SU1626161A1 - Цифровой осциллограф - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использоГ вано в устройствах калибровки портативных и сверхпортативных осциллографов. Цель изобретени  - сокращение времени калибровки , -достигаетс  введением в цифровой осциллограф анализатора 6 шумов квантовани , расширител  7 импульсов и индикатора 8 готовности калибровки. С помощью этих устройств завершение калибровки автоматически фиксируетс  в момент, когда оба уровн  эталонного сигнала калибратора наход тс  в непосредственной окрестности границ раздела строк на экране блока 3 индикации . Кроме того, на чертеже показаны входной усилитель 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 индикации, блок 4 синхронизации и развертки, калибратор 5 1 ил. с/ С о N а О

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах калибровки портативных и сверхпортативных цифровых осциллографов ,

Цель изобретени  - сокращение времени калибровки путем автоматизации.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового осциллографа.

Схема содержит усилитель 1, аналого- цифровой преобразователь 2, блок 3 индикации , блок 4 синхронизации и развертки, калибратор 5, анализатор 6 шумов квантовани , расширитель 7 импульсов и индикатор 8 готовности калибровки.

Анализатор 6 шумов квантовани  состоит из цифрового коммутатора 9, первого суммирующего счетчика 10, второго суммирующего счетчика 11, первого дифференциального компаратора 12, второго дифференциального компаратора 13 и элемента И 14.

Вход входного усилител  1 воврем  измерений соединен с шиной исследуемого сигнала. Первый выход входного усилител  1 соединен с входом аналого-цифрового преобразовател  2, а второй выход - с вторым входом блока 4 синхронизации и развертки. Первый выход блока 4 синхронизации и развертки соединен с шиной сигнала синхронизации. Выходы младшего и старшего разр дов аналого-цифрового преобразовател  2 соединены соответственно с информационным и управл ющим входами анализатора 6 шумов квантовани . Многоразр дный выход аналого-цифрового преобразовател  2 соединен с входом блока 3 индикации. Первый выход блока 4 синхронизации и развертки соединен с тактовыми входами блока 3 индикации и аналого-цифрового преобразовател  2 и счетным входом анализатора 6 шумов квантовани . Второй выход блока 4 синхронизации и развертки соединен с входом сброса анализатора 6 шумов квантовани , выход которого через расширитель 7 импульсов соединен с входом индикатора 8 готовности калибровки .

Информационный и управл ющий входы анализатора 6 шумов квантовани  соединены соответственно с информационным и управл ющим входами цифрового коммута - тора 9. Первый и второй выходы цифрового коммутатора 9 соединены соответственно с входами блокировки первого суммирующего счетчика 10 и второго суммирующего счетчика 11. Счетный вход анализатора 6 шумов квантовани  соединен соответственно с счетными входами первого суммирующего счетчика 10 и второго суммирующего счетчика 11. Вход сброса анализатора 6 шу

мов квантовани  соединен с входами сброса первого суммирующего счетчика 10, второго суммирующего счетчика 11 и элемента И 14. Выход первого суммирующего счетчика 10 соединен с входом первого дифференциального компаратора 12. Выход второго суммирующего счетчика 11 соединен с входом второго дифференциального компаратора 13. Первый и второй опорные

0 входы первого дифференциального компаратора 12 соединены соответственно с шинами посто нных цифровых кодов Код 1 и Код 2. Первый и второй опорные входы второго дифференциального компаратора

5 13 соединены соответственно с шинами посто нных цифровых кодов Код 3 и Код 4. Выходы первого и второго дифференциальных компараторов 12 и 13 соединены соответственно с первым и вторым входами

0 элемента И 14, выход которого соединен с выходом анализатора 6 шумов квантовани . Возможны и другие варианты реализации анализатора 6, например, его функции может выполн ть микропроцессор.

5Цифровой осциллограф работает следующим образом.

Исследуемый сигнал усиливаетс  входным усилителем 1 и поступает на вход аналого-цифрового преобразовател  2 и второй

0 вход блока 4 синхронизации и развертки. Тактовые импульсы с первого выхода блока 4 синхронизации и развертки, частота которых определ етс  коэффициентом развертки, поступают на тактовые входы

5 преобразовател  2 и блока 3 индикации. В момент поступлени  тактового импульса аналого-цифровой преобразователь 2 преобразует мгновенное значение входного сигнала в цифровой код, который запомина0 етс  в цифровом запоминающем устройстве , вход щем в состав блока 3 индикации.

После того, как в блок 3 индикации поступит необходимое количество цифровых кодов, он начинает отображение запомнен5 ной реализации входного сигнала на экране матричного индикатора.

Дл  калибровки цифрового осциллографа вход входного усилител  1 отключают от шины исследуемого сигнала и подключают

0 к выходу калибратора 5. При этом устанавливают требуемые значени  коэффициента преобразовани  (коэффициента вертикального отклонени  усилител  1)и коэффициента развертки (блок 4), которые выбраны так.

5 чтобы размер изображени  эталонного сигнала (меандр) по вертикали был больше половины экрана матричного индикатора и на экране наблюдалось несколько периодов сигнала. Затем регулиру  коэффициент преобразовани , т е. раст гива  или сжима 

амплитудную шкалу цифрового осиллогра- фа и регулиру  смещение нул  аналого-цифрового преобразовател  2 (т.е. сдвига  всю шкалу вниз или вверх), добиваютс  возникновени  на экране блока 3 индикации изображени  шумов квантовани  на верхнем и нижнем уровн х изображени  эталонного сигнала.

