Аналого-цифровой осциллограф

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в осциллографии. Цель изобретения - уменьшение энергопотребления при одновременном повышении чувствительности к входным сигналам. Входной сигнал через тракт 1 вертикального отклонения, коммутатор 17 "аналог-цифра", усилитель 8 оконечный поступает на пластины Y электронно-лучевой трубки 7. В режиме "цифровой" коммутаторы 5, 10, 18 сигнальных цепей и коммутатор 11 источника питания осуществляют включение преобразователя 6 цифрового, который осуществляет дискретизацию входного сигнала. Одновременно коммутаторы 14, 15 отключают дополнительную нагрузку 13 оконечного усилителя 8, что повышает чувствительность осциллографа. В режиме "аналоговый" коммутаторы 5, 10, 18, 11 отключают цифровой преобразователь 6, а коммутаторы 14, 15 включают дополнительную нагрузку 13, расширяя частотный диапазон входных сигналов. Введение в устройство коммутатора 17 "аналог-цифра", третьего коммутатора 18 сигнальной цепи, коммутаторов 14, 15 нагрузки регулируемого источника 16 тока, дополнительной нагрузки 13 уменьшает энергопотребление осциллографа и увеличивает чувствительность к входным сигналам. На чертеже: входные клеммы 2, 3, тракт 4 горизонтального отклонения, переключатель 9 рода работы, источник 12 питания. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ю1) < G 01 R 13/20

ЫOIIOÇHA R

1п 1 . ;."1 "МЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕгЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ел"

ЛВИЗ 6 .ВФЛВЫДЪ Ъ З Ж» ЙЬЫЮЮЛВйй.! (21) 4 178531/24-"1 (22) 12.01.87 (46) 30.11.89. В. 4 (72) Б.И. Проць (53) 621.317.75 (088 ° 8) (56) Техническое описание осциллографа OS 4000 фирмы Gould Advance (Англия) .

Техническое описание осци.лографа С1-112. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ОСЦИЛЛОГРАФ (57) Изобретение относится к г змерительной 1 ехнике и может быть применено в осциллографии. Цель изобретения — уменьшение энергопотребления при одновременном повышении унстви-. тельности к входным сигналам. Входной сигнал через траvт 1 вертикального отклонения, коммутатор 17 аналог цифра, оконечный усилитель 8 поступает на пластины Y электронно-лучевой трубки 7. В режиме "Цифровой" коммутаторы 5, 10, 18 сигнальных цепей и коммутатор 11 источника питания

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕЛ=НИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

„„Я0„„1525589 А1

0 .. у цt с тил Лют Рк iiюче ни с цифр ОBoго npE о-lpBзонат =:ля 6 который осушествляет дискрети: ацию вход.гог о сигнала.

Одновременно коммутаторы 14 и 15 отключают доп.г нительную нагрузку 13 оконечного усилителя 8, что повышает чунстнительность осциллографа.

В режиме "АналогoBbIA коммутаторы 5, 10, 18 и 11 отключают цифровой преобразователь 6, а коммутаторы 14 и !

5 включают дополнительную нагрузку

13, расширяя частотный диапазон нходных сигналов. Введение в устройство коммутатора 17 аналог — цифра, третьего коммутатора 18 сигнальной цепи, коммутаторов 14 и 15 нагрузки регулируемого источника 16 тока, дополнительной нагрузки 13 уменьшает энергопотребление осциглографа и увеличивает чувствительность к входным сигналам. Иа чертеже показаны входные клеммы 2 и 3, тракт 4 горизонтального отклонения, переключатель 9 рода работы, источник 12 питания, 2 ил.

i 525589

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при разработке осциллографической аппаратуры.

Цель изобретения — уменьшение чувствительности к входным сигналам.

