RU2531338C2 - Oscillographic measuring device of amplitude characteristics of electric signals - Google Patents
Oscillographic measuring device of amplitude characteristics of electric signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531338C2 RU2531338C2 RU2012113266/28A RU2012113266A RU2531338C2 RU 2531338 C2 RU2531338 C2 RU 2531338C2 RU 2012113266/28 A RU2012113266/28 A RU 2012113266/28A RU 2012113266 A RU2012113266 A RU 2012113266A RU 2531338 C2 RU2531338 C2 RU 2531338C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- switch
- inputs
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относиться к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке высокоточных быстродействующих осциллографических измерителей наносекундного и субнаносекундного диапазонов и тестеров для проверки быстродействующих интегральных микросхем.The present invention relates to electrical engineering and can be used in the development of high-precision high-speed oscillographic meters of the nanosecond and subnanosecond ranges and testers for testing high-speed integrated circuits.
По основному авторскому свидетельству №599217, кл. G01R 13/30, заявл. 22.06.79 г., известен осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов (измеритель), содержащий осциллограф, первый вход которого подключен к первой входной клемме, первый выход - к первому входу блока формирования уровней зон, второй выход - к первому входу генератора импульсов зон, выход которого соединен с входом подсвета осциллографа и вторым входом блока формирования уровней зон, а второй вход - с третьим выходом блока управления, первый выход которого связан с третьим входом блока формирования уровней зон, второй выход - с входом управления второго переключателя, а четвертый выход - с входом управления первого переключателя, выход которого подключен к первому выводу конденсатора связи и второму входу осциллографа, а первый и второй входы - к первым выходам первого и второго источников опорного напряжения, вторые выходы которых соединены со входами измерителя разностей напряжений, а входы - со второй входной клеммой и вторым выводом конденсатора связи, причем входы первой и второй плавно регулируемых линий задержки связаны с входом синхронизации измерителя, а выходы - с первым и вторым входами второго переключателя, выход которого подключен ко входу синхронизации осциллографа, а первый и второй выходы блока формирования уровней зон соединены с входами индикатора равенства напряжений [1].According to the main copyright certificate No. 599217, class. G01R 13/30, claimed 06/22/79, an oscilloscope measuring the amplitude characteristics of electrical signals (meter) is known, containing an oscilloscope, the first input of which is connected to the first input terminal, the first output to the first input of the zone leveling unit, the second output to the first input of the zone pulse generator, the output of which is connected to the input of the illumination of the oscilloscope and the second input of the unit for forming zone levels, and the second input is to the third output of the control unit, the first output of which is connected to the third input of the unit for forming zone levels, the second output is with the control input of the second switch, and the fourth output is with the control input of the first switch, the output of which is connected to the first output of the coupling capacitor and the second input of the oscilloscope, and the first and second inputs are to the first outputs of the first and second voltage sources, second outputs which are connected to the inputs of the voltage difference meter, and the inputs to the second input terminal and the second output of the coupling capacitor, the inputs of the first and second continuously adjustable delay lines connected to the synchronization input ation meter, and the outputs - the first and second inputs of the second switch, whose output is connected to the input of the oscilloscope synchronization, and the first and second outputs of the block forming zones levels are connected to inputs of equality indicator strains [1].
Недостатком измерителя является появление ошибок амплитудных измерений вследствие:The disadvantage of the meter is the appearance of errors in amplitude measurements due to:
зависимости погрешности амплитудных измерений от величины активной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов (Rx).the dependence of the error of amplitude measurements on the value of the active component in the output resistance of the source of the studied signals (Rx).
Данный недостаток обусловлен тем, что при изменяющейся величине Rx и соизмеримости величин Rx и входного сопротивления измерителя (Rвх) коэффициент деления делителя, образующегося на входе измерителя, является переменной величиной, что приводит к дополнительным погрешностям при проведении амплитудных измерений.This disadvantage is due to the fact that with a varying value of Rx and the commensurability of the values of Rx and the input impedance of the meter (Rin), the division ratio of the divider formed at the input of the meter is variable, which leads to additional errors in the conduct of amplitude measurements.
Таким образом, применение данной схемы измерителя может быть эффективным либо при известной и постоянной величине Rx, либо при Rx<<Rвх;Thus, the use of this meter circuit can be effective either with a known and constant value of Rx, or with Rx << Rin;
- невозможности измерения величины Rx компенсационным способом при однокаскадной схеме измерителя (в состав одного каскада входят два регулируемых источника опорных напряжений, измеритель разности напряжений, переключатель и RC элементы связи);- the impossibility of measuring the value of Rx in a compensation way with a single-stage meter circuit (one stage includes two adjustable sources of reference voltages, a voltage difference meter, a switch, and RC communication elements);
- влияния источников опорных напряжений на источник исследуемых сигналов.- the influence of reference voltage sources on the source of the studied signals.
Данный недостаток обусловлен тем, что источники опорных напряжений подключаются последовательно с источником исследуемых сигналов и при соизмеримости величин Rx и Rвх падения напряжений на Rx могут быть соизмеримы с величинами опорных напряжений, что может приводить к нарушениям в работе исследуемого устройства;This disadvantage is due to the fact that the sources of reference voltages are connected in series with the source of the studied signals and, when the values of Rx and Rin are comparable, the voltage drops on Rx can be comparable with the values of the reference voltages, which can lead to malfunctions of the device under study;
- невозможности расчета энергетических характеристик исследуемых сигналов, так как для данных расчетов наряду с информацией об амплитуде исследуемых сигналов необходима информация о величине Rx.- the impossibility of calculating the energy characteristics of the studied signals, since for these calculations, along with information about the amplitude of the studied signals, information on the value of Rx is necessary.
С целью повышения точности амплитудных измерений путем уменьшения указанных ошибок и устранения указанных недостатков осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов по дополнительному изобретению авт.св. №815641 снабжен третьим и четвертым источниками опорного напряжения, дополнительным измерителем разности напряжений, третьим переключателем, двумя резисторами связи и дополнительным конденсатором связи, первый вывод которого соединен со вторым входом осциллографа, первым выводом второго резистора связи и выходом третьего переключателя, а второй вывод - с выходом первого переключателя, первым выводом первого резистора связи и входами третьего и четвертого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами дополнительного измерителя разности напряжений, а первые выходы - с первым и вторым входами третьего переключателя, вход управления которого подключен к пятому выходу блока управления, причем вторые выводы резисторов связи соединены с первым входом осциллографа [2].In order to increase the accuracy of amplitude measurements by reducing these errors and eliminating these drawbacks, an oscillographic meter of the amplitude characteristics of electrical signals according to the additional invention, auth. No. 815641 is equipped with a third and fourth voltage reference sources, an additional voltage difference meter, a third switch, two communication resistors and an additional communication capacitor, the first output of which is connected to the second input of the oscilloscope, the first output of the second communication resistor and the output of the third switch, and the second output to the output of the first switch, the first output of the first communication resistor and the inputs of the third and fourth sources of reference voltage, the second outputs of which are connected to the inputs voltage difference meter ceiling elements, and the first output - to first and second inputs of the third switch, whose control input is connected to the fifth output of the control unit, wherein the second terminals of the resistor connected to the first input of an oscilloscope [2].
Данный измеритель обеспечивает:This meter provides:
- проведение измерений величины Rx на любом участке исследуемого периодического сигнала компенсационным способом, вследствие неидентичности условий во входных цепях измерителя для каждой из пар источников опорных напряжений;- measurements of the value of Rx in any area of the investigated periodic signal in a compensation way, due to the non-identical conditions in the input circuits of the meter for each of the pairs of sources of reference voltage;
- уменьшение влияния изменений величины Rx на погрешность амплитудных измерений, вследствие учета данных изменений при проведении вычислений по выведенным соотношениям;- reducing the influence of changes in the value of Rx on the error of amplitude measurements, due to the inclusion of these changes during calculations based on derived ratios;
- возможность расчета энергетических характеристик исследуемых сигналов на основании данных амплитудных измерений и измерений величины Rx.- the ability to calculate the energy characteristics of the studied signals based on the data of amplitude measurements and measurements of Rx.
Недостатком данного измерителя является появление ошибок амплитудных измерений вследствие влияния источников опорных напряжений на источник исследуемых сигналов при измерениях величины Rx, что приводит к снижению точности и достоверности результатов измерений величины Rx.The disadvantage of this meter is the appearance of amplitude measurement errors due to the influence of reference voltage sources on the source of the studied signals when measuring Rx, which leads to a decrease in the accuracy and reliability of the measurement results of Rx.
Данное влияние обусловлено тем, что двухкаскадная схема измерителя может обеспечить только одностороннюю компенсацию воздействий разностей падений напряжений двух пар опорных источников напряжения.This effect is due to the fact that a two-stage meter circuit can provide only one-sided compensation for the effects of voltage drop differences between two pairs of voltage reference sources.
При проведении измерений величины Rx компенсация производится на входе осциллографа, а на входные клеммы измерителя (и, следовательно, на выход исследуемого устройства) воздействуют различные по величине разности падений напряжений двух пар опорных источников напряжения.When measuring Rx, compensation is made at the input of the oscilloscope, and the input terminals of the meter (and, therefore, the output of the device under study) are affected by the difference in voltage drops between two pairs of reference voltage sources.
Воздействие источников опорных напряжений на источник исследуемых сигналов при проведении амплитудных измерений может нарушать работу источника исследуемых сигналов, искажать форму исследуемых сигналов и, соответственно, снижать точность и достоверность результатов измерений.The influence of sources of reference voltages on the source of the studied signals during amplitude measurements can disrupt the operation of the source of the studied signals, distort the shape of the studied signals and, accordingly, reduce the accuracy and reliability of the measurement results.
Целью предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности амплитудных измерений, вследствие устранения влияния источников опорных напряжений на источник исследуемых сигналов при измерениях величины Rx.The aim of the invention is to increase the accuracy and reliability of amplitude measurements, due to eliminating the influence of sources of reference voltages on the source of the studied signals when measuring Rx.