Старший разр д выходного кода преобразовател  2 управл ет цифровым коммутатором 9 так, что младший разр д этого же кода поступает через коммутатор 9 на вход блокировки счетчика 10, если старший разр д равен О, или на вход блокировки счетчика 11, если старший разр д равен 1. Значение старшего разр да цифрового кода с выхода преобразовател  2 сообщает о том, что в верхней или нижней половине экрана отображена точка, соответствующа  этому коду. Поскольку размер изображени  эталонного сигнала по вертикали составл ет более половины экрана матричного индикатора , то отсчетам верхнего и нижнего уровней соответствуют различные значени  старшего разр да.

Таким образом, коммутатор 9 раздел ет младшие разр ды цифровых кодов с преобразовател  2 на две группы, соответствующие противоположным уровн м эталонного сигнала.

Счетчики 10 и 11 осуществл ют счеттак- товых импульсов, поступающих с первого выхода блока 4 на их счетные входы, лишь в том случае, если на вход блокировки соответствующего счетчика с выхода коммутатора 9 поступает младший разр д выходного кода преобразовател  2, равный логической 1, а на вход Сброс не поступает сигнал об окончании развертки. К моменту окончани  развертки в одном из счетчиков накапливаетс  сумма младших разр дов цифровых кодов (отсчетов), соответствующих верхнему уровню эталонного сигнала, а в другом счетчике - нижнему уровню.

Дифференциальные компараторы 12 и 13 сравнивают результаты суммировани  с парами цифровых пороговых кодов, которые выбраны заранее так, что ограничивают интервал, содержащий максимальное значение соответствующей полусуммы младших разр дов. Сигнал на выходе дифференциальных цифровых компараторов по вл етс  лишь в том случае, если результат суммировани  заключен внутри числового отрезка между выбранными порогами.

Ширину интервалов выбирают в соответствии с допустимой погрешностью калибровки . Чем уже интервалы, тем ближе должно быть распределение шумов квантовани  к равноверо тному. При этом результаты суммировани  попадают внутрь соответствующих интервалов и тем выше будет достигнута  точность калибровки, о чем дает знать сигнал окончани  калибровки. В то 5 же врем , чем уже интервалы, тем тщательнее должна производитьс  регулировка коэффициента преобразовани  и напр жени  смещени , а это приводит к увеличению времени калибровки.

10Сигнал окончани  развертки с второго

выхода блока 4 синхронизации и развертки поступает на входы сброса счетчиков 10 и 11. Этот сигнал осуществл ет обнуление счетчиков и подготовку к следующему цик15 лу. Этот же сигнал открывает элемент И 14, который пропускает сигнал на расширитель 7 импульсов лишь при условии, что после окончани  развертки сработают оба дифференциальных компаратора. Это произойдет

0 только в том случае, если распределение шумов квантовани  на верхнем и нижнем уровн х изображени  эталонного сигнала будет близким к равноверо тному.

Сброс счетчиков происходит не мгно5 венно и, кроме того, дифференциальные компараторы 12 и 13 реагируют на изменение сигнала с выхода счетчиков 10 и 11 также с некоторой задержкой. Поэтому при наличии сигналов на выходах комларттсров

0 12 и 13 к концу пр мого хода развертки, т.е. и к моменту поступлени  сигнал ч окончани  развертки на выходе элемента И 14 формируетс  короткий импульс. Длительность этого импульса равна сумме задержек счетчика

5 и дифференциального компаратора, причем задержка компаратора, который представл ет собой многоступенчатую схему, значительно больше задержек остальных элементов этой же серии микросхем. Поэ0 тому длительность импульса, сформированного на выходе эпемента И 14, вполне достаточна дл  срабатывани  любой микросхемы из той же или более быстродействующей серии микросхем. При этом

расширитель 7 импульсов формирует сигнал , включающий индикатор 8 готовности калибровки. Длительность импульсов выбирают такой, чтобы оператор успел зафиксировать срабатывание индикатора 8,

0 например с помощью звука, что свидетельствует о достижении высокой точности калибровки цифрового осциллографа. После этого дальнейшее регулирование его коэффициента преобразовани  прекращаетс .

5 Так как расширитель 7 выполнен на основе одновибратора с повторным запуском, то после достижени  готовности калибровки индикатор 8 будет включен до тех пор, пока оператор не отключит калибратор 5 от входа прибора.

В цифровом осциллографе имеетс  возможность определить момент достижени  требуемой точности калибровки за врем  пр мого хода развертки, необходимого дл  записи в пам ть цифрового осциллографа одной реализации (одного кадра). Общее количество отсчетов в запоминаемой реализации сигнала равно числу дискретов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой осциллограф, содержащий входной усилитель, вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, а первый выход - с входом аналого-цифрового преобразовател , многоразр дный выход которого соединен с входом блока индикации, блок синхронизации и развертки, первый вход

   которого соединен с шиной сигнала синхронизации , второй вход - с вторым выходом входного усилител , а первый выход - с тактовыми входами блока индикации и

   аналого-цифрового преобразовател , и калибратор , отличающийс  тем. что, с целью сокращени  времени калибровки, он содержит индикатор готовности калибровки , расширитель импульсов и анализатор

   шумов квантовани , информационный и управл ющий входы которого соединены соответственно с выходами младшего и старшего разр дов аналого-цифрового преобразовател , тактовый вход и вход сброса соответственно с первым и вторым выходами блока синхронизации и развертки, а выход через расширитель импульсов - с входом индикатора готовности калибровки.