Осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям амплитудных характеристик. Осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов 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 импульсов 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, пятого резистора связи 33 и шестого резистора связи 34. В устройстве обеспечена возможность измерения величины Rx по двухкаскадному варианту, при этом используются каскады из разных сегментов, а также возможность измерения величины Rx по четырехкаскадному варианту, при использовании двух двухкаскадных измерителей, взаимодействующих в режимах взаимной компенсации нежелательных воздействий источников опорных напряжений на входных клеммах измерителя. Выведены соотношения, обеспечивающие выполнение условий взаимной компенсации. Техническим результатом является повышение точности и достоверности амплитудных измерений. 1 табл., 5 ил.
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.
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].
Недостатком измерителя является появление ошибок амплитудных измерений вследствие:
- зависимости погрешности амплитудных измерений от величины активной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов (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.
Таким образом, применение данной схемы измерителя может быть эффективным либо при известной и постоянной величине Rx, либо при Rx<<Rвх.
- 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);
- влияния источников опорных напряжений на источник исследуемых сигналов;
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.
- невозможности расчета энергетических характеристик исследуемых сигналов, так как для данных расчетов наряду с информацией об амплитуде исследуемых сигналов необходима информация о величине Rx.
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].
Данный измеритель обеспечивает:
- проведение измерений величины Rx на любом участке исследуемого периодического цифрового сигнала компенсационным способом вследствие неидентичности условий во входных цепях измерителя для каждой из пар источников опорных напряжений;
- уменьшение влияния изменений величины Rx на погрешность амплитудных измерений вследствие учета данных изменений при проведении вычислений по выведенным соотношениям;
- возможность расчета энергетических характеристик исследуемых сигналов на основании данных амплитудных измерений и измерений величины 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.
Данное влияние обусловлено тем, что двухкаскадная схема измерителя может обеспечить только одностороннюю компенсацию воздействий разностей падений напряжений двух пар опорных источников напряжения.
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.
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.
Целью предлагаемого изобретения по опубликованной заявке №2012113266 от 30.03.2012 г. является повышение точности и достоверности амплитудных измерений вследствие устранения влияния источников опорных напряжений на источник исследуемых сигналов при измерениях величины Rx.
Поставленная цель достигается тем, что осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов по опубликованной заявке на изобретение №2012113266 от 30.03.2012 г., 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 [4].
Данный измеритель обеспечивает:
- проведение измерений величины Rx на любом участке исследуемого периодического (повторяющегося) цифрового сигнала при полном устранении нежелательных воздействий источников опорных напряжений на выход исследуемого устройства;
- возможность раздельной, независимой регулировки режимов измерения и эмулирования воздействий на исследуемое устройство, при совмещении этих режимов в реальном времени.
Недостатком данного измерителя является появление ошибок амплитудных измерений вследствие наличия в контуре прохождения исследуемого сигнала Ux на вход осциллографа цепочки из четырех последовательно соединенных источников опорных напряжений, что приводит к увеличению паразитных емкостей и индуктивностей входных цепей измерителя и, соответственно, снижает точность и достоверность амплитудных измерений.
Целью предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности амплитудных измерений вследствие исключения из контура прохождения исследуемого сигнала Ux на вход осциллографа последовательно включенных цепей источников опорных напряжений и, соответственно, уменьшения паразитных емкостей и индуктивностей входных цепей измерителя. Наряду с этим, при использовании в составе измерителя стандартных средств измерения (ССИ), отпадает необходимость в наличии у них изолированных или дифференциальных входов, что существенно расширяет перечень стандартных широкополосных осциллографов, которые могут быть использованы в составе измерителя.
Поставленная цель достигается тем, что осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов, содержащий осциллограф, первый выход которого подключен 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 генератора импульсов зон соединен с третьим выходом блока управления, первый выход которого связан с третьим входом формирователя 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, а первый и второй входы - к первым выходам первого и второго источников опорного напряжения, вторые выходы которых соединены со входами измерителя разности напряжений, а входы - со 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, 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 первый вывод третьего резистора связи соединен с первым выводом третьего конденсатора связи и выходом четвертого переключателя, при этом второй вывод четвертого конденсатора связи соединен со второй входной 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, снабжен пятым и шестым резисторами связи, при этом второй вывод первого конденсатора связи присоединен к первому выводу шестого резистора связи, второй вывод которого соединен с первым входом осциллографа и первым выводом пятого резистора связи, второй вывод которого соединен с первой входной клеммой измерителя и вторыми выводами третьего и четвертого резисторов связи, а второй вход осциллографа соединен со второй входной клеммой измерителя.
