SU892407A1

SU892407A1 - Осцилографический измеритель длительности интервалов времени

Info

Publication number: SU892407A1
Application number: SU802916012A
Authority: SU
Inventors: Евгений Иванович Михайлов
Original assignee: Предприятие П/Я В-8751
Priority date: 1980-04-25
Filing date: 1980-04-25
Publication date: 1981-12-23

Description

Изобретение относится к электронной измерительной технике, в частности к электронно-лучевым осциллографам, и может быть использовано для измерения длительности интервалов времени.

Известны осциллографы с измерением ⁵длительности интервалов времени, в которых измерение длительности интервала производится методом сравнения на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с контрольным интервалом, длительность ¹⁰которого измеряется с высокой точностью fl}.

Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, особенно при измерении длительно-¹⁵сти интервалов менее 20-30 нс.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее входной усилитель, генератор синхроимпульсов, источник напряжения смещения развертки, генератор импульсов управления коммутатором, генератор развертки, тракт вертикального отклонения, коммутатор, аналоговый сумматор, тракт горизонтального отклонения и (ЭЛТ). Устройство позволяет измерять длительность любых интервалов, различаемых по экрану ЭЛТ. Порог чувствительности устройства гораздо меньше ширины линии изображения исследуемого сигнала [2].

Недостаток устройства - низкая точность измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений длительности интервалов времени.

Эта цель достигается тем, что в осциллографический измеритель длительности интервалов времени, содержащий усилитель, первый выход которого через тракт вертикального отклонения соединен с горизонтальными планками ЭЛТ, второй выход усилителя соединен со входом генератора синхроимпульсов, первый и второй входы которого соединены со входами генератора импульсов развертки и генератора импульсов управления соот ветственно, выходы последнего подключены к управляющим входам первого и второго коммутаторов, выходы которых объединены с первым входом аналогового сумматора, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов развертки, а, первый выход через тракт горизонтального отклонения - к вертикальным пластинам ЭЛТ, выходы источников напряжения ПЕРЕМЕЩЕНИЕ и ИЗМЕРЕНИЕ соединены с потенциальными входами первого и второго коммутаторов соответственно, введены компаратор уровня, источник постоянного напряжения и измеритель разности интервалов времени, причем первый вход измерителя разности интервалов времени соединен с третьим выходом генератора синхроимпульсов, второй выход аналогового сумматора подключен к первому входу компаратора уровня, второй вход которого соединен с 'выходом источника постоянного напряжения, выход - со вторым входом измерителя разности интервалов времени.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 - изображение на экране ЭЛТ.

Осциллографический измеритель длительности интервалов времени содержит усилитель 1, источник 2 напряжения ПЕРЕМЕЩЕНИЕ, источник 3 напряжения ИЗМЕРЕНИЕ, генератор 4 синхроимпульсов, коммутаторы 5 и 6, генератор 7 импульсов управления, тракт 8 вертикального отклонения, генератор 9 импульсов развертки, тракт 10 горизонтального отклонения, аналоговый сумматор 11, компаратор 12 уровня, измеритель 13 разности длительностей интервалов времени, ЭЛТ 14 и источник 15 постоянного напряжения..

Исследуемое напряжение Uy поступает на вход усилителя 1, первый выход которого через тракт 8 вертикального отклонения. соединен с горизонтальными пластинами ЭЛТ 14, а второй выход - с. входом генератора 4 синхроимпульсов; выходы генератора 4 соединены: первый - со входом генератора 9 импульсов развертки, второй - со входом генератора 7 импульсов управления, третий - с первым входом измерителя 13 разности интервалов времени; выходы источников 2 и 3. напряжения через коммутаторы .‘.5 и 6 соответственно соединены с первым входом аналогового сумматора 11, второй вход которого соединен с выходом генератора 9 импульсов развертки, выходы генератора 7 импульсов управления соединены с управляющими входами коммутаторов 5 и 6; выходы аналогового сумматора 11 соединены: первый - через тракт 10 горизонтального отклонения с вертикальными пластинами ЭЛТ, а второй - с первым входом компаратора 12; второй вход компаратора 12 соединён; с выходом источника 15 постоянного напряжения, а выход - со вторым входом измерителя 13.