На фиг. 1 приведена структурная схема осциллографа, на фиг, 2 — схема реализации блоков 8, 13-16. 10

Осциллограф с одержит тракт 1 вертикального отклонения луча, входные шины 2 и 3, тракт 4 горизонтального отклонения луча, первый коммутатор 5 сигнальной цепи, цифровой преобразова- I 5 а тель 6, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ)

7, оконечный усилитель 3, перек»ючатель 9 рода работы, второй коммутатор

10 сигнальной цепи, коммутатор 11 источника питания, источник 12 питания, „0 дополнительную нагрузку 13, первый

14 и второй 15 коммутаторы нагрузки, регулируемый источник 16 тока, коммутатор 17 аналог — цифра и третий коммутатор 18 сигнальной цепи. Пер- 25 вый и второй входы тракта 1 вертикального отклонения луча соединены с сигнальным» шинами 2 и 3, первый выход с первым входом тракта 4 горизонтального отклонения луча, второй вхсд ко- 0 торого через первый коммутатор 5 с«»гнальной цепи подключен к первому входу цифрового преобразователя 6, первый и второй входы — соответственно

K гoP«»3GHTBJIbHo стклснЯюЩим IIJIBcTH- 35 нам и модулятору ЭЛТ 7, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходами оконечного усилителя 8, выход переключателя 9 рода работы соединен с управляющими входами 40 первого 5 и второго 10 коммутаторов сигнальных цепей и коммутатора 11 источника питания, выходы которого подкл»зчены к шинам питания цифрсвсгс преобразователя 6, а входы — к вь«хо- 45 дам источника 12 питания. Первый вход дополнительной нагрузки 13 соединен с выходом источника 12 питания и первым входом оконечногс усилителя

8, второй и третий входы — соответственно с выходами первого 14 и второго 15 коммутаторов нагрузки, сигнальные ьходы которых соединены с . выходами оконечного усилителя 8, управляющие входы — между собой, с выходом переключателя 9 рода работы и управляю«ими входами регулируемогс источника 16 тока и ко««мутатсра 17 аналог — цифра, выход которого соедчнсн с вторым входом оконечного усилитечя 8, первый сигнальный вход с вгорым выходом тракта 1 вертикального отклонения луча и сигнальным входом второго коммутатора 10 сигнальной цепи, выход которого подключен к первсму входу цифрового преобразователя 6, второй выход последнего соедине н с вторым сиг нал ьным входом коммутатора 17 аналог — цифра, второй вхог — с выходом третьего коммутатора

18 сигнальной цепи, сигнальный вход которогс подключен к третьему выходу тракта 4 горизонтального отклонения луча, четвертый выход которого соед»»н: н с третьим входом тракта 1 верт«»кгльнсго отклонения луча, тре-.ий вход — с управляющим входом третьего»",оммутзтора 18 с«»г««а»«ьной цепи и входом регулируемсгс источника 16 тока, выход которогс подключен к третьему входу оконечного усилитЬля 8, выходы источника 12 питания соединены с шинами питания всех блоков, кроме цифрового преобразователя 6.

Оконечный усилитель 8 имеет прямой

И ИННЕРСНЫй ВЫХОДЫ И ВЫПОЛНЕH таким образом, что его выходами являются колл«кторы тря»»зистсров, которые подключены через резисторы нагрузKli к первому выходу усил«»теля.

Дополнительная нагрузка 13 состоиг «»3 двух рези:.торов, первые выводы которых являются соотв тственно перIhIM H вторым входа» и», а вторые выводы coep«»l ены между собой и являются треть»»м входом нагрузки 13.

Осциллограф представляет собой комбинированный аналого-цифровой прибор, который работает в режимах б«»чнсго аналогового осциллографирования и пресбрязсвания исследуемого cHI нала в цифровой код с последую i щим преобразованием кода в аналоговый сигнал . Первый режим работы назь»вают

"Аналоговый", второй "Цифровой" и выбирают при помощи и реключателя 9, выведенного на передчюю панель прибора.

Осциллограф работает следующим образом.

