в него дополнительно введены корпус, щуп-игла, кабель USB, провод заземления, двухцветный светодиод, многофункциональная кнопка, входной буферный усилитель, аттенюатор, источник опорного напряжения, сумматор, блок стабилизации напряжений питания, усилитель, цифроаналоговый преобразователь, DC/DC преобразователь, фильтр нижних частот, USB контроллер, персональный компьютер и контроллер, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый выход контроллера соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, при этом вход входного буферного усилителя соединен с выходом входной цепи, а выход входного буферного усилителя соединен с первым (аналоговым) входом аттенюатора, второй (цифровой) вход которого соединен со вторым выходом контроллера, а выход аттенюатора соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом усилителя, выход усилителя соединен с входом фильтра нижних частот, причем второй вход сумматора соединен с выходом источника опорного напряжения, а третий вход сумматора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, выход фильтра нижних частот соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, третий выход контроллера соединен с входом цифроаналогового преобразователя, четвертый и пятый выходы контроллера подключены к двухцветному светодиоду, шестой выход контроллера соединен со вторым входом входной цепи, а второй вход контроллера подключен к многофункциональной кнопке, причем двунаправленный порт контроллера соединен с первым портом USB контроллера, второй порт которого соединен через кабель USB с персональным компьютером, который через кабель USB соединен с DC/DC преобразователем, который соединен с блоком стабилизации напряжений питания, а блок стабилизации напряжений питания соединен с источником опорного напряжения, входной цепью, входным буферным усилителем, усилителем, аттенюатором, цифроаналоговым преобразователем, аналого-цифровым преобразователем, контроллером. A digital small-sized USB oscilloscope containing an input circuit and an analog-to-digital converter, characterized in that it additionally includes a housing, a probe needle, a USB cable, a ground wire, a two-color LED, a multi-function button, an input buffer amplifier, an attenuator, a voltage reference source, adder, power supply stabilization unit, amplifier, digital-to-analog converter, DC / DC converter, low-pass filter, USB controller, personal computer and controller, the first input of which is connected to the output an analog-to-digital converter, the first output of the controller is connected to the first input of the analog-to-digital converter, while the input of the input buffer amplifier is connected to the output of the input circuit, and the output of the input buffer amplifier is connected to the first (analog) input of the attenuator, the second (digital) input of which connected to the second output of the controller, and the output of the attenuator is connected to the first input of the adder, the output of which is connected to the input of the amplifier, the output of the amplifier is connected to the input of the low-pass filter, and the second input of the sums the amplifier is connected to the output of the reference voltage source, and the third input of the adder is connected to the output of the digital-to-analog converter, the low-pass filter output is connected to the second input of the analog-to-digital converter, the third output of the controller is connected to the input of the digital-to-analog converter, the fourth and fifth outputs of the controller are connected to a two-color LED, the sixth controller output is connected to the second input circuit input, and the second controller input is connected to the multifunction button, and the bi-directional port the troller is connected to the first USB port of the controller, the second port of which is connected via a USB cable to a personal computer, which is connected via a USB cable to a DC / DC converter, which is connected to the voltage stabilization unit, and the voltage stabilization unit is connected to the reference voltage source, input circuit, input buffer amplifier, amplifier, attenuator, digital-to-analog converter, analog-to-digital converter, controller.
RU2009130511/28A 2009-08-10 2009-08-10 Digital small-sized usb oscillograph RU2402024C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009130511/28A RU2402024C1 (en) 2009-08-10 2009-08-10 Digital small-sized usb oscillograph

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009130511/28A RU2402024C1 (en) 2009-08-10 2009-08-10 Digital small-sized usb oscillograph

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2402024C1 true RU2402024C1 (en) 2010-10-20

Family

ID=44024007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009130511/28A RU2402024C1 (en) 2009-08-10 2009-08-10 Digital small-sized usb oscillograph

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2402024C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650355C1 (en) * 2017-02-20 2018-04-11 Марина Витальевна Самойленко Method of the input signal recovery passed through the filter with known characteristics

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650355C1 (en) * 2017-02-20 2018-04-11 Марина Витальевна Самойленко Method of the input signal recovery passed through the filter with known characteristics

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8845870B2 (en) Digital potentiostat circuit and system
EP2843423B1 (en) Isolated probe with digital multimeter or digital voltmeter
US20160054370A1 (en) Ground fault detection based on capacitive sensing
CN207703359U (en) A kind of acquisition of multichannel thermistor temp and processing unit
CN104729539B (en) Measurement system comprising an accessory with an internal calibration signal
EP3567384B1 (en) Multi-sensor configuration for non-contact voltage measurement devices
US7423480B2 (en) AC amplifier for precision measurement
CN104625276B (en) A kind of spark machine on-line operation parameter real-time monitoring system and its monitoring method
GB2451314A (en) An input amplifier for a digital multimeter
RU2402024C1 (en) Digital small-sized usb oscillograph
CN106166329B (en) Portable detector and method based on neuromuscular electric stimulation therapy instrument
CN205176182U (en) Equip electric parameter calibrating installation
CN204154886U (en) Based on voltage, the electric current precision metering device of satellite navigation system
US5942982A (en) System for detecting open circuits with a measurement device
CN208091705U (en) A kind of corner marking instrument
RU127194U1 (en) HARDWARE AND SOFTWARE COMPLEX FOR AUTOMATED REGISTRATION OF ELECTROPHYSICAL CHARACTERISTICS OF SEMICONDUCTORS
McConnell et al. Data acquisition
Prochazka et al. Verification of partial discharge calibrators
RU2536329C1 (en) Device for dynamic deformation measurement
CN203858268U (en) Oscilloscope interface switching device
CN203786111U (en) Calibrating device for optical interference type methane measuring equipment
Haberman et al. A non-contact voltage measurement system
CN113341213B (en) Portable friction nano generator sensor powered by single power supply
Pogliano et al. Reconfigurable unit for precise RMS measurements
CN219574243U (en) High-resistance fault loop resistance precision measurement circuit for railway signal cable

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120811