Поставленная цель достигается тем, что осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов, содержащий осциллограф, первый вход которого подключен к первой входной клемме, первый выход - к первому входу блока формирования уровней зон, второй выход - к первому входу генератора импульсов зон, выход которого соединен с входом подсвета осциллографа и вторым входом блока формирования уровней зон, а второй вход - с третьим выходом блока управления, первый выход которого связан с третьим входом блока формирования уровней зон, второй выход - с входом управления второго переключателя, а четвертый выход - с входом управления первого переключателя, выход которого подключен к первому выводу конденсатора связи и второму входу осциллографа, а первый и второй входы - к первым выходам первого и второго источников опорного напряжения, вторые выходы которых соединены со входами измерителя разностей напряжений, а входы - со второй входной клеммой и вторым выводом конденсатора связи, причем входы первой и второй плавно регулируемых линий задержки связаны с входом синхронизации измерителя, а выходы - с первым и вторым входами второго переключателя, выход которого подключен ко входу синхронизации осциллографа, а первый и второй выходы блока формирования уровней зон соединены с входами индикатора равенства напряжений, при этом первый вывод дополнительного конденсатора связи соединен со вторым входом осциллографа, первым выводом второго резистора связи и выходом третьего переключателя, а второй вывод - с выходом первого переключателя, первым выводом первого резистора связи и входами третьего и четвертого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами дополнительного измерителя разности напряжений, а первые выходы - с первым и вторым входами третьего переключателя, вход управления которого подключен к пятому выходу блока управления, причем вторые выводы резисторов связи соединены с первым входом осциллографа, снабжен пятым и шестым источниками опорного напряжения, третьим измерителем разности напряжений, четвертым переключателем, третьим резистором связи, третьим конденсатором связи, седьмым и восьмым источниками опорного напряжения, четвертым измерителем разности напряжений, пятым переключателем, четвертым резистором связи, четвертым конденсатором связи, при этом первый вывод четвертого конденсатора связи соединен со вторым выводом третьего конденсатора связи, первым выводом четвертого резистора связи, выходом пятого переключателя и входами пятого и шестого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами третьего измерителя разности напряжений, а первые выходы - с первым и вторым входами четвертого переключателя, вход управления которого подключен к шестому выходу блока управления, причем вторые выводы третьего и четвертого резисторов связи соединены с первым входом осциллографа, а первый вывод третьего резистора связи соединен с первым выводом третьего конденсатора связи, вторым выводом первого конденсатора связи и выходом четвертого переключателя, наряду с этим второй вывод четвертого конденсатора связи соединен со второй клеммой измерителя и входами седьмого и восьмого источников опорного напряжения, вторые выходы которых связаны с входами четвертого измерителя разности напряжений, а первые выходы - с первым и вторым входами пятого переключателя, вход управления которого подключен к седьмому выходу блока управления.This goal is achieved by the fact that the oscilloscope measuring the amplitude characteristics of electrical signals containing an oscilloscope, the first input of which is connected to the first input terminal, the first output is to the first input of the zone leveling unit, the second output is to the first input of the zone pulse generator, the output of which is connected to the oscilloscope illumination input and the second input of the zone level formation unit, and the second input - with the third output of the control unit, the first output of which is connected to the third input of the ur formation unit outside the zones, the second output is with the control input of the second switch, and the fourth output is with the control input of the first switch, the output of which is connected to the first output of the coupling capacitor and the second input of the oscilloscope, and the first and second inputs to the first outputs of the first and second voltage sources the second outputs of which are connected to the inputs of the voltage difference meter, and the inputs are connected to the second input terminal and the second output of the coupling capacitor, the inputs of the first and second continuously adjustable delay lines connected to the input the meter is synchronized, and the outputs are with the first and second inputs of the second switch, the output of which is connected to the synchronization input of the oscilloscope, and the first and second outputs of the zone leveling unit are connected to the inputs of the voltage equalization indicator, while the first output of the additional coupling capacitor is connected to the second input of the oscilloscope , the first output of the second communication resistor and the output of the third switch, and the second output with the output of the first switch, the first output of the first communication resistor and the inputs of the third and even the second reference voltage sources, the second outputs of which are connected to the inputs of the additional voltage difference meter, and the first outputs - with the first and second inputs of the third switch, the control input of which is connected to the fifth output of the control unit, and the second terminals of the communication resistors are connected to the first input of the oscilloscope, the fifth and sixth voltage reference sources, the third voltage difference meter, the fourth switch, the third coupling resistor, the third coupling capacitor, the seventh and eighth reference voltage sources, a fourth voltage difference meter, a fifth switch, a fourth coupling resistor, a fourth coupling capacitor, wherein the first terminal of the fourth coupling capacitor is connected to the second terminal of the third coupling capacitor, the first terminal of the fourth coupling resistor, the output of the fifth switch and the inputs of the fifth and sixth sources reference voltage, the second outputs of which are connected to the inputs of the third voltage difference meter, and the first outputs - to the first and second inputs of the fourth a switch, the control input of which is connected to the sixth output of the control unit, the second terminals of the third and fourth coupling resistors connected to the first input of the oscilloscope, and the first terminal of the third coupling resistor connected to the first terminal of the third coupling capacitor, the second terminal of the first coupling capacitor and the output of the fourth switch, along with this, the second output of the fourth coupling capacitor is connected to the second terminal of the meter and the inputs of the seventh and eighth sources of reference voltage, the second outputs of which are connected s from the fourth voltage difference meter inputs and first outputs - the first and second inputs of the fifth switch, whose control input is connected to the seventh output of the control unit.
Техническая сущность предлагаемого решенияThe technical essence of the proposed solution
Введение в состав измерителя вышеперечисленной совокупности блоков и элементов приводит к образованию структуры, соответствующей двум последовательно соединенным двухкаскадным измерителям, имеющим общий нуль-орган (осциллограф, стробвольтметр, компаратор). При проведении измерений величины Rx каждый из двухкаскадных измерителей работает в соответствии с известными алгоритмами, но при этом разности падений напряжений, формируемые каждым из двухкаскадных измерителей на входных клеммах измерителя, имеют противоположные знаки и взаимно компенсируются. Выведены соотношения обеспечивающие выполнение условий взаимной компенсации.Introduction to the meter of the above set of blocks and elements leads to the formation of a structure corresponding to two series-connected two-stage meters having a common zero-organ (oscilloscope, strobolvmeter, comparator). When measuring Rx, each of the two-stage meters works in accordance with known algorithms, but the difference in voltage drops generated by each of the two-stage meters at the input terminals of the meter have opposite signs and are mutually compensated. Relations are derived that ensure the fulfillment of the mutual compensation conditions.
Таким образом, происходит полное устранение нежелательных воздействий источников опорных напряжений на выход исследуемого устройства при измерениях величины Rx и, соответственно, повышаются точность и достоверность амплитудных измерений.Thus, the unwanted effects of the sources of reference voltages on the output of the device under study are completely eliminated when measuring Rx and, accordingly, the accuracy and reliability of amplitude measurements are increased.
Положительный эффект у предлагаемого устройства возникает вследствие того, что при совместной, синхронной работе двух последовательно соединенных двухкаскадных измерителей, имеющих общий (совмещенный) нуль-орган, их взаимодействие (взаимовлияние) приводит к устранению нежелательных воздействий источников опорных напряжений на выход исследуемого устройства, то есть возникают новые «сверхсуммарные» свойства, помимо обусловленных известными свойствами прототипа.The positive effect of the proposed device arises due to the fact that during the joint, synchronous operation of two series-connected two-stage meters having a common (combined) zero-organ, their interaction (mutual influence) leads to the elimination of undesirable effects of reference voltage sources on the output of the device under study, i.e. new “super-total” properties arise, in addition to those due to the known properties of the prototype.
Наряду с этим появляется возможность раздельной, независимой регулировки режимов измерения и эмулирования воздействий на исследуемое устройство, при совмещении этих режимов в реальном времени, вне зависимости от величины Rx.Along with this, it becomes possible to separately, independently adjust the measurement modes and emulate the effects on the device under study, when combining these modes in real time, regardless of the value of Rx.
Предложенная совокупность признаков не обнаружена в известной литературе, поэтому удовлетворяет критериям «новизны».The proposed set of features is not found in the known literature, therefore, meets the criteria of "novelty."
Совпадение данной совокупности признаков, а также свойств, проявляемых этими признаками в заявленном устройстве, что выражается его принципом действия, с признаками и свойствами технических решений, известных в науке и технике, не установлено.The coincidence of this set of features, as well as the properties manifested by these signs in the claimed device, which is expressed by its operating principle, with the signs and properties of technical solutions known in science and technology, has not been established.
В частности не обнаружены технические решения, обеспечивающие:In particular, no technical solutions have been found that provide:
- совмещение процессов измерения и калибровки в одном канале, при исключении влияния сигналов калибровки на исследуемое устройство;- combination of measurement and calibration processes in one channel, with the exception of the influence of calibration signals on the device under study;
- совмещение процессов измерения и эмулирования воздействий на исследуемое устройство в одном канале с независимой установкой режимов эмулирования воздействий и измерения, а также технические решения, обеспечивающие проведение измерений величин активной составляющей выходного сопротивления источника исследуемых сигналов, активных составляющих тока, мощности (текущих значений в выбранные моменты времени) с минимальными искажениями.- combining the processes of measuring and emulating the effects on the device under study in one channel with the independent installation of the modes of emulating the effects and measurements, as well as technical solutions providing measurements of the values of the active component of the output resistance of the source of the studied signals, active components of the current, power (current values at selected moments time) with minimal distortion.
Принцип действия измерителя поясняется Фиг.1, 2, 3…5, где изображены:The principle of operation of the meter is illustrated Figure 1, 2, 3 ... 5, which shows:
- на Фиг.1 - блок-схема устройства;- figure 1 is a block diagram of a device;
- на Фиг.2 - эквивалентные схемы цепей на входе измерителя;- figure 2 - equivalent circuit diagrams at the input of the meter;
- на Фиг.3…5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.- figure 3 ... 5 is a timing diagram explaining the operation of the device.
Устройство состоит из осциллографа 1, первого и второго источников 2, 3 опорного напряжения, первого переключателя 4, измерителя 5 разности напряжений, первой и второй плавно регулируемых линий 6 и 7 задержки, второго переключателя 8, блока 9 формирования уровней зон, генератора 10 уровней зон, индикатора 11 равенства напряжений, блока 12 управления, первого конденсатора 13 связи, третьего и четвертого источников 14 и 15 опорного напряжения, третьего переключателя 16, дополнительного измерителя 17 разности напряжений, дополнительного конденсатора 18 связи, первого и второго резисторов 19 и 20 связи, пятого и шестого источников 21 и 22 опорного напряжения, четвертого переключателя 23, третьего измерителя 24 разности напряжений, третьего конденсатора 25 связи, третьего резистора 26 связи, седьмого и восьмого источников 27 и 28 опорного напряжения, пятого переключателя 29, четвертого измерителя 30 разности напряжений, четвертого конденсатора 31 связи, четвертого резистора 32 связи.The device consists of an
Устройство работает следующим образом (Фиг.1). Исследуемый периодический сигнал Ux поступает на вход осциллографа 1. Предполагается, что внутренние сопротивления Ri источников опорных напряжений 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 много меньше сопротивлений R19, R20, R26, R32. Сопротивление R20 включает в себя активную составляющую входного сопротивления осциллографа 1. Величины сопротивлений R19, R20, R26, R32 в диапазоне изменений уровней исследуемых сигналов Ux считаются постоянными. Конденсаторы связи С13, С18, С25, С31 обеспечивают передачу переменных составляющих спектра исследуемого сигнала Ux на вход осциллографа 1. Выбор величин конденсаторов связи С13, С18, С25, С31 производится из условий неискаженной передачи формы исследуемого сигнала Ux на вход осциллографа 1. Так как Ri<<R19, R20, R26, R32, то коэффициентом деления делителя, образующегося на входе осциллографа 1, можно пренебречь. Включение источников опорного напряжения 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28, переключателей 4, 16, 23, 29 в цепи общей шины входа осциллографа 1 обеспечивает, в сочетании с конденсаторами связи С13, С18, С25, С31, малые искажения исследуемых сигналов в области высоких частот, вследствие малого значения С (паразитной емкости на входе осциллографа 1).The device operates as follows (Figure 1). The investigated periodic signal Ux is fed to the input of the
Конденсаторы связи С13, С18, С25, С31 могут быть реализованы в виде параллельного соединения нескольких конденсаторов для передачи различных участков спектра исследуемого сигнала Ux, в частности, для передачи высокочастотных составляющих спектра могут быть использованы малоиндуктивные бескорпусные конденсаторы или конструктивные емкости.Communication capacitors C13, C18, C25, C31 can be implemented in the form of a parallel connection of several capacitors to transmit various parts of the spectrum of the studied signal Ux, in particular, low-inductance capacitors or structural capacitors can be used to transfer high-frequency components of the spectrum.