Техническая сущность предлагаемого решения.
Присоединение второй (общей) клеммы измерителя ко второму (общему) входу осциллографа исключает из контура прохождения исследуемого сигнала Ux на вход осциллографа цепочку из четырех последовательно соединенных источников опорных напряжений, что обеспечивает уменьшение паразитных емкостей и индуктивностей входной цепи измерителя и, соответственно, повышает точность и достоверность амплитудных измерений.
Разделение четырех последовательно соединенных источников опорных напряжений на два сегмента, в каждый из которых входит по два последовательно соединенных источника опорных напряжений и которые подключены, соответственно, к первой (сигнальной) клемме измерителя и первому (сигнальному) входу осциллографа и взаимодействуют через резистор связи, включенный в разрыв линии связи между первой входной клеммой измерителя и первым входом осциллографа, обеспечивает возможность измерения величины Rx по двухкаскадному варианту, при этом используются каскады из разных сегментов, а также возможность измерения величины Rx по четырехкаскадному варианту, при использовании двух двухкаскадных измерителей, взаимодействующих в режимах взаимной компенсации нежелательных воздействий источников опорных напряжений на входных клеммах измерителя. Выведены соотношения, обеспечивающие выполнение условий взаимной компенсации.
Положительный эффект у предлагаемого устройства возникает вследствие уменьшения паразитных емкостей и индуктивностей входной цепи измерителя, что обеспечивает повышение точности амплитудных измерений, а также вследствие того, что объединение общих выводов измерителя и осциллографа позволяет использовать в составе измерителя стандартные средства измерений (например, широкополосные стробоскопические осциллографы), не имеющие изолированных или дифференциальных входов, то есть возникают новые «сверхсуммарные» свойства, помимо обусловленных известными свойствами прототипа.
Предложенная совокупность признаков не обнаружена в известной литературе, поэтому удовлетворяет критериям «новизны».
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.
Принцип действия измерителя поясняется Фиг.1, 2, 3…5, где изображены:
- на Фиг.1 - блок-схема устройства;
- на Фиг.2 - эквивалентные схемы цепей на входе измерителя;
- на Фиг.3…5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.
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 импульсов 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, пятого резистора связи 33 и шестого резистора связи 34.
Устройство работает следующим образом (Фиг.1). Исследуемый периодический (повторяющийся) цифровой сигнал Ux поступает на вход осциллографа 1 (в дальнейшем рассматриваются цифровые системы передачи информации). Предполагается, что внутренние сопротивления Ri источников опорных напряжений 2,3; 14,15; 21,22; 27,28 много меньше сопротивлений R19, R20, R26, R32, R33, R34. Сопротивление R20 включает в себя активную составляющую входного сопротивления осциллографа 1. Величины сопротивлений R19, R20, R26, R32, R33, R34 в диапазоне изменений уровней исследуемых сигналов Ux считаются постоянными. Выбор величин конденсаторов связи С13, С18, С25, С31 производится из условий неискаженной передачи формы исследуемого сигнала Ux на вход осциллографа 1. Исключение последовательно соединенных источников опорных напряжений 2,3; 14,15; 21,22; 27,28, переключателей 4, 16, 23, 29 из контура прохождения исследуемого сигнала Ux на вход осциллографа 1 обеспечивает, в сочетании с конденсаторами связи С13, С18, С25, С31, малые искажения исследуемых сигналов в области высоких частот вследствие малых значений паразитной емкости и индуктивности входной цепи измерителя. 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.
В случае если входная часть измерителя реализована в виде выносного пробника, то в конструкцию пробника из указанных элементов могут входить лишь резисторы связи R19, R20, R26, R32, R33, R34, малогабаритные конденсаторы (конструктивные емкости), устройство преобразования входного сигнала (например, смеситель стробоскопического осциллографа).