Работа устройства основана на использовании калиброванного смещения развертки. Как и в обычном осциллографе исследуемое напряжение. Ι/χ через входной усилитель 1 и тракт 8 вертикального отклонения поступает на горизонтальные пластины ЭЛТ 14. Одновременно нормализованный исследуемый сигнал поступает на вход генератора 4 синхроимпульсов; синхроимпульсы запускают генератор 9 импульсов развертки. Импульсы развертки через аналоговый сумматор 11 и тракт 10 горизонтального отклонения поступают на вертикальные пластины ЭЛТ 14, обеспечивая на экране наблюдение формы . исследуемых сигналов. Одновременно синхроимпульсы запускают генератор 7 импульсов управления, управляющий коммутаторами 5 и 6. Двухтактная работа ком->ммутатсров 5 и 6 обеспечивает наблюдение на экране ЭЛТ 14 одновременно двух изображений одного и того же исследуемого сигнала U* . В первый такт при замкнутых контактах коммутатора 5 индицируется изображение 16, перемещаемое по оси X от источника 2 ПЕРЕМЕЩЕНИЕ. Во второй такт при замкнутых контактах коммутатора 6 индицируется изображение 17, перемещаемое по оси X от источника 3 ИЗМЕРЕНИЕ. Аналоговый сумматор 11 складывает напряжение развертки генератора 9 с выходным напряжением коммутаторов 5 и 6, обеспечивающими управление положением исследуемого сигнала на экране ЭЛТ 14.

Измерение длительности интервала Τχ начинается, как и у известного устройства, с совмещения точки С изображения 16 с точкой С¹ изображения 17 (фиг. 2). На фиг. 2 а , б ,8 представлены синхроимпульсы, исследуемый сигнал и импульсы развертки на выходе генератора 9. За время Τχ' , пока луч ЭЛТ перемещается из точки С в точку <9 , напряжение развертки изменяется на величину д ϋχ (фиг. 2 d , 6 ). Совмещение точек С и С’ производится при помощи источника 3 ИЗМЕРЕНИЕ. При совмещении этих точек напряжение на выходе сумматора 11 Одинаково в оба такта работы генератора 7 (фиг. 2 д ).-Компаратор 12 срабатывает в момент времени ь , когда напряжение на выходе аналогового сумматора 11 достигнет значения U_oИзмеритель 13 разности интервалов вре мени измеряет длительность интервала . После выполнения этой операции при помощи источника 3 совмещаются· точка С изображения 16 с точкой изображения 17. Для этого во второй такт работы необходимо напряжение развертки на выходе сумматора 11 сместить на величину (фиг. 2 е ). Это постоянное смещение формируется источником

3. При этом точка С будет формироваться на экране ЭЛТ в первый такт при выходном напряжении сумматора Up , а второй такт точка 4’ при той же величине выходного напряжения сумматора 11. При совмещении точек С и d¹ производит‘ ся измерение длительности интервала ’ - t-ο - интервала втемени между им- пульсами синхронизации и моментом, когда выходное напряжение сумматора 11 достигнет величины U_o и произойдет срабатывание компаратора 11. Далее измеритель 13 вычисляет разность длительностей интервалов-ί₀) „ которая и равна Τχ длительности интервала между точками С и d¹ на изображении исследуемого сигнала. Это следует из равенства треугольников Д.АВС = Л.А’&' 01 (фиг. 2 5 ,е ) и EFH = ΔΑ’ ?'н\(фйг. 2 3 , е) Т_х=АС^А^|С^|=С'И^|-А'Н\но,

Откуда ~ Оф* Ч ) ·

Операция измерения разностей (Έφ-ip) •и (¾.¾-1₀) .и вычисления г* производит— ¹ ся при помощи электронно—счетного час— • тотомера и не вызывает особых затрудне— ; НИЙ.

Погрешность измерений устройства «складывается из погрешностей нелинейности генератора развертки ( сА) ), аналогового сумматора ( ), совмещения точек отсчета ( ) и измерения разности интервалов времени ( с/д ).

Погрешность на счет калибровки кру’ тизны напряжения развертки, а также на счет всевозможных нестабильностей, присущая обычно методу калиброванного смешения развертки, не входит в результат измерения. .

Введение новых узлов приводит к тому, что предлагаемое устройство не содержит j составляющую от погрешности калибровки генератора развертки.