В случае если входная часть измерителя реализована в виде выносного пробника, то в конструкцию пробника из указанных элементов могут входить лишь малоиндуктивные, малогабаритные конденсаторы (конструктивные емкости), резисторы связи R19, R20, R26, R32 и устройство преобразования входного сигнала (например, смеситель стробоскопического осциллографа).If the input part of the meter is implemented as a remote probe, then the probe design of these elements may include only small-inductance, small-sized capacitors (structural capacities), coupling resistors R19, R20, R26, R32 and an input signal conversion device (for example, a stroboscopic mixer oscilloscope).
Эквивалентное входное сопротивление измерителя (активная составляющая) равно:The equivalent input resistance of the meter (active component) is equal to:
Определение активной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов Ux (текущих значений в выбранные моменты времени) производится следующим образом.The determination of the active component in the output impedance of the source of the studied signals Ux (current values at selected time instants) is performed as follows.
Контролируемый сигнал выводится органами управления осциллографа 1 на экран (Фиг.3). Метка зоны с помощью блока управления 12 устанавливается на контролируемый участок сигнала Ux. По сигналам блока управления 12 производится синхронная коммутация источников опорных напряжений 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28. Одновременно производится изменение напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 таким образом, чтобы разности напряжений опорных источников имели противоположные знаки (например: Е1-Е2=+Е1', Е3-Е4=-Е2', Е5-Е6=-Е3', Е7-Е8=+Е4'). Происходящее при этом смещение исследуемого сигнала Ux по оси амплитуд воспринимается оператором как раздвоение изображения сигнала и метки зоны. Изменение величин разностей напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 производится таким образом, чтобы взаимно компенсировать смещения исследуемого сигнала Ux по оси амплитуд, происходящее от каждой из пар опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28. Контроль совмещения производится визуально по экрану или по совпадению меток импульсов зон с помощью индикатора равенства напряжений 11. Осциллограф 1 при этом должен иметь связи по постоянному току.The controlled signal is displayed by the controls of the
После совпадения меток зон на исследуемом участке сигнала Ux (значение U'-->0 или U''>0), при определенных значениях разностей напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28, производится вычисление величины активной составляющей Rx в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов Ux.After the coincidence of the labels of the zones in the studied section of the signal Ux (value U '-> 0 or U' '> 0), at certain values of the voltage differences of the
Измерение величины Rx может проводиться при использовании двух, трех или четырех каскадов в различных сочетаниях.Rx can be measured using two, three, or four stages in various combinations.
Ниже приведены выведенные соотношения для ряда различных сочетаний используемых каскадов.Below are the derived ratios for a number of different combinations of cascades used.
Выведенное соотношение для расчета Rx при Е1', Е2'≠0; Е3', Е4'=0:The derived ratio for calculating Rx at E1 ', E2' ≠ 0; E3 ', E4' = 0:
Выведенное соотношение для расчета Rx при Е3', Е4'≠0; Е1', Е2'=0:The derived ratio for calculating Rx at E3 ', E4' ≠ 0; E1 ', E2' = 0:
Выведенное соотношение для расчета Rx, при Е1', Е2', Е3'≠0; Е4'=0:The derived ratio for calculating Rx, with E1 ', E2', E3 '≠ 0; E4 '= 0:
Выведенное соотношение для расчета Rx, при Е1', Е3', Е4'≠0; Е2'=0:The derived ratio for calculating Rx, with E1 ', E3', E4 '≠ 0; E2 '= 0:
Выведенное соотношение для расчета Rx, при Е1′ , Е2′, Е3′, Е4′≠0:The derived ratio for calculating Rx, for E1 ′, E2 ′, E3 ′, E4 ′ ≠ 0:
Величина Rx является частью активного выходного сопротивления источника исследуемых сигналов - Rист., измеряемого на постоянном токе. На установившихся участках исследуемого сигнала Rx-->Rист.The value of Rx is part of the active output impedance of the source of the studied signals - Rist., Measured at direct current. In the steady sections of the signal under study, Rx -> Rist.
При определении Rx величины Е1', Е2', Е3', Е4' измеряются измерителями разностей напряжений 5, 17, 24, 30, а величины R19, R20, R26, R32 известны.When determining Rx, the values of E1 ', E2', E3 ', E4' are measured by voltage difference meters 5, 17, 24, 30, and the values of R19, R20, R26, R32 are known.
Аналогично производится определение Rx в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов Ux в любой момент времени, в соответствии с участком, выбранным на изображении сигнала Ux, см. Фиг.3.Similarly, Rx is determined in the output impedance of the source of the studied signals Ux at any time, in accordance with the section selected in the image of the signal Ux, see Figure 3.
Измеренные значения величины Rx (Rxl2, Rx34, Rx123, Rx134), при различных сочетаниях используемых каскадов, должны быть идентичны и могут отличаться в случае зависимости величины Rx от воздействий различных по величине разностей падений напряжений на входных клеммах измерителя (Ux').The measured values of the value of Rx (Rxl2, Rx34, Rx123, Rx134), for different combinations of the used cascades, should be identical and may differ in the case of the dependence of the value of Rx on the effects of different voltage drop differences at the input terminals of the meter (Ux ').
Детально процедура измерения величины Rx и требования к соотношению величин Е1', Е2', Е3', Е4' будут рассмотрены ниже.The procedure for measuring the value of Rx and the requirements for the ratio of the values of E1 ', E2', E3 ', E4' will be discussed in detail below.
Для вывода основных зависимостей рассмотрим упрощенные эквивалентные схемы цепей на входе измерителя (Фиг.2).To derive the main dependencies, we consider simplified equivalent circuit circuits at the input of the meter (Figure 2).
Соответственно можно записать соотношения:Accordingly, you can write the ratio:
где: Е1', Е2', Е3', Е4' - разности напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28;where: E1 ', E2', E3 ', E4' are the voltage differences of the
Uo1', Uo2', Uo3', Uo4' - разности падений напряжений на резисторе связи R20 (на входе осциллографа 1);Uo1 ', Uo2', Uo3 ', Uo4' - differences of voltage drops on the communication resistor R20 (at the input of the oscilloscope 1);
Ux1', Ux2', Ux3', Ux4' - разности падений напряжений на выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов (на входных клеммах измерителя).Ux1 ', Ux2', Ux3 ', Ux4' - differences of voltage drops at the output resistance of the source of the studied signals (at the input terminals of the meter).
Изображение исследуемого сигнала на экране осциллографа 1 смещается по оси амплитуд пропорционально величинам разностей падений напряжений Uo1', Uo2', Uo3', Uo4'.The image of the signal under investigation on the screen of the
Преобразуем соотношения (7) следующим образом:We transform relations (7) as follows:
Так как при измерении величины Rx производится взаимная компенсация смещений исследуемого сигнала Ux по оси амплитуд, происходящих от каждой из пар опорных источников напряжения 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28, то из соотношений (8) следует:Since when measuring the value of Rx, mutual compensation of the displacements of the studied signal Ux along the axis of amplitudes originating from each of the pairs of
Uo1'+Uo2'+Uo3'+Uo4'=0;Uo1 '+ Uo2' + Uo3 '+ Uo4' = 0;
и, соответственно:and correspondingly:
Из рассмотрения эквивалентных схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) следует:From consideration of equivalent circuit circuits at the input of the meter (Figure 2) it follows:
где: I1', I2', I3', I4' - разности токов источников опорных напряжений 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28.where: I1 ', I2', I3 ', I4' - differences of currents of sources of
Выразим величины разностей токов I1', I2', I3', I4' через известные величины резисторов связи R19, R20, R26, R32, измеряемые величины разностей напряжений опорных источников Е1', Е2', Е3', Е4' и величину Rx:We express the values of the differences of the currents I1 ', I2', I3 ', I4' through the known values of the communication resistors R19, R20, R26, R32, the measured values of the voltage differences of the reference sources E1 ', E2', E3 ', E4' and the value of Rx:
где коэффициент K соответственно равен:where the coefficient K is respectively equal to:
Подставляя соотношения (14)…(17) в соотношения (10)…(13), определим величины Ux1', Ux2', Ux3', Ux4' через известные величины резисторов связи R19, R20, R26, R32, измеряемые величины разностей напряжений опорных источников Е1', Е2', Е3', Е4' и величину Rx:Substituting relations (14) ... (17) into relations (10) ... (13), we determine the quantities Ux1 ', Ux2', Ux3 ', Ux4' through the known values of the coupling resistors R19, R20, R26, R32, the measured values of the voltage differences of the reference sources E1 ', E2', E3 ', E4' and the value of Rx:
Так как коммутация источников опорного напряжения 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 производится синхронно, то результирующее воздействие разностей падений напряжений на Rx соответственно равно:Since the switching of
Из рассмотрения схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) определим разности падений напряжений Uo1', Uo2', Uo3', Uo4' на входе осциллографа:From a consideration of the circuit diagrams at the input of the meter (Figure 2), we determine the difference in voltage drops Uo1 ', Uo2', Uo3 ', Uo4' at the input of the oscilloscope:
Подставляя соотношения (14)…(17) в соотношения (24)…(27), определим величины Uo1', Uo2', Uo3', Uo4' через известные величины резисторов связи R19, R20, R26, R32, измеряемые величины разностей напряжений опорных источников Е1', Е2', Е3', Е4' и величину Rx:Substituting relations (14) ... (17) into relations (24) ... (27), we determine the quantities Uo1 ', Uo2', Uo3 ', Uo4' through the known values of the coupling resistors R19, R20, R26, R32, the measured values of the voltage differences of the reference sources E1 ', E2', E3 ', E4' and the value of Rx:
Результирующее воздействие разностей падений напряжений Uo1', Uo2', Uo3', Uo4', на входе осциллографа 1 и, соответственно, величина смещения исследуемого сигнала Ux по оси амплитуд на экране осциллографа, равно:The resulting effect of the differences in voltage drops Uo1 ', Uo2', Uo3 ', Uo4' at the input of the
Рассмотрим возможные варианты работы четырехкаскадной схемы измерителя при измерениях величины Rx:Consider the possible options for the four-stage meter circuit when measuring Rx:
- вариант, когда используется первый и второй каскады, соответственно Е3' и Е4' равны нулю:- the option when the first and second stages are used, respectively E3 'and E4' are equal to zero:
Подставляя соотношения (28), (29) в уравнение (33) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (2);Substituting relations (28), (29) into equation (33) and solving it with respect to Rx, we obtain relation (2);
- вариант, когда используются третий и четвертый каскады, соответственно Е1'и Е2' равны нулю:- the option when the third and fourth cascades are used, respectively E1'and E2 'are equal to zero:
Подставляя соотношения (30), (31) в уравнение (34) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (3);Substituting relations (30), (31) into equation (34) and solving it with respect to Rx, we obtain relation (3);
- вариант, когда используются три каскада, например первый, второй и третий и, соответственно, Е4' равна нулю:- the option when three stages are used, for example, the first, second and third and, accordingly, E4 'is equal to zero:
Подставляя соотношения (28)…(30) в уравнение (35) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (4);Substituting relations (28) ... (30) into equation (35) and solving it with respect to Rx, we obtain relation (4);
- вариант, когда используются три каскада, например первый, третий и четвертый и, соответственно, Е2' равна нулю:- an option when three cascades are used, for example, the first, third and fourth and, accordingly, E2 'is zero:
Подставляя соотношения (28), (30), (31) в уравнение (36) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (5);Substituting relations (28), (30), (31) into equation (36) and solving it with respect to Rx, we obtain relation (5);
- вариант, когда используется четыре каскада, при этом мы имеем синхронную работу двух последовательно соединенных двухкаскадных измерителей, работающих в противофазе (с точки зрения воздействия на исследуемое устройство) и имеющих общий индикатор (экран осциллографа, строб-вольтметр, компаратор):- an option when four stages are used, while we have synchronous operation of two series-connected two-stage meters operating in antiphase (from the point of view of influencing the device under study) and having a common indicator (oscilloscope screen, strobe-voltmeter, comparator):
Подставляя соотношения (28)…(31) в уравнение (37) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (6).Substituting relations (28) ... (31) into equation (37) and solving it with respect to Rx, we obtain relation (6).