Эквивалентное входное сопротивление измерителя (активная составляющая) равно:
Коэффициент деления напряжения исследуемого сигнала Ux на входе осциллографа:
Определение активной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов Ux (текущих значений в выбранные моменты времени) производится следующим образом.
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.
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.
Измерение величины Rx может проводиться при использовании двух, трех или четырех каскадов в различных сочетаниях.
Ниже приведены выведенные соотношения для ряда различных сочетаний используемых каскадов.
Выведенное соотношение для расчета Rx при Е1′, Е3′≠0; Е2′, Е4′=0:
Выведенное соотношение для расчета Rx при Е2′, E4′≠0; Е′1, Е3′=0:
Выведенное соотношение для расчета Rx, при Е2′, Е3′≠0; Е1′, Е4′=0:
Выведенное соотношение для расчета Rx, при Е1′, Е4′≠0; Е2′, Е3′=0:
Величина Rx является частью активного выходного сопротивления источника исследуемых сигналов - Rист., измеряемого на постоянном токе. На установившихся участках исследуемого сигнала Rx --> Rист.
При определении Rx величины Е1′, Е2′, Е3′, Е4′ измеряются измерителями разностей напряжений 5, 17, 24, 30, а величины R19, R20, R26, R32, R33, R34 известны.
Аналогично производится определение величины Rx в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов Ux в любой момент времени, в соответствии с участком выбранном на изображении сигнала Ux, см. (Фиг.3).
Измеренные значения величины Rx (Rx13, Rx24, Rx14, Rx23), 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′).
Детально процедура измерения величины Rx и требования к соотношению величин Е1′, Е2′, Е3′, Е4′ будут рассмотрены ниже.
Для вывода основных зависимостей рассмотрим упрощенные эквивалентные схемы цепей на входе измерителя (Фиг.2).
Соответственно можно записать соотношения:
где Uo1′, Uo2′, Uo3′, Uo4′ - разности падений напряжений на резисторе связи R20 (на входе осциллографа 1);
Ux1′, Ux2′, Ux3′, Ux4′ - разности падений напряжений на выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов (на входных клеммах измерителя);
UR331′, UR332′, UR333′, UR334′ - разности падений напряжений на резисторе связи R33.
Изображение исследуемого сигнала на экране осциллографа 1 смещается по оси амплитуд пропорционально величинам разностей падений напряжений Uo1′, Uo2′, Uo3′, Uo4′.
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 (7) следует:
Uo1′+Uo2′+Uo3′+Uo4′=0;
и, соответственно:
Определим величины Ux1′, Ux2′, Ux3′, Ux4′ через известные величины резисторов связи R19, R20, R26, R32, R33, R34, измеряемые величины разностей напряжений опорных источников Е1′, Е2′, Е3′, Е4′ и величину Rx (см. эквивалентные схемы цепей на входе измерителя (Фиг.2)):
- где коэффициент N соответственно равен:
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:
Из рассмотрения схем цепей на входе измерителя (Фиг.2) определим разности падений напряжений Uo1′, Uo2′, Uo3′, Uo4′ на входе осциллографа через известные величины резисторов связи R19, R20, R26, R32, R33, R34, измеряемые величины разностей напряжений опорных источников Е1′, Е2′, Е3′, Е4′ и величину 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:
Рассмотрим возможные варианты работы четырехкаскадной схемы измерителя при измерениях величины Rx, когда используются два каскада:
- вариант, когда используется первый и третий каскады, соответственно Е2′ и Е4′ равны нулю:
Подставляя соотношения (15), (17) в уравнение (20) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (3);
- вариант, когда используются второй и четвертый каскады, соответственно Е1′ и Е3′ равны нулю:
Подставляя соотношения (16), (18) в уравнение (21) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (4);
- вариант, когда используются второй и третий каскады, соответственно Е1′ и Е4′ равны нулю:
Подставляя соотношения (16), (17) в уравнение (22) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (5);
- вариант, когда используются первый и четвертый каскады, соответственно Е2′ и Е3′ равны нулю:
Подставляя соотношения (15), (18) в уравнение (23) и решая его относительно Rx, получаем соотношение (6).