Claims

. Изобретение относитс к электронной измерительной технике, в частности к электронно- хучевым осциллографам, и мо жет быть использовано дл измерени длительности интервалов времени. Известны осциллографы с измерением длительности интервалов времени, в которых измерение длительности интервала производитс методом сравнени на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с контрольным интервалом, длительность которого измер етс с высокой точно стью I. Недостатком этого устройства вл ют с ограниченные функциональные возможности , особенно 1ФИ измерении длительно сти интервалов менее 2О-ЗО не. Наиболее близким к предлш-аемому по технической сущности вл етс устрой ство, содержащее входной усилитель, генератор синхроимпульсов, источник напр жени смещени развертки, генератор импупьсов управлени кЬмК1утатором, генератор развертки, тракт вертикального отклонени , коммутатор, аналоговый сумматор , тракт горизонтального отклонени и (ЭЛТ). Устройство позвол ет измер ть длительность любых интервалов, различаемых по экрану ЭЛТ. Порог чувствительности устройства гораздо меньше щнри- ны линии изображени исследуемого сигнала 2. Недостаток. устройства - низка точ.ность измерений. Цель изобретени - повышение точности измерений длительности интервалов времени. Эта цель достигаетс тем, что в осциллографический измеритель длительности интервалов времени, содержащий усилитель , первый выход которого через тракт вертикального отклонени соединен с горизонтальными планками ЭЛТ, второй выход усилител соединен со входом г. нератора синхроимпульсов, первый и второй входы которого соединены со входами генератора импульсов развертки и генератора импульсов управлени соот- ветственно, выходы последнего подключены к управл ющим входам первого и второго коммутаторов, выходы которых объединены с первым входом аналогового сумматора, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов развертки , а, первый выход через .тракт горизонтального отклонени - к вертикальным пластинам ЭЛТ, выходы источников напр жени ПЕРЕМЕЩЕНИЕ и ИЗМЕРЕНИЕ соединены с потенциальными вхо дами первого и второго коммутаторов соответственно , введены компаратор уровн , источник посто нного напр жени и измеритель разности интервалов времени, причем первый вход измерител разности интервалов времени соединен с третьим выходом генератора синхроимпульсов, второй выход аналогового сумматора подключен к первому входу компаратора уровн , второй вход которого соединен с ВЫХОДОМ источника посто нного напр жени , выход - со вторым входом измерител разности интервалов времени. На фиг. 1 1федставлена структурна схема устройства} на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства на фиг, 3 - Hao6paKeHlie на экране ЭЛТ. Осциллографический измеритель длител ности интервалов времени содержит усилитель I, источник 2 напр жени ПЕРЕМЕЩЕНИЕ , источник 3 напр жени ИЗМЕРЕНИЕ , генератор 4 синхроимпульсов коммутаторы 5 и 6, генератор 7 импульсов управлени , тракт 8 вертикального отклонени , генератор 9 импульсов развертки , тракт io горизонтального отклонени , аналоговый сумматор Ц, комп атср 12 уровн , измеритель 13 разности длительностей интервалов времени, ЭЛТ 14 и источник 15 посто нного на1ф же-( ни .,. Исследуемое напр жение Uy поступает на Вход усилител 1, первый выход которого через тракт 8 вёртикальнрго. откломейЩ , соединен с горизонтальными пласти ками ЭЛТ 14, а второй выход - с. входом генератора 4 сиюфоимпульссйв;, выходы г©и@ф)атора 4 соединень : первый - со вхо дом генератора 9 импульсов развертки, второй - со входом генератсд)а 7 импульсов управлени , третий - с первым входо иазмерител 13 разности интервалов времени; выходы источников 2 и З-напр жешш через коммутаторы .,5 и 6 соответств@вио соединены с первым входом аналогового сумматора 11, второй вход которо го соединен с выходом генератора У имиульсов развертки, выходы генератора 7 импульсов управлени соединены с управл ющими входами коммутаторов 5 и 6; выходы аналогового сумматора 11 соединены: первый - через тракт 10 горизонтального отклонени с вертикальными пластинами ЭЛТ, а второй - с первым входом компаратора 12; второй вход компаратора 2 соединен; с выходом источника 15 посо нного напр жени , а выход - со вторым входом измерител 13. Работа устройства основана на испольовании калиброванного смещени разверти . Как и в обычном осциллографе исслеуемое напр жение. L/x через входной усилитель 1 и тракт 8 вертикального отклонени поступает на горизонтальные пластины ЭЛТ 14. Одновременно нормализованный исследуемый сигнал поступает на вход генератора 4 синхроимпульсов; синхроимпульсы запускают генератор 9 импульсов развертки. Импульсы развертки через аналоговый сумматор 11 и тракт Ю горизонтального отклонени поступают на вертикальные пластины ЭЛТ 14, обеспечива на экране наблюдение формы . исследуемых сигналов. Одновременно синзсроимпульсы запускают генератор 