Рассмотрим работу измерителя в режиме имитации прототипа (двухкаскадный вариант), когда при измерениях величины Rx используются поочередно первый, второй или третий, четвертый каскады. Расчет величин Rx12 и Rx34 производится в соответствии с соотношениями (2) и (3). При определении величин Rx12, Rx34 величина Uo' устанавливается равной 0 визуально по экрану осциллографа 1 или по совпадению меток импульсов зон с помощью индикатора равенства напряжений 11.Let us consider the operation of the meter in the prototype simulation mode (two-stage version), when the first, second or third, fourth cascades are used alternately in the measurements of Rx. The calculation of the values of Rx12 and Rx34 is carried out in accordance with the relations (2) and (3). When determining the values of Rx12, Rx34, the value of Uo 'is set equal to 0 visually on the screen of the
В пп.1…4 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях величин Rx12 (соотношение 2) и Rx34 (соотношение 3) при R19=R20=R26=R32=1000 кOм.In
Из рассмотрения результатов измерений следует, что выход исследуемого устройства находится под результирующим воздействием разностей падений напряжений Ux' (Ux12' или Ux34'), что может нарушать работу исследуемого устройства и снижать достоверность и точность измерений.From consideration of the measurement results, it follows that the output of the device under study is under the resulting influence of the voltage drop differences Ux '(Ux12' or Ux34 '), which can disrupt the operation of the device under study and reduce the reliability and accuracy of measurements.
Рассмотрим работу измерителя в режиме измерений величины Rx, когда используются четыре каскада (режим синхронной работы двух последовательно соединенных двухкаскадных измерителей).Consider the operation of the meter in the measurement mode of the Rx value when four stages are used (synchronous operation mode of two two-stage meters connected in series).
Определим условия взаимной компенсации воздействий величин Ux1', Ux2', Ux3', Ux4' на входных клеммах измерителя и величин Uo1', Uo2', Uo3', Uo4' на входе осциллографа 1 (при ненулевых значениях величин Е1', Е2', Е3', Е4').Let us determine the conditions for mutual compensation of the effects of the values Ux1 ', Ux2', Ux3 ', Ux4' at the input terminals of the meter and the values Uo1 ', Uo2', Uo3 ', Uo4' at the input of the oscilloscope 1 (for nonzero values of the values E1 ', E2', E3 ', E4').
Из рассмотрения схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) следует:From a consideration of the circuit diagrams at the input of the meter (Figure 2) it follows:
Uo1'+Uo2'+Uo3'+Uo4'=0;Uo1 '+ Uo2' + Uo3 '+ Uo4' = 0;
Ux1'+Ux2'+Ux3'+Ux4'=0;Ux1 '+ Ux2' + Ux3 '+ Ux4' = 0;
E1'+E2'+E3'+E4'=0.E1 '+ E2' + E3 '+ E4' = 0.
После подстановки в соотношения (38) выражений (19…22) и преобразований получаем условия взаимной компенсации (Uo'=0, Ux'=0):After substituting expressions (19 ... 22) and transformations into relations (38), we obtain the conditions of mutual compensation (Uo '= 0, Ux' = 0):
где коэффициенты Z1, Z2 соответственно равны:where the coefficients Z1, Z2 are respectively equal:
Соотношения
Устанавливая в процессе проведения измерений абсолютное значение одной из величин Е1', Е2', Е3', E4', возможно, при соблюдении установленных соотношений
При проведении измерений величины Rx первоначально устанавливаются пониженные величины разностей напряжений опорных источников Е1', Е2', Е3', E4', а затем, по мере уточнения величины Rx, устанавливаются повышенные величины, для более точных измерений, при этом обеспечиваются соотношения величин Е1', Е2', Е3', E4', соответствующие условиям взаимной компенсации (Uo'=0, Ux'=0).When measuring Rx, initially lower values of the voltage differences of the reference sources E1 ', E2', E3 ', E4' are set, and then, as the value of Rx is refined, higher values are set for more accurate measurements, while ensuring the ratio of the values of E1 ' , E2 ', E3', E4 ', corresponding to the conditions of mutual compensation (Uo' = 0, Ux '= 0).
При необходимости производится несколько итераций по уточнению величины Rx и, соответственно, уточнению соотношений величин Е1', Е2', Е3', E4'.If necessary, several iterations are performed to refine the value of Rx and, accordingly, to refine the ratios of the values E1 ', E2', E3 ', E4'.
Определим связь между соотношениями
При синхронной работе двух двухкаскадных измерителей производится определение величин Rx12 и Rx34 на контролируемом участке исследуемого сигнала в соответствии с соотношениями (2) и (3). Результаты измерений каждого из двухкаскадных измерителей должны быть равны - Rx12=Rx34. Соответственно после преобразований соотношений (2) и (3) получаем выражение определяющее взаимосвязь соотношении
При установке абсолютных значений величин Е1', Е2', Е3', E4', при проведении измерений величины Rx, взаимосвязь соотношений
В пп.5…8 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при проведении измерений величин Rx при R19=R20=R26=R32=1000 кOм.In paragraphs 5 ... 8 of Table 1, as an example, the calculation results are given when measuring Rx values at R19 = R20 = R26 = R32 = R32 = 1000 kOhm.
Рассмотрим вариант, когда для определения величины Rx используются три каскада измерителя (например: первый, второй, третий или первый, третий и четвертый, см. Фиг.1). Первоначально величины разностей напряжений опорных источников устанавливаются в соответствии с выведенными условиями полной компенсации на входе осциллографа и измерителя для трехкаскадного варианта, затем производится частичное рассогласование условий полной компенсации по входу измерителя и вычисляется величина Rx в контролируемой зоне сигнала Ux (Фиг.3).Consider the option when three stages of the meter are used to determine the Rx value (for example: first, second, third or first, third and fourth, see Figure 1). Initially, the values of the voltage differences of the reference sources are set in accordance with the derived conditions of full compensation at the input of the oscilloscope and the meter for the three-stage version, then a partial mismatch of the conditions of full compensation at the input of the meter is made and the value of Rx in the controlled zone of the signal Ux is calculated (Figure 3).
Расчет величин Rx123 или Rx134 производится в соответствии с соотношениями (4) и (5). При определении величин Rx123, Rx134 величина Uo' устанавливается равной 0 визуально по экрану осциллографа или по совпадению меток импульсов зон с помощью индикатора равенства напряжений 11. Совмещение может производиться при высокой чувствительности осциллографа 1, при этом исключается влияние нелинейности амплитудной характеристики осциллографа 1 на погрешность измерения величины Rx.The calculation of the values of Rx123 or Rx134 is carried out in accordance with relations (4) and (5). When determining the values of Rx123, Rx134, the value of Uo 'is set to 0 visually on the oscilloscope screen or by coincidence of the zone pulse marks using the
Определим условия полной компенсации воздействий величин Ux1', Ux2', Ux3' на исследуемое устройство и величин Uo1', Uo2', Uo3' на вход осциллографа 1 (при ненулевых значениях величин Е1', Е2', Е3' и Е4'=0), т.е. при работе первого, второго и третьего каскадов измерителя.Let us determine the conditions for the complete compensation of the effects of the values Ux1 ', Ux2', Ux3 'on the device under study and the values Uo1', Uo2 ', Uo3' on the input of the oscilloscope 1 (for nonzero values of the values E1 ', E2', E3 'and E4' = 0) , i.e. during operation of the first, second and third stages of the meter.
Из рассмотрения схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) следует:From a consideration of the circuit diagrams at the input of the meter (Figure 2) it follows:
и, соответственно:and correspondingly:
Е1'=-(Е2'+Е3').E1 '= - (E2' + E3 ').