В режиме работь. "Анало-.овый" с переклюателя 9 родя работы «тсступает команда, которая обе тпечивает: подключение посредством первого

14 и второго 15 « <. ммутат оров доиол15 нительной нагрузки 13 к выходам оконечного усилителя 8; отключение при помощи коммутатора 11 питания с. цифрового преобразователя 6; включение тракта 4 горизонтального отклонения; отсоединен. -fp сигнальных цепей цифрового преобразователя 6 от других блоков при помощи первого 5, второго 1О и третьего 18 коммутаторов сигнальных цепей; отключение при помощи коммутатора 17 аналог — цифра втово.. о выхоца циiзрового преобразователя 6 и 01 кпючение второго выхода тракта вертикального отклонения луча к второму входу оконечного усилителя 8, Исследуе",.te сигчалы с входных шин

2 и 3 поступают на входы 1ракса 1 вертикального отклонения, в котором усиливаются или ослабляют я и коммутируются. С второго выхода тракта 1 сигнал через кзммутатор 17 аналог цифра поступает на второй вход оконечного усилителя R. Дсполиительная нагрузка !3 через перв и 14 н второй 15 коммутаторы подсоединена к выходам оконечного усилителя 8, что обеспечивает низкое значение выхоцного (коллекторной цепи) сопротивления усилителя и неискаженное усиление сигналов в шчроком спектре частот, Режим по постоянном; -,îêó усилителя 8 задает регулируемый исто ник 16 тока, С выходон усилителя сигнал поступает на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ 7, обеспечивая вертикальную развертку исследуемого сиг-, нала.

Временная развертка исследуемого сигнала формируется трактом 4 горизонтального отклонения луча. Синхронизация колебаний линейно изменяющегося (развертываюшегс) напряжения осуществляется исследуемым сигналом, поступающим на первый вход тракта 4 горизонталь ного отклонения луча. С первого и второго выхсдов тракта 4 линейно изменяющееся напряжение и синхронные с ним прямоугольные импульсы упра".ëåíèÿ яркостью луча поступакт на горизоíтально отклоняющие пластины и модулятор ЭЛТ 7, Так, в режиме работы "Аналогсвый" формируется изображение исследуемого сигнала на экра не ЭЛТ 7 .

25589 6

В режиме работы "Цифровой" на выходе переключателя 9 рода работы устанавливается сигнал, который обеспечивает:

5 отключение дополнительной нагрузки 13 о r выходов оконечного усилителя 8

1 подключение источника 12 питания к цифровому преобра эователю б; усиление и передачу через тракт 4 горизонтального отклонения луча линейно и.-,.еняюшег ося напвяжения с цифр ов ог о преобразователя 6;

1э соединение сигна ь«i х шин пре .бразователя 6 с цр,гимн блоками; откл оч ние посре,cтвом ком;мутаторе 17 а«.лог - цифра вторс гб вь хода тракта вертикального отклонения и

;-О подключен::- в"срого выхода цифрового и — еобраэовате-я 6 к второму вхсду оконечного усилителз 8; и.;еньшение тока регулируемого источника 16 тока.

25 Ис ледуемый сигнал с второго выхода тракта 1 вертикального отклонения через вто»сй коммутатор 10 пос— тупает на первый вход цифрового преобразовате.,я 6, В нэ леднем происходит î образова нпе исследуемого сигнала в цифровс ". Kop его запоминание и ооратное преобразование кода в аналоговый c, ãûàë. Пре бра зованный исследу мый сигла 1 с втсрогс выхода цифрового преобразователя 6 через

35 коммутатор 17 аналог — цифра поступает на втсрой вход скс.нечного усил .теля 8. Верхи я : раница спектра частот преобразованного сигнала обычно на один — даа порядка меньше верхней границы спектра частот сигнала, поступаюшего на второй вход оконечногс усилителя 8 в режиме работы

"Аналоговый". Это позволяет исполь45 эовать усилитель 8 в более экономичном режиме работы, который достигается эа счет отключения дополнительной нагрузки 13 от выходов усилителя и уменьшения тока регулируемого источника 16 тока.

Отключение дополнительной нагрузки

13 приводит к возрастанию ныходных (в коллекторной цепи) сопротивлений оконечного усилителя 8. При этом зна55 чение тоса на выходе источника 16 уменьшается и устанавливается таким

1 чтобы напряжения на выходах усилителя (относительно общей шины) были равны напряжениям на этих выхо1525589 дах при подключенной дополнительной нагрузке 13, т.е. как и при работе в режиме "Аналоговый". Это обеспечивает идентичность амплитудных характеристик (размаха сигнала) усилителя в обоих режимах работы осциллографа.

Увеличение сопротивления нагрузки усилителя и уменьшение постоянногои переменного токов, протекающих через усилитель, вызывает уменьшение рассеиваемой в нем мощности и ее колебаний. Одновременно это приводит к возрастанию коэффициента усиления по напряжению, т.е. увеличению чувствительности к входным исследуемым сигналам.

Временная развертка исследуемого сигнала в режиме работы "Цифровой" осуществляется линейно изменяющимся напряжением, поступающим с первого выхода цифрового преобразователя 6 через первый коммутатор 5 сигнальной цепи на второй вход тракта 4 горизонтального отклонения луча. При этом команда, поступающая с переключателя

9 на третий вход тракта 4, обеспечивает усиление и передачу этого сигнала на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ 7.

15

25

Формула изoбpe;"åíèÿ

40

Аналого-цифровой осциллограф, содержащий тракт вертикального отклонения луча, первый и второй входы которого соединены с сигнальными шинами, первый выход — с первым входом тракта горизонтального отклонения луча, второй вход которого через первый коммутатор сигнальной цепи подключен к первому выходу цифрового преобразователя, первый и второй выходы— соответственно к горизонтально отклоняюшим пластинам и модулятору ЭЛТ, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходами оконечного усилителя, выход переключателя рода работы соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов сигнальных цепей и коммутатора источника питания, выходы которого подключены к шинам питания цифрового преобразователя, а входы — к выходам источника питания, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления при одновременном повышении чувствительности ic входным сигналам, в него введены коммутатор анапог — цифра, третий коммутатор сигнальной цепи, первый и второй коммутаторы нагрузки, регулируемый источник тока и дополнительная нагрузка, первый вход которой соединен с выходом источника питания и первым входом оконечного усилителя, второй и третий входы соответственно с выхода.;и первого и второго коммутаторов нагрузки, сигнал ные входы ко горых соединены с выходами оконечного уси..нтеля, управляющие входы — между собой, с выходом переключатся рода работы и угравляющими входами регулируемого источника тока и коммута тора аналог цифра, выход которого соединен с втооым входом оконечного усилителя, первый сигнальный вход — с вторым выходом тракта вертикального отклонения луча и сигнальным входом второго коммутатора сигнальной цепи, выход которого подключен к первому входy цифрового преобразователя, второй выход цифровогп преобразователя соединен с вторым сигнальным входом коммутатора аналог — цифра, второй вход — o выходом третьего коммутатора сигнальной цепи, сигнальный вход котор го подключен к третьему выходу тракта горизонтального отклонения. луча, четвертый выход которого соединен с третьим в:содом тракта вертикального отклонения луча, третий вход — с управляющим входом третьего коммутатора сиг.,альной цепи и входом регулируемого источника тока, выход которого подключен к третьему входу оконечного усилителя, выходы источника питания соединены с шинами питания всех блоков, кроме цифрового пр еобр -з зоват ел я .

1525589

Редактор М. Петрова

Заказ 7217/39 Тираж 714 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Cb

Составитель В. Григорьевский

Техред М.Дидык Корректор 0 ° Кга вцова