7 им« пульсов управлени , управл ющий коммута-тсхрами 5 и 6. Двухтактна работа ком-)Ммутаторов 5 и 6 обеспечивает наблюдение на экране ЭЛТ 14 одновременно двух изображений одного и того же исследуемого сигнала V . В первый такт при замкнутых контактах коммутатора 5 индицируетс изображение 16, перемещаемое по оси X от источника 2 ПЕРЕМЕЩЕНИЕ. Во второй такт 1Чри замкнутых контактах коммутатора 6 индицируетс изображение 17, перемещаемое по оси X от источника 3 ИЗМЕРЕНИЕ. Аналоговый сумматор 11 складывает напр жение развертки генератора 9 с выходным напр жением коммутаторов 5 и 6, обеспечивающими управление положением исследуемого сигнала на экране ЭЛТ 14. Измерение длительности интервала TX начинаетс , как и у известного устройства, с совмещени точки С изображешш 16 с точкой С изображени 17 (фиг. 2). На фиг. 2 а ,5 ,8 представлены синхроимпульсы, исследуемый сипнал и импульсы развертки на выходе генератсра 9. За врем Ту- , пока луч ЭЛТ перемещаетс из точки С в точку Э , напр жение развертки измен етс на величину и х (фиг. 2с1 , 6 ). Совмещение точек С и с производитс при помощи источника 3 ИЗМЕРЕНИЕ. При совмещении этих точек напр жение на выходе сумматора 11 Одинаково в оба такта работы генератора 7 (фиг, 2 и ).-Компаратор 12 срабатывает в момент времени t ij , ког да напр жение на выходе аналогового сумматора И достигнет значени Up Измеритель 13 разности интервалов времени измер ет длительность интервала ift-tp . После выполнени этой операции при помощи источника 3 совмещаютс . точка .С изображени 16 с точкой изображени 17. Дл этого во второй такт работы необходимо напр жение развертки на выходе сумматора 11 сместить на величину {фиг. 2 е ). Это посто нное смещение формируетс источником 3. При этом точка С будет формироватьс на экране ЭЛТ в первый такт при выходном напр жении сумматора Up , а второй такт точка 4 при той же величине выходного напр жени сумматора 11. При совмещении точек Сии гфоизводит с измерение длительности интервала о интервала втемени между импульсами син фонизации и моментом, когда выходное напр жение сумматора 11 д стигнет величины Ug и произойдет срабатывание компаратора 11. Далее измеритель 13 вычисл ет разность длительносте интepвaлoв(t4-tQj-(t,-ip) , котора и равна TX длительности интервала между точками Сии на изображении исслеДуемого сигнала. Это следует из равенства треугольников U.АВС лА&01 (фиг, 2 5 ,е ) иЕРН ЛАРН(фиг. 2 3 ,е ) Tjj ACeAC CV-AH HoAH-tH -fe -tp,acH t -t Отжуда ) 3 о Операци измерени разностей () и t.-j-ig 5 .и. вычислени т .производи-р с при помощи электронно-счетного час- тотомера и не вызывает особых аатруднеПохрешность измерений устройства «складываетс из погрешностей нелинейности генератора развертки ( сА ), аналогового сумматора ( ), совмещени точек отсчета ( ) и измерени разности интервалов времени ( o/v ). Погрешность на счет калибровки крутизны напр жени развертки, а также на счет всевозможных нестабильностей, присуща обычно методу калиброванного смещени развертки, не входит в результат измерени . . Введение новых узлов приводит к тому, что предлагаемое устройство не содержит составл ющую от погрешности калибровки генератора развертки. Формула изобретени Осциллографический измеритель длительности интервалов времени, содержащий усилитель, первый выход которого через тракт вертикального отклонени соединен с горизонтальными пластинами / электронно-лучевой трубки, второй выход усилител соединен .со входом генера.тора синхроимпульсов, первый и второй : выходы которого соединены со входами I генератора импульсов развертки и генератора импульсов управлени соответственно , выходы последнего подключены к упра вл ющим входам первого и второго комму.таторов , выходы которых объединены и соединены с первым входом аналогового сумматора, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов развертки , первый выход через тракт горизонтального отклонени - к вертикальным пластинам электронно-лучевой rpyбки, вы- ходы источников :напр жёЪи ПЕРЕМЕЩВНИЕ и ИЗМЕРЕНИЕ соединены с .пртем| циальными входами первого и второго KOII|. мутаторов соответственно, отличающийс тем, что, с целью повьпие- ни точности измерений, в него введены компаратор уровн , источник посто нного напр жени и измеритель разности интер валов времени, причем первый вход измерител разности интервалов времени соединен с третьим выходом Генератсфа син... хроимпульсов, второй выход аналогового сумматора подключен к первому входу компаратора уровн , второй вход которого соединен с выходом , источника посто нного напр жени , а выход - со вторым входом измерител разности интервалов времени . Источники информации, прин тый во внимание при экспертизе 1.Осциллограф серии 770О, 79ОО с блоком 7Д15. Проспект фирмы Тентроникс , США.
2.Патент США № 3449671, кл. Q 04 F 10/00, 1974 (прототип).

Фиг. I

Гх

г

d

Гд

Первый

второй таит тант

Uo

P.

to

Fl.

Uo

СЛ

l

H

B

.2