После подстановки в соотношение (44) выражений (28…30) и преобразований с учетом соотношения (45) получаем условия полной компенсации (Uo'=0, Ux'=0):After substituting expressions (28 ... 30) and transformations taking into account relation (45) into relation (44), we obtain the conditions for full compensation (Uo '= 0, Ux' = 0):
Е1'+Е2'+Е3'=0; (48)E1 '+ E2' + E3 '= 0; (48)
Так как при подстановке величин Е1', Е2', Е3', соответствующих условиям полной компенсации (47), (48), в выражение (4) для определения величины Rx получаем неопределенность, то при определении величины Rx производится рассогласование условий полной компенсации со стороны исследуемого устройства. Величина рассогласования определяется требуемой точностью измерений и критичностью исследуемого устройства к величине Ux'.Since when substituting the values E1 ', E2', E3 'corresponding to the conditions of full compensation (47), (48), we obtain the uncertainty in expression (4) to determine the value of Rx, when determining the value of Rx, the conditions of full compensation are mismatched by the device under study. The size of the mismatch is determined by the required measurement accuracy and the criticality of the device under study to the value Ux '.
В пп.9…12 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях величин Rx123 (соотношение 4) при R19=R20=R26=R32=1000 кOм.In paragraphs 9 ... 12 of Table 1, as an example, the calculation results are given for measurements of Rx123 (ratio 4) at R19 = R20 = R26 = R32 = 1000 kOhm.
Определим условия полной компенсации воздействий величин Ux1', Ux3', Ux4' на исследуемое устройство и величин Uo1', Uo3', Uo4' на вход осциллографа 1 (при ненулевых значениях величин Е1', Е3', Е4' и Е2'=0) при работе первого, третьего и четвертого каскадов измерителя.We define the conditions for the complete compensation of the effects of the values Ux1 ', Ux3', Ux4 'on the device under study and the values Uo1', Uo3 ', Uo4' on the input of the oscilloscope 1 (for nonzero values of the values E1 ', E3', E4 'and E2' = 0) during operation of the first, third and fourth stages of the meter.
Из рассмотрения схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) следует:From a consideration of the circuit diagrams at the input of the meter (Figure 2) it follows:
и, соответственно:and correspondingly:
После подстановки в соотношение (49) выражений (28), (30), (31) и преобразований с учетом соотношения (52), получаем условия полной компенсации (Uo'=0, Ux'=0):After substituting expressions (28), (30), (31) and transformations taking into account relation (52) into relation (49), we obtain the conditions for full compensation (Uo '= 0, Ux' = 0):
Е1'+E3'+E4'=0. (54)E1 '+ E3' + E4 '= 0. (54)
Так как, аналогично предыдущему варианту, при подстановке величин Е1', E3', E4', соответствующих условиям полной компенсации (53), (54), в выражение (5) для определения величины Rx получаем неопределенность, то при определении величины Rx производится рассогласование условий полной компенсации со стороны исследуемого устройства. Величина рассогласования определяется требуемой точностью измерений и критичностью исследуемого устройства к величине Ux'.Since, similarly to the previous version, when substituting the values E1 ', E3', E4 'corresponding to the conditions of full compensation (53), (54), we obtain uncertainty in expression (5) to determine the value of Rx, then when determining the value of Rx, the mismatch conditions for full compensation from the investigated device. The size of the mismatch is determined by the required measurement accuracy and the criticality of the device under study to the value Ux '.
В пп.13…16 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях величин Rx134 (соотношение 5) при R19=R20=R26=R32=1000 кOм.In paragraphs 13 ... 16 of Table 1, as an example, the calculation results are given when measuring Rx134 values (ratio 5) at R19 = R20 = R26 = R32 = 1000 kOhm.
После измерений величины Rx, в соответствии с вышеизложенными методиками, возможно оценить влияние величины Ux' на величину Rx.After measuring the value of Rx, in accordance with the above methods, it is possible to evaluate the effect of the value of Ux 'on the value of Rx.
Выведем соотношения для определения величин Е1'…Е4' при известной (измеренной) величине Rx и заданной величине Ux'.We derive relations for determining the values of E1 '... E4' with a known (measured) value of Rx and a given value of Ux '.
Рассмотрим работу измерителя в трехкаскадном варианте: Е1', Е2', Е3'≠0; Е4'=0.Consider the operation of the meter in a three-stage version: E1 ', E2', E3 '≠ 0; E4 '= 0.
Из рассмотрения эквивалентных схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) можно записать следующие соотношения:From consideration of equivalent circuit circuits at the input of the meter (Figure 2), we can write the following relationships:
После подстановки в соотношения (57) выражений (19)…(21) и преобразований получаем:After substituting expressions (19) ... (21) and transformations into relations (57), we obtain:
В соотношениях (58), (59) величины Rx и Ux' известны, а величиной Е1' задаются. После установки расчетных значений величин Е1'…Е3' по экрану осциллографа контролируется условие компенсации Uo'=0. В случае, если оно соблюдается, (рассогласования нет), влиянием Ux' на исследуемое устройство можно пренебречь. Наряду с этим возможно измерение величины Rx при использовании установленной величины Ux' в качестве эмулирующего воздействия на исследуемое устройство.In relations (58), (59), the values of Rx and Ux 'are known, and the values of E1' are specified. After setting the calculated values of the values E1 '... E3' on the oscilloscope screen, the compensation condition Uo '= 0 is controlled. If it is observed (there is no mismatch), the influence of Ux 'on the device under study can be neglected. Along with this, it is possible to measure the value of Rx using the set value of Ux 'as an emulating effect on the device under study.
В пп.17, 18 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при оценке влияния величины Ux' на величину Rx (соотношения 58, 59) при R19=R20-R26-R32=1000 кОм.In paragraphs 17, 18 of Table 1, as an example, the calculation results are given when assessing the influence of the value of Ux 'on the value of Rx (ratio 58, 59) at R19 = R20-R26-R32 = 1000 kOhm.
Амплитудные измерения исследуемых сигналов проводятся следующим образом. Исследуемый сигнал с помощью органов управления осциллографа 1 выводится на экран осциллографа 1 (Фиг.4). Метки зон устанавливаются на участки исследуемого сигнала Ux, между которыми проводятся амплитудные измерения. По сигналам блока управления 12 производится синхронная коммутация источников опорного напряжения 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28, а также плавно регулируемых линий задержки 6, 7. Одновременно производится изменение напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 и величин задержек линий задержки 6, 7 до совмещения меток зон на исследуемом сигнале (Фиг.4). Совмещение меток зон может производиться при высокой чувствительности осциллографа 1 и на "быстрых" развертках.Amplitude measurements of the studied signals are carried out as follows. The investigated signal using the controls of the
Рассмотрим вариант амплитудных измерений, когда воздействие разностей падений напряжений опорных источников Е1'…Е4' на исследуемое устройство является нежелательным, то есть соотношение величин Е1'…Е4' должно быть таким, чтобы постоянно соблюдалось условие компенсации Ux'=0. Примем что Е4'=0, соответственно Uo4' и Ux4' также равны нулю.Consider the option of amplitude measurements when the effect of the voltage drop differences of the reference sources E1 '... E4' on the device under study is undesirable, that is, the ratio of the values E1 '... E4' must be such that the compensation condition Ux '= 0 is constantly observed. We assume that E4 '= 0, respectively, Uo4' and Ux4 'are also equal to zero.
Из рассмотрения эквивалентных схем на входе измерителя (Фиг.2) можно вывести следующие соотношения:From the consideration of equivalent circuits at the input of the meter (Figure 2), we can derive the following relationships:
После подстановки в соотношение (62) выражений (19)…(21) и преобразований получаем:After substituting expressions (19) ... (21) and transformations into relation (62), we obtain:
Таким образом, изменение разностей напряжений Е1'…Е3', при проведении амплитудных измерений, производится до совмещения меток зон на контролируемых участках исследуемого сигнала Ux (Фиг.4) с соблюдением соотношения (64). После совмещения меток зон производится определение амплитуды исследуемого сигнала Ux=Uo', при этом исключается влияние источников опорного напряжения на исследуемое устройство (Ux'=0).Thus, the change in voltage differences E1 '... E3', when conducting amplitude measurements, is performed before combining the labels of the zones in the controlled areas of the studied signal Ux (Figure 4) in compliance with the relation (64). After combining the labels of the zones, the amplitude of the signal under study is determined Ux = Uo ', while the influence of the reference voltage sources on the device under study is excluded (Ux' = 0).
В соотношениях (63), (64) величины R19, R20, R26 известны, а величины Е1'…Е3' измеряются измерителями разностей напряжений 5, 17, 24.In relations (63), (64), the values of R19, R20, R26 are known, and the values of E1 '... E3' are measured by voltage difference meters 5, 17, 24.
В пп.19, 20 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуды исследуемого сигнала Ux=0,667 B. Расчеты произведены с учетом соотношений (63), (64) для двух значений Rx - 15 кOм и 1000 кОм, при R19=R20=R=26=R32=1000кOм.In paragraphs 19, 20 of Table 1, as an example, the calculation results are given for measuring the amplitude of the studied signal Ux = 0.667 B. The calculations were made taking into account relations (63), (64) for two values of Rx - 15 kOhm and 1000 kOhm, at R19 = R20 = R = 26 = R32 = 1000kOhm.
Рассмотрим вариант амплитудных измерений, когда требуется установить определенное значение величины Uo', при исключении воздействий разностей напряжений опорных источников Е1'…Е4' на исследуемое устройство (Ux'=0). Данный вариант амплитудных измерений используется для установки граничных значений при исследовании сигналов с изменяющейся амплитудой, а также для калибровки амплитудной шкалы измерителя. Примем что Е4'=0, соответственно Uo4' и Ux4' также равны нулю.Consider the variant of amplitude measurements when it is required to establish a certain value of Uo ', with the exception of the effects of voltage differences of the reference sources E1' ... E4 'on the device under study (Ux' = 0). This variant of amplitude measurements is used to set the boundary values when studying signals with a changing amplitude, as well as to calibrate the amplitude scale of the meter. We assume that E4 '= 0, respectively, Uo4' and Ux4 'are also equal to zero.
После подстановки в соотношение (61) выражений (28)…(30) и преобразований получаем соотношения, определяющие величины Е1'…Е3' при заданной величине Uo', Ux'=0 и произвольном значении величины Rx:After substituting expressions (28) ... (30) and transformations into relation (61), we obtain relations defining the quantities E1 '... E3' for a given value of Uo ', Ux' = 0 and an arbitrary value of Rx:
Е2'=Uо'-Е1'-Е3'; (65)E2 '= Uo'-E1'-E3'; (65)
Задаваясь величиной Е1', определяем, в соответствии с соотношениями (65), (66), величины Е2', Е3'.Given the value of E1 ', we determine, in accordance with relations (65), (66), the values of E2', E3 '.
После установки расчетных значений величин Е1'…Е3' смещение исследуемого сигнала на экране осциллографа 1 по оси амплитуд соответствует заданной величине Uo', вне зависимости от величины Rx и при Ux'=0. Используя получаемое смещение исследуемого сигнала Ux по оси амплитуд, в сочетании со смещением исследуемого сигнала Ux по оси времени, при коммутации линий задержек 6 и 7, возможно проводить амплитудные измерения (Фиг.4).After setting the calculated values of the values E1 '... E3', the displacement of the signal under investigation on the screen of the
В пп.21, 22 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях при Uo'=3B. Расчеты произведены с учетом соотношений (65), (66) для двух значений Rx - 15 кOм и 1000 кОм, при R19=R20=R26=R32=1000 кOм.In paragraphs 21, 22 of Table 1, as an example, the calculation results are given for measurements at Uo '= 3B. The calculations were made taking into account relations (65), (66) for two values of Rx - 15 kOhm and 1000 kOhm, with R19 = R20 = R26 = R26 = R32 = 1000 kOhm.
Рассмотрим вариант амплитудных измерений, когда результирующее воздействие разностей падений напряжений Ux' используется как средство эмулирования воздействий на исследуемое устройство, и величина Rx является постоянной.Let us consider a variant of amplitude measurements when the resulting effect of the differences in voltage drops Ux 'is used as a means of emulating the effects on the device under study, and the value of Rx is constant.
Из рассмотрения эквивалентных схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) можно вывести следующие соотношения:From the consideration of equivalent circuit circuits at the input of the meter (Figure 2), we can derive the following relationships:
Пусть Е4'=0, соответственно Uo'4=0 и Ux'4=0.Let E4 '= 0, respectively, Uo'4 = 0 and Ux'4 = 0.
После подстановки в соотношение (67) выражения (32) и преобразований получаем:After substituting expression (32) and transformations into relation (67), we obtain:
E1'+E2'+E3'=Uo'+Ux'; (70)E1 '+ E2' + E3 '= Uo' + Ux '; (70)
Изменение разностей напряжений Е1'…Е3' при проведении амплитудных измерений производится до совмещения меток зон на контролируемых участках исследуемого сигнала Ux (Фиг.4) с соблюдением соотношений (70), (71). После совмещения меток зон производится определение амплитуды исследуемого сигнала (Ux=Uo') при заданном значении величины Ux'.The change of voltage differences E1 '... E3' during the amplitude measurements is performed before combining the labels of the zones in the controlled areas of the studied signal Ux (Figure 4) in compliance with the relations (70), (71). After combining the labels of the zones, the amplitude of the signal under study is determined (Ux = Uo ') for a given value of Ux'.
В соотношениях (70), (71) величины R19, R20, R26, R32 известны, величина Ux' задается, величина Rx определяется предварительно, в соответствии с выведенными соотношениями, а величины Е1'…Е3' измеряются измерителями разностей напряжений 5, 17, 24.In relations (70), (71), the values of R19, R20, R26, R32 are known, the value of Ux 'is set, the value of Rx is determined previously, in accordance with the derived relations, and the values of E1' ... E3 'are measured by voltage difference meters 5, 17, 24.
В пп.23, 24 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуд исследуемых сигналов Ux=4,333 B и Ux=3 B. Расчеты произведены с учетом соотношений (70), (71) при Ux'=1,000 B, Rх=100 кOм и R19=R20=R26=R32=1000 кОм.In paragraphs 23, 24 of Table 1, as an example, the calculation results are given when measuring the amplitudes of the studied signals Ux = 4,333 B and Ux = 3 B. The calculations were made taking into account relations (70), (71) with Ux '= 1,000 V, Rх = 100 kOhm and R19 = R20 = R26 = R32 = 1000 kOhm.
Рассмотрим вариант амплитудных измерений, когда требуется установить определенное значение величины Uo', при использовании установленного значения величины Ux' как средства эмулирования воздействий на исследуемое устройство и постоянной величине Rx. Данный вариант амплитудных измерений используется для установки граничных значений при исследовании сигналов с изменяющейся амплитудой и одновременным эмулированием воздействий на исследуемое устройство. Пусть Е4'=0, соответственно Uo'4=0 и Ux'4=0.Let us consider a variant of amplitude measurements when it is required to establish a certain value of Uo 'when using the set value of Ux' as a means of emulating the effects on the device under study and a constant value of Rx. This variant of amplitude measurements is used to set the boundary values when studying signals with a varying amplitude and simulating the effects on the device under study. Let E4 '= 0, respectively, Uo'4 = 0 and Ux'4 = 0.
После подстановки в соотношения (68) выражений (28)…(30) и преобразований получаем соотношения, определяющие величины Е1'…Е3' при заданных величинах Uo', Ux' и постоянной величине Rx:After substituting expressions (28) ... (30) and transformations into relations (68), we obtain relations defining the quantities E1 '... E3' for given values of Uo ', Ux' and a constant value of Rx:
E2'=Uo'+Ux'-Е1'-Е3'; (72)E2 '= Uo' + Ux'-E1'-E3 '; (72)
Задаваясь величиной Е1', определяем, в соответствии с соотношениями (72), (73), величины Е2', Е3'.Given a value of E1 ', we determine, in accordance with relations (72), (73), the values of E2', E3 '.
После установки расчетных значений величин Е1'…Е3' на экране осциллографа 1 получаем смещение исследуемого сигнала по оси амплитуд на заданную величину Uo' при установленной величине Ux' и постоянной величине Rx.After setting the calculated values of the values E1 '... E3' on the screen of the
Используя получаемое смещение исследуемого сигнала по оси амплитуд, в сочетании со смещением исследуемого сигнала Ux по оси времени, при коммутации линий задержек 6 и 7, возможно проводить амплитудные измерения (Фиг.4).Using the obtained shift of the signal under study along the axis of amplitudes, in combination with the shift of the signal under investigation Ux along the time axis, when switching
В пп.25…28 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при проведениях амплитудных измерений с учетом соотношений (72), (73), при различных значениях Uo', Ux', Rx, и R19=R20=R26=R32=1000 кOм.In paragraphs 25 ... 28 of Table 1, as an example, the results of calculations are carried out when conducting amplitude measurements taking into account relations (72), (73), for different values of Uo ', Ux', Rx, and R19 = R20 = R26 = R32 = 1000 kOhm.
Рассмотрим вариант амплитудных измерений, когда результирующее воздействие разностей напряжений Ux' используется как средство эмулирования воздействий на исследуемое устройство, и величина Rx является переменной. Измерение величины Rx на контролируемых участках сигнала проводится аналогично вышеописанному, в соответствии с выведенными соотношениями. Если при проведении амплитудных измерений для участка исследуемого сигнала Ux с сопротивлением Rx1 установить режим изменения величин Е1'…Е3' в соответствии с соотношениями (70, 71), т.е. при заданном значении величины Ux', то для участка сигнала с сопротивлением Rx2 значения величин Uo' и Ux' будут изменяться в соответствии с соотношениями (32, 23) и, соответственно, величина эмулирующего воздействия Ux' на исследуемое устройство будет отличаться от заданного на участке сигнала с сопротивлением Rx1 (предполагается, что Rx не зависит от Ux').Let us consider the variant of amplitude measurements when the resulting effect of the voltage differences Ux 'is used as a means of emulating the effects on the device under study, and the value of Rx is a variable. The measurement of the value of Rx in the controlled sections of the signal is carried out similarly to the above, in accordance with the derived ratios. If during amplitude measurements for the portion of the studied signal Ux with resistance Rx1, we establish the mode of changing the values of E1 '... E3' in accordance with the relations (70, 71), i.e. for a given value of Ux ', then for a signal section with resistance Rx2, the values of Uo' and Ux 'will change in accordance with relations (32, 23) and, accordingly, the magnitude of the emulating effect Ux' on the device under study will differ from that set on the section signal with resistance Rx1 (it is assumed that Rx is independent of Ux ').
При совмещении меток зон на контролируемых участках сигнала (Фиг.4) производится определение амплитуды исследуемого сигнала Ux (Uo'=Ux), а также определение величин Uo' и Ux' на участках исследуемого сигнала Ux с различными значениями величины Rx.When combining the labels of the zones in the controlled areas of the signal (Figure 4), the amplitude of the investigated signal Ux (Uo '= Ux) is determined, as well as the values of Uo' and Ux 'in the areas of the studied signal Ux with different values of Rx are determined.
Частота коммутации опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 и, соответственно, частота эмулирующих воздействий на исследуемое устройство могут изменяться по сигналам от блока управления 12.Frequency of switching of
Наряду с эмулирующим воздействием на исследуемое устройство величины Ux', на исследуемое устройство может оказывать воздействие также постоянная составляющая падений напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 на входных клеммах измерителя -Ux0. Определение значений величин постоянных составляющих падений напряжений на входных клеммах измерителя Ux0 и на входе осциллографа Uo0 производится в соответствии с соотношениями (23), (32) при замене значений приращений Е1'…Е3' на значения соответствующих постоянных составляющих напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28. Полярности постоянных составляющих определяют обычно относительно общего вывода измерителя. Наличие постоянной составляющей -Ux0, формируемой источниками опорных напряжений, может быть использовано при непосредственном исследовании сигналов малого уровня имеющих значительную по величине постоянную составляющую.Along with the emulating effect on the device under study, Ux ', the device under study can also be affected by the constant component of the voltage drops of the
При наличии постоянной составляющей напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 - Е0 и при параметрически изменяющейся величине Rx (т.е. при отсутствии источника сигналов Ux) на экране осциллографа 1 будет отображаться зависимость Rx=F(t). Определение величины Rx в выбранных точках при этом производится в соответствии с выведенными соотношениями.In the presence of a constant component of the voltage of the
После измерения амплитуды исследуемого сигнала Ux и активной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов Rx возможно вычисление полной амплитуды исследуемого сигнала:After measuring the amplitude of the studied signal Ux and the active component in the output resistance of the source of the studied signals Rx, it is possible to calculate the total amplitude of the studied signal:
активной составляющей тока Ix=Ux/Rx и активной составляющей мощности исследуемого сигнала Px=IxUx (текущих значений в выбранные моменты времени), а также построение совмещенных во времени зависимостей Ux(t), Rx(t), Ix(t), Px(t), что обеспечивает возможность комплексной оценки источника исследуемых сигналов.the active component of the current Ix = Ux / Rx and the active component of the power of the studied signal Px = IxUx (current values at the selected time instants), as well as the construction of the time-dependent dependencies Ux (t), Rx (t), Ix (t), Px ( t), which makes it possible to comprehensively assess the source of the studied signals.
При проведении временных измерений (Фиг.5) метки зон устанавливаются на контролируемые участки исследуемого сигнала Ux, между которыми проводятся измерения. Задание уровней отсчета временных параметров производится аналогично процедурам, используемым при амплитудных измерениях. По сигналам блока управления 12 производится синхронная коммутация источников напряжений 2, 3; 14, 15; 21, 22, а также плавно регулируемых линий задержки 6, 7. Одновременно производится изменение величин задержек линий задержки 6, 7 до совмещения меток зон на исходном и смещенном изображениях исследуемого сигнала Ux. Совмещение меток зон может производиться при высокой чувствительности осциллографа 1 и на "быстрых" развертках. Величина разности задержек, предварительно откалиброванных линий задержек 6, 7 [3], соответствует величине измеряемого временного параметра.When conducting temporary measurements (Figure 5), the labels of the zones are set on the controlled areas of the studied signal Ux, between which measurements are made. The reference levels of time parameters are set similarly to the procedures used in amplitude measurements. The signals of the
Основные выведенные соотношения существенно упрощаются, если принять R19=R20=R26=R32=R, и приводятся к следующему виду:The main derived relations are significantly simplified if we take R19 = R20 = R26 = R32 = R, and are reduced to the following form:
- соотношение (1) для расчета эквивалентного входного сопротивления измерителя:- relation (1) for calculating the equivalent input resistance of the meter:
- соотношение (2) для расчета величины Rx при Е1', Е2'≠0; Е3', Е4'=0:- relation (2) for calculating the value of Rx at E1 ', E2' ≠ 0; E3 ', E4' = 0:
- соотношение (3) для расчета величины Rx при Е3', Е4'≠0; Е1', Е2'=0:- relation (3) for calculating the value of Rx at E3 ', E4' ≠ 0; E1 ', E2' = 0:
- соотношение (4) для расчета величины Rx, при Е1', Е2', Е3'≠0; Е4'=0:- relation (4) for calculating the value of Rx, for E1 ', E2', E3 '≠ 0; E4 '= 0:
- соотношение (5) для расчета величины Rx, при Е1', Е3', Е4'≠0; Е2'=0:- relation (5) for calculating the value of Rx, for E1 ', E3', E4 '≠ 0; E2 '= 0:
- соотношение (6) для расчета величины Rx, при Е1', Е2', Е3', Е4'≠0:- relation (6) for calculating the value of Rx, for E1 ', E2', E3 ', E4' ≠ 0:
- коэффициент K (18) соответственно равен:- coefficient K (18) is respectively equal to:
K=R3(4Rx+R), (81)K = R 3 (4Rx + R), (81)
- соотношения (19)…(22) для расчета величин Ux1', Ux2', Ux3', Ux4':- relations (19) ... (22) for calculating the quantities Ux1 ', Ux2', Ux3 ', Ux4':
- соотношение (23) для расчета величины Ux':- relation (23) for calculating the value of Ux ':
- соотношения (28)…(31) для расчета величин Uo1', Uo2', Uo3', Uo4':- relations (28) ... (31) for calculating the quantities Uo1 ', Uo2', Uo3 ', Uo4':
- соотношение (32) для расчета величины Uo1:- relation (32) for calculating the value of Uo1:
- соотношения (39), (40), определяющие, при проведении измерений величины Rx, условия взаимной компенсации воздействий величин Ux1', Ux2', Ux3', Ux4' на исследуемое устройство и величин Uo1', Uo2', Uo3', Uo4' на входе осциллографа 1 (при ненулевых значениях величин Е1', Е2', Е3', Е4'):- relations (39), (40), which determine, when measuring Rx, the conditions for mutual compensation of the effects of Ux1 ', Ux2', Ux3 ', Ux4' on the device under study and Uo1 ', Uo2', Uo3 ', Uo4' at the input of the oscilloscope 1 (with non-zero values of the values E1 ', E2', E3 ', E4'):
где коэффициенты Z1, Z2 (41), (42) соответственно равны:where the coefficients Z1, Z2 (41), (42) are respectively equal:
- выражение (43), определяющее взаимосвязь соотношений
- соотношения (47), (48), определяющие при проведении измерений величины Rx условия взаимной компенсации при Е1', Е2', Е3'≠0 и Е4'=0, имеют вид:- relations (47), (48), which determine the conditions for mutual compensation at E1 ', E2', E3 '≠ 0 and E4' = 0 during measurements of Rx, have the form:
Е1'+Е2'+Е3'=0; (98)E1 '+ E2' + E3 '= 0; (98)
- соотношения (53), (54), определяющие при проведении измерений величины Rx условия взаимной компенсации при Е1', Е3', Е4'≠0 и Е2'=0, имеют вид:- relations (53), (54), which determine the conditions of mutual compensation at E1 ', E3', E4 '≠ 0 and E2' = 0 during measurements of Rx, have the form:
Е1'+Е3'+Е4'=0; (100)E1 '+ E3' + E4 '= 0; (one hundred)
- соотношения (58), (59) для определения величин Е1'…Е3' при известной (измеренной) величине Rx и заданной величине Ux', при Е1', Е2', Е3'≠0 и Е4'=0 (оценка влияние величины Ux' на величину Rx):- relations (58), (59) for determining the values of E1 '... E3' for a known (measured) value of Rx and a given value of Ux ', for E1', E2 ', E3' ≠ 0 and E4 '= 0 (estimate the influence of Ux 'by the value of Rx):
E2'=Ux'-E1'-E3'; 101)E2 '= Ux'-E1'-E3'; 101)
- соотношения (63), (64) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е1'…Е3', при которых постоянно соблюдается условие компенсации Ux'=0:- relations (63), (64) when conducting amplitude measurements to determine the values of E1 '... E3', at which the compensation condition Ux '= 0 is constantly observed:
El'+E2'+E3'=Uo'; (103)El '+ E2' + E3 '= Uo'; (103)
- соотношения (65), (66) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е1'…Е3' при заданной величине Uo', Ux'=0 и произвольном значении величины Rx:- relations (65), (66) when conducting amplitude measurements to determine the values of E1 '... E3' for a given value of Uo ', Ux' = 0 and an arbitrary value of Rx:
E2'=Uo'-E1'-E3'; (105)E2 '= Uo'-E1'-E3'; (105)
- соотношения (70), (71) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е1'…Е3', обеспечивающих заданную величину Ux' при постоянной величине Rx:- relations (70), (71) when conducting amplitude measurements to determine the values of E1 '... E3', providing a given value of Ux 'at a constant value of Rx:
E1'+E2'+E3'=Uo'+Ux' (107)E1 '+ E2' + E3 '= Uo' + Ux '(107)
- соотношения (72, 73) при проведении амплитудных измерений для расчета величин Е1'…Е3', обеспечивающих заданные величины Uo и Ux при постоянной величине Rx:- relationships (72, 73) when conducting amplitude measurements to calculate the values of E1 '... E3', providing the specified values of Uo and Ux at a constant value of Rx:
E2'=Uo'+Ux'-E1'-E3'; (109)E2 '= Uo' + Ux'-E1'-E3 '; (109)
Измеритель может быть реализован в виде автономного, функционально законченного устройства или в виде модульного измерительного комплекса, включающего типовой компьютер, стандартный быстродействующий осциллограф, дополнительные устройства, подключаемые к измерительному входу осциллографа, входу синхронизации осциллографа и к одному из стандартных интерфейсов компьютера, например USB, а также прикладного ПО. Реализация измерителя в виде модульного измерительного комплекса позволяет минимизировать затраты на аппаратные средства. Для обеспечения логики работы измерителя, синхронизации всех блоков и подключения к стандартным интерфейсам компьютера представляется целесообразным использование в составе блока управления микросхем программируемой логики или типовых микроконтроллеров (например, фирмы Atmel). Входную часть измерителя целесообразно реализовать в виде специализированной заказной БИС.The meter can be implemented as an autonomous, functionally complete device or as a modular measuring complex, including a typical computer, a standard high-speed oscilloscope, additional devices connected to the measuring input of the oscilloscope, the synchronization input of the oscilloscope, and to one of the standard computer interfaces, for example, USB, and also application software. The implementation of the meter in the form of a modular measuring complex allows you to minimize hardware costs. To ensure the logic of the meter, synchronize all units and connect to standard computer interfaces, it seems advisable to use programmable logic or typical microcontrollers (for example, Atmel) as part of the control unit. The input part of the meter should be implemented as a specialized custom LSI.
Средства измерения для исследования быстропротекающих процессов, типа стробоскопических осциллографов, являются необходимым инструментом при разработке, отладке, серийном выпуске высоконадежной радиоэлектронной аппаратуры. На рынке в настоящее время представлено большое количество такого рода изделий от ведущих производителей, реализованных в виде законченных устройств с соответствующим аппаратным и программным обеспечением. В то же время цена данных изделий весьма высока (до нескольких миллионов рублей), что ограничивает возможность их широкого применения.Measuring instruments for studying fast processes, such as stroboscopic oscilloscopes, are an indispensable tool in the development, debugging, and serial production of highly reliable electronic equipment. A large number of such products from leading manufacturers, implemented as finished devices with appropriate hardware and software, are currently on the market. At the same time, the price of these products is very high (up to several million rubles), which limits the possibility of their widespread use.
Альтернативой использованию дорогостоящих автономных измерительных устройств может быть переход к технологиям аналогичным используемым в быстро развивающихся сервисах облачных вычислений. При этом возможно уменьшить затраты на аппаратное обеспечение, которое реализуется в виде относительно недорогих дополнительных устройств к типовым компьютерам с базовым программным обеспечением, а также повысить мобильность, безопасность измерений и вычислений (создание виртуальной измерительной среды), аналогично, например, концепции фирмы Intel по созданию среды облачных вычислений - Open Data center. Прикладное программное обеспечение возможно оперативно закачивать по мере необходимости из виртуальных серверов, там же можно хранить результаты измерений и обработки информации (предоставление виртуальных ресурсов из каталога, создание частных облаков и их объединение с общедоступными облаками для создания гибридных облаков).An alternative to the use of expensive stand-alone measuring devices may be the transition to technologies similar to those used in rapidly developing cloud computing services. At the same time, it is possible to reduce hardware costs, which are implemented as relatively inexpensive additional devices for typical computers with basic software, as well as increase mobility, the safety of measurements and calculations (creating a virtual measuring environment), similarly, for example, Intel’s concept of creating Cloud computing environments - Open Data Center. It is possible to quickly download application software from virtual servers as needed, where you can also store the results of measurements and information processing (providing virtual resources from a catalog, creating private clouds and combining them with public clouds to create hybrid clouds).
По предлагаемому изобретению был разработан макет измерителя. Величины резисторов связи R19, R20, R26, R32 выбирались равными 1000 кОм. Диапазон изменений уровней напряжений опорных источников 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 составил ± 15 В. Погрешность измерения разностей напряжений опорных источников напряжения 2, 3; 14, 15; 21, 22; 27, 28 составила 0,1%. Погрешность совмещения сигналов на экране осциллографа составила 5 мВ и определялась чувствительностью осциллографа 1, шумами и нестабильностью изображений исследуемых сигналов. Частота коммутации источников опорного напряжения и линий задержки изменялась от единиц герц до 1 кГц. Диапазон перестройки разностей задержки плавно регулируемых линий задержки 6, 7 составил 0-1 мкс, погрешность калибровки линий задержки составила: ±10-5Tx+10nc, где Тх - величина разности задержек регулируемых линий задержки 6, 7.According to the invention, a mock meter was developed. The values of the communication resistors R19, R20, R26, R32 were chosen equal to 1000 kOhm. The range of voltage levels of the
Макет использовался при испытаниях быстродействующих интегральных микросхем.The layout was used in tests of high-speed integrated circuits.
Предлагаемое изобретение может быть использовано:The present invention can be used:
- при создании агрегатированных измерительных комплексов с расширенными функциональными возможностями и повышенной точностью, включающих стандартные средства измерения (ССИ), специализированные аппаратные и программные модули, типовые ПЭВМ.- when creating aggregated measuring systems with enhanced functionality and increased accuracy, including standard measuring instruments (SSI), specialized hardware and software modules, typical PCs.
В качестве ССИ могут быть использованы различные типы осциллографов, стробвольтметров, в том числе с высоким быстродействием.Various types of oscilloscopes, strobvoltmeters, including those with high speed, can be used as SSI.
Агрегатированные измерительные комплексы необходимы при исследованиях и испытаниях быстродействующих радиоэлектронных изделий различных классов. Использование в составе комплексов ССИ и типовых ПЭВМ позволяет минимизировать затраты на их создание;Aggregated measuring systems are necessary for research and testing of high-speed electronic products of various classes. The use of SSI and standard PCs as a part of complexes allows minimizing the costs of their creation;
- при создании быстродействующих тестеров для параметрического контроля и испытаний СБИС, ССИС и функциональных узлов бортовых вычислительных комплексов. Решение проблемы входного параметрического контроля элементной базы вычислительных комплексов позволяет повысить надежность радиотехнических систем телеуправления, УВД, навигации и посадки;- when creating high-speed testers for parametric control and testing of VLSI, VLSI, and functional units of on-board computer systems. The solution to the problem of input parametric control of the element base of computer systems can improve the reliability of radio-technical systems of telecontrol, air traffic control, navigation and landing;
- при создании параметрических анализаторов-эмуляторов системных магистралей бортовых вычислительных комплексов.- when creating parametric analyzers-emulators of system highways of on-board computer systems.
Широкое использование магистрально-модульного принципа построения бортовых вычислительных комплексов делает актуальной проблему параметрического контроля шин системных магистралей при создании высоконадежных радиотехнических систем;The widespread use of the backbone-modular principle of constructing on-board computer systems makes the problem of parametric control of system bus tires an urgent task when creating highly reliable radio systems;
- в медицине, в рефлексотерапии.- in medicine, in reflexology.
Наиболее эффективно использование предлагаемого изобретения при создании высокоинтегрированных быстродействующих бортовых вычислительных комплексов систем УВД, навигации и посадки. Возрастающие требования к надежности бортовых радиоэлектронных систем приводят к необходимости повышения точностных характеристик используемых средств измерения, расширения их функциональных возможностей при проведении комплексных исследований, а также при включении средств измерения в различные информационно-измерительные системы, комплексы полунатурного моделирования, автоматизированные станции проектирования.The most effective use of the present invention when creating highly integrated high-speed on-board computer systems for air traffic control, navigation and landing. Increasing requirements for the reliability of airborne electronic systems lead to the need to increase the accuracy characteristics of the used measuring instruments, expanding their functional capabilities when conducting complex research, as well as when including measuring instruments in various information-measuring systems, semi-natural modeling complexes, and automated design stations.
Актуальность данной проблемы обусловлена взаимосвязью параметрических и функциональных идентификаций БИС бортовых ЭВМ и системных магистралей радиотехнических систем (РТС).The relevance of this problem is due to the interconnection of parametric and functional identifications of LSIs of onboard computers and system highways of radio engineering systems (RTS).
Данная взаимосвязь позволяет прогнозировать возникновение функциональных отказов РТС, при неблагоприятных сочетаниях технологических, климатических и эксплуатационных факторов, а также предусматривать меры по уменьшению вероятностей параметрических и функциональных отказов и, соответственно, повышению надежности РТС.This relationship allows us to predict the occurrence of functional failures of the RTS, with adverse combinations of technological, climatic and operational factors, as well as provide measures to reduce the likelihood of parametric and functional failures and, accordingly, increase the reliability of the RTS.
Положительный эффект от использования изобретения возникает:A positive effect from the use of the invention arises:
- в результате повышения точности амплитудных измерений и, как следствие этого, в повышении достоверности результатов исследований, повышении надежности радиоэлектронных систем или увеличении выхода годных испытываемых радиоэлектронных устройств при использовании предлагаемого устройства в промышленности;- as a result of increasing the accuracy of amplitude measurements and, as a consequence of this, increasing the reliability of research results, increasing the reliability of electronic systems or increasing the yield of tested electronic devices when using the proposed device in industry;
- в результате расширения функциональных возможностей осциллографических измерителей при комплексных исследованиях и испытаниях различных радиоэлектронных устройств;- as a result of expanding the functionality of oscilloscope meters in the complex research and testing of various electronic devices;
- в результате возможностей автоматизации процесса проведения измерений.- as a result of automation capabilities of the measurement process.
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство СССР №599217, кл. G01R 13/30, заявл. 03.12.76 г.1. USSR Copyright Certificate No. 599217, cl. G01R 13/30, claimed 12/03/76 g.
2. Авторское свидетельство СССР №815641, кл. G01R 13/30, заявл. 22.06.79 г.2. Copyright certificate of the USSR No. 815641, cl. G01R 13/30, claimed 06/22/79
3. Авторское свидетельство СССР №575618, кл. G04F 10/04, заявл. 07.06.76 г.3. USSR author's certificate No. 575618, cl. G04F 10/04 claimed 06/07/76
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012113266/28A RU2531338C2 (en) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | Oscillographic measuring device of amplitude characteristics of electric signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012113266/28A RU2531338C2 (en) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | Oscillographic measuring device of amplitude characteristics of electric signals |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012113266A RU2012113266A (en) | 2013-10-10 |
RU2531338C2 true RU2531338C2 (en) | 2014-10-20 |
Family
ID=49302733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012113266/28A RU2531338C2 (en) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | Oscillographic measuring device of amplitude characteristics of electric signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2531338C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2557340C1 (en) * | 2014-03-03 | 2015-07-20 | Николай Евгеньевич Моргаевский | Oscillographic measuring device of amplitude characteristics of electric signals |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3786351A (en) * | 1972-07-07 | 1974-01-15 | Bell Telephone Labor Inc | Spectrum analyzer with simultaneous display for plural frequency bands |
SU769444A1 (en) * | 1978-02-13 | 1980-10-07 | Предприятие П/Я А-1298 | Device for measuring amplitude-frequency characteristics |
SU815641A2 (en) * | 1979-06-22 | 1981-03-23 | Предприятие П/Я А-1298 | Oscilloscopic meter of electric signal amplitude characteristics |
US4300092A (en) * | 1980-03-24 | 1981-11-10 | Sperry Corporation | Phase match measuring system |
SU1534411A2 (en) * | 1987-10-27 | 1990-01-07 | Предприятие П/Я В-2749 | Apparatus for measuring amplitude-frequency characteristics |
RU2009512C1 (en) * | 1991-11-14 | 1994-03-15 | Виктор Иванович Дикарев | Oscillographic spectrum analyzer |
-
2012
- 2012-03-30 RU RU2012113266/28A patent/RU2531338C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3786351A (en) * | 1972-07-07 | 1974-01-15 | Bell Telephone Labor Inc | Spectrum analyzer with simultaneous display for plural frequency bands |
SU769444A1 (en) * | 1978-02-13 | 1980-10-07 | Предприятие П/Я А-1298 | Device for measuring amplitude-frequency characteristics |
SU815641A2 (en) * | 1979-06-22 | 1981-03-23 | Предприятие П/Я А-1298 | Oscilloscopic meter of electric signal amplitude characteristics |
US4300092A (en) * | 1980-03-24 | 1981-11-10 | Sperry Corporation | Phase match measuring system |
SU1534411A2 (en) * | 1987-10-27 | 1990-01-07 | Предприятие П/Я В-2749 | Apparatus for measuring amplitude-frequency characteristics |
RU2009512C1 (en) * | 1991-11-14 | 1994-03-15 | Виктор Иванович Дикарев | Oscillographic spectrum analyzer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012113266A (en) | 2013-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20070073499A1 (en) | Method and apparatus for determining one or more s-parameters associated with a device under test (DUT) | |
RU2658101C1 (en) | Oscillographic measuring device of amplitude characteristics of electric signals | |
US8508241B2 (en) | Method and device for the calibration of network analyzers using a comb generator | |
CN102970007B (en) | For the method and apparatus of time current conversion | |
CN107247249A (en) | A kind of alternating current-direct current ammeter tester calibrating installation and calibration method | |
US20180188306A1 (en) | Cold Source Based Noise Figure Measurement Using S-Parameters and a Vector Signal Transceiver/Vector Signal Analyzer/Spectrum Analyzer | |
US9838986B2 (en) | Calibration of high frequency signal measurement systems | |
Fasig et al. | Introduction to non-invasive current estimation (NICE) | |
RU2531338C2 (en) | Oscillographic measuring device of amplitude characteristics of electric signals | |
Konjevod et al. | The AC amplitude and channel characterization of high-resolution digitizers | |
RU2557340C1 (en) | Oscillographic measuring device of amplitude characteristics of electric signals | |
US6665627B2 (en) | Method and apparatus for evaluating and correcting the tester derating factor (TDF) in a test environment | |
CN106291034A (en) | Can self-calibrating resistance potentiometer | |
CN102307120B (en) | Construction method for multifunction vehicle bus (MVB) and wire train bus-line (WTB) physical layer consistency test platform and constructed platform | |
CN107329103A (en) | Integrated circuit test system Time Transmission standard group and its method of testing | |
US3474336A (en) | Signal transmission comparison with hybrid combining means | |
Wong | Complete power sensor calibration using a VNA | |
Christensen | A versatile electrical impedance calibration laboratory based on a digital impedance bridge | |
Štambuk et al. | Extended channel characterization of the low-cost sampling devices for the application in high-precision electric power measurement | |
US20200326360A1 (en) | Voltage measurement compensation in high voltage systems | |
US20050187743A1 (en) | Method of determining measurment uncertainties using circuit simulation | |
Diewald et al. | Transparent full-two port network analyser for microwave lab courses | |
CN104076312A (en) | Semiconductor characteristic analyzer high-value voltage precise calibration method | |
Havunen et al. | Design and Verification of a Calculable Composite Voltage Calibrator | |
Dedeoglu et al. | Realization of the Reference Composite Voltage Waveforms for Lightning Impulse (LI) Voltages Superimposed Over DC and AC Signals |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180331 |