При работе измерителя в двухкаскадном варианте, при измерениях величины Rx, поочередно используются первый, третий; второй, четвертый; второй, третий; первый, четвертый каскады.
Расчет величин Rx13, Rx24, Rx23, Rx14 производится в соответствии с соотношениями (3)…(6). При определении величин Rx13, Rx24, Rx23, Rx14 величины Uo13′, Uo24′, Uo23′, Uo14′ устанавливаются равными 0 визуально по экрану осциллографа 1 или по совпадению меток импульсов зон с помощью индикатора равенства напряжений 11.
В П.1…4, 5…8 табл.1 в качестве примеров приведены результаты расчетов при измерениях величины Rx при R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм.
Из рассмотрения результатов измерений следует, что исследуемое устройство находится под результирующим воздействием разностей падений напряжений Ux′ (Ux13′, Ux24′, Ux23′, Ux14′), что может нарушать работу исследуемого устройства и снижать достоверность и точность измерений.
| Таблица 1 | ||||||
| U,E,R\nn | Формула (№ xxx) | 1 | 2 | 3 | 4 | Примечание |
| Uo′,V | 19 (87) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Uo2′,V | 16 (84) | 0 | 0 | 0.509804 | 0.5105566 | |
| Uo1′,V | 15 (83) | -0.254902 | -0.2552783 | 0 | 0 | |
| Uo3′,V | 17 (85) | 0.254902 | 0.2552783 | 0 | 0 | |
| Uo4′,V | 18 (86) | 0 | 0 | -0.509804 | -0.5105566 | |
| E2′,V | 0 | 0 | 1 | 1 | ||
| E1′,V | -1 | -1 | 0 | 0 | ||
| E3′,V | 13 | 12.09091 | 0 | 0 | ||
| E4′,V | 0 | 0 | -13 | -12.09091 | ||
| Е3′/Е1′ | -13 | -12.09091 | - | - | ||
| E4′/E2′ | - | - | -13 | -12.09091 | ||
| Ux2′,V | 10 (78) | 0 | 0 | 3.921569 E-02 | 4.222649 E-02 | |
| Ux1′,V | 9 (77) | -1.960784 E-02 | -2.111324 E-02 | 0 | 0 | |
| Ux3′,V | 11 (79) | 1.019608 | 1.021113 | 0 | 0 | |
| Ux4′,V | 12 (80) | 0 | 0 | -2.039216 | -2.042227 | |
| Ux13′,V | 1 | 1 | 0 | 0 | ||
| Ux24′,V | 0 | 0 | -2 | -2 | ||
| Ux′,V | 14 (82) | 1 | 1 | -2 | -2 | |
| Rx13, kOm | 3 (73) | 100 | 110 | - | - | |
| Rx24, kOm | 4 (74) | - | - | 100 | 110 |
Рассмотрим два варианта работы измерителя в режиме измерений величины Rx, когда используются четыре каскада.
При работе измерителя в четырехкаскадном варианте, при измерениях величины Rx, имеем синхронную работу двух двухкаскадных измерителей, работающих в противофазе (с точки зрения воздействия на исследуемое устройства), с целью исключения нежелательного результирующего воздействия разностей падений напряжений Ux1′, Ux2′, Ux3′, Ux4′, на исследуемое устройство. Так как общие выводы измерителя и осциллографа соединены, то цепь прохождения исследуемого сигнала Ux на вход осциллографа (Фиг.2е) имеет минимальные паразитные параметры (Lпар., Спар.), а также появляется возможность использовать в составе измерителя стандартные быстродействующие осциллографы, не имеющие изолированных или дифференциальных входов.
| Таблица 1 - продолжение | ||||||
| U,E,R\nn | Формула (№ xxx) | 5 | 6 | 7 | 8 | Примечание |
| Uo′,V | 19 (87) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Uo2′,V | 16 (84) | 0.254902 | 0.2552783 | 0 | 0 | |
| Uo1′,V | 15 (83) | 0 | 0 | 0.254902 | 0.2552783 | |
| Uo3′,V | 17 (85) | -0.254902 | -0.2552783 | 0 | 0 | |
| Uo4′,V | 18 (86) | 0 | 0 | -0.254902 | -0.2552783 | |
| E2′,V | 0.5 | 0.5 | 0 | 0 | ||
| E1′,V | 0 | 0 | 1 | 1 | ||
| E3′,V | -13 | -12.09091 | 0 | 0 | ||
| E4′,V | 0 | 0 | -6.5 | -6.045455 | ||
| E3′/E2′ | -26 | -24.18182 | - | - | ||
| E4′/E1′ | - | - | -6.5 | -6.045455 | ||
| Ux2′,V | 10 (78) | 1.960784 E-02 | 2.111324 E-02 | 0 | 0 | |
| Ux1′,V | 9 (77) | 0 | 0 | 1.960784 E-02 | 2.111324 E-02 | |
| Ux3′,V | 11 (79) | -1.019608 | -1.021113 | 0 | 0 | |
| Ux4′,V | 12 (80) | 0 | 0 | -1.019608 | -1.021113 | |
| Ux14′,V | 0 | 0 | -1 | -1 | ||
| Ux23′,V | -1 | -1 | 0 | 0 | ||
| Ux′,V | 14 (82) | -1 | -1 | -1 | -1 | |
| Rx23 kOm | 5 (75) | 100 | 110 | - | - | |
| Rx14 kOm | 6 (76) | - | - | 100 | 110 |
Рассмотрим первый вариант работы измерителя в четырехкаскадном варианте, соответственно можно записать соотношения:
Подставляя соотношения (9), (10), (11), (12) в уравнение (24) и проведя преобразования, получаем соотношение (25):
Соотношения 
и 
определяются в процессе измерения величин Rx13 и Rx24 [см. соотношения (3) и (4)], поэтому, после проведения вычислений в соответствии с соотношением (25), возможно определить значение соотношения 
.
Устанавливая в процессе проведения измерений абсолютное значение одной из величин Е1′, Е2′ Е3′, Е4′, возможно, при соблюдении установленных соотношений 
, 
, 
, установить абсолютные значения остальных величин.
При необходимости производится несколько итераций по уточнению величины Rx и, соответственно, уточнению соотношений величин Е1′, Е2′, Е3′, Е4′.
Постепенное увеличение абсолютных значений величин Е1′, Е2′, Е3′, Е4′ обеспечивает минимизацию возможных нежелательных результирующих воздействий разностей падений напряжений Ux1′, Ux2′, Ux3′, Ux4′ на исследуемое устройство на этапе уточнения величины Rx.
Определим связь между соотношениями 
, 
, при проведении измерений величины Rx в четырехкаскадном варианте.
При синхронной работе двух двухкаскадных измерителей производится определение величин Rx13 и Rx24 на контролируемом участке исследуемого сигнала в соответствии с соотношениями (3) и (4). Результаты измерений каждого из двухкаскадных измерителей должны быть равны - Rx13=Rx24. Соответственно после преобразований соотношений (3) и (4) получаем выражение, определяющее взаимосвязь соотношений 
и 
, вне зависимости от величины Rx:
При установке абсолютных значений величин Е1′, Е2′, Е3′, Е4′, при проведении измерений величины Rx, взаимосвязь соотношений 
и 
должна соответствовать выражению (26).
В п.9, 10 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при проведении измерений величин Rx при R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм.
Рассмотрим второй вариант работы измерителя в четырехкаскадном варианте, соответственно можно записать соотношения:
Подставляя соотношения (9), (10), (11), (12) в уравнение (27) и проведя преобразования, получаем соотношение (28):
Соотношения 
и 
определяются в процессе измерения величин Rx14 и Rx23 [см. соотношения (5) и (6)], поэтому, после проведения вычислений в соответствии с соотношением (28), возможно определить значение 
.
Устанавливая в процессе проведения измерений абсолютное значение одной из величин Е1′, Е2′, Е3′, Е4′, возможно, при соблюдении установленных соотношений 
, 
, 
, установить абсолютные значения остальных величин.
При необходимости производится несколько итераций по уточнению величины Rx и, соответственно, уточнению соотношений величин Е1′, Е2′, Е3′, Е4′.
Постепенное увеличение абсолютных значений величин Е1′, Е2′, Е3′, Е4′ обеспечивает минимизацию возможных нежелательных результирующих воздействий разностей падений напряжений Ux1′, Ux2′, Ux3′, Ux4′ на исследуемое устройство на этапе уточнения величины Rx.
Определим связь между соотношениями 
и 
при проведении измерении величины Rx в четырехкаскадном варианте.
При синхронной работе двух двухкаскадных измерителей производится определение величин Rx14h Rx23 на контролируемом участке исследуемого сигнала в соответствии с соотношениями (5) и (6). Результаты измерений каждого из двухкаскадных измерителей должны быть равны - Rx14=Rx23. Соответственно после преобразований соотношений (5) и (6) получаем выражение, определяющее взаимосвязь соотношений 
и 
, вне зависимости от величины Rx:
При установке абсолютных значений величин Е1′, Е2′, Е3′, Е4′, при проведении измерений величины Rx, взаимосвязь соотношений 
и 
должна соответствовать выражению (29).
В п.11, 12 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при проведении измерений величин Rx при R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм.
Амплитудные измерения исследуемых сигналов проводятся следующим образом. Исследуемый сигнал с помощью органов управления осциллографа 1 выводится на экран (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.
Рассмотрим ряд вариантов амплитудных измерений, когда воздействие разностей 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, вне зависимости от величины Rx.
Первый вариант амплитудных измерений - примем что Е2′=0, Е4′=0; соответственно Uo2′, Uo4′ и Ux2′, Uo4′ также равны нулю.
Из рассмотрения эквивалентных схем на входе измерителя (Фиг.2) следует:
| Таблица 1 - продолжение | ||||||
| U,E,R\nn | Формула (№ xxx) | 9 | 10 | 11 | 12 | Примечание |
| Uo′,V | 19 (87) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Uo2′,V | 16 (84) | 0.254902 | 0.2552783 | 0.254902 | 0.2552783 | |
| Uo1′,V | 15 (83) | -0.254902 | -0.2552783 | -0.254902 | -0.2552783 | |
| Uo3′,V | 17 (85) | 0.254902 | 0.2552783 | -0.254902 | -0.2552783 | |
| Uo4′,V | 18 (86) | -0.254902 | -0.2552783 | 0.254902 | 0.2552783 | |
| E2′,V | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| E1′,V | -1 | -1 | -1 | -1 | ||
| E3′,V | 13 | 12.09091 | -13 | -12.09091 | ||
| E4′,V | -6.5 | -6.045455 | 6.5 | 6.045455 | ||
| Е3′/Е1′ | -13 | -12.09091 | - | - | ||
| E4′/E2′ | -13 | -12.09091 | - | - | ||
| E3′/E2′ | - | - | -26 | -24.18182 | ||
| Е4′/Е1′ | - | - | -6.5 | -6.045455 | ||
| E1′/E2′ | 25,28 (88, 90) | -2 | -2 | -2 | -2 | |
| Ux2′,V | 10 (78) | 1.960784 E-02 | 2.111324 E-02 | 1.960784 E-02 | 2.111324 E-02 | |
| Ux1′,V | 9 (77) | -1.960784 E-02 | -2.111324-E-02 | -1.960784-E-02 | -2.111324 E-02 | |
| Ux3′,V | 11 (79) | 1.019608 | 1.021113 | -1.019608 | -1.021113 | |
| Ux4′,V | 12 (80) | -1.019608 | -1.021113 | 1.019608 | 1.021113 | |
| Ux13′,V | 1 | 1 | - | - | ||
| Ux24′,V | -1 | -1 | - | - | ||
| Ux14′,V | - | - | 1 | 1 | ||
| Ux23′,V | - | - | -1 | -1 | ||
| Ux′,V | 14 (82) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Rx13, kOm | 3 (73) | 100 | 110 | - | - | |
| Rx24, kOm | 4 (74) | 100 | 110 | - | - | |
| Rx23 kOm | 5 (75) | - | - | 100 | 110 | |
| Rx14 kOm | 6 (76) | - | - | 100 | 110 |
После подстановки в соотношения (30), (31) выражений (9), (11); (15), (17) и преобразований получаем:
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 (32). После совмещения меток зон производится определение амплитуды исследуемого сигнала Ux в соответствии с соотношением (33), с учетом коэффициента деления напряжения исследуемого сигнала Ux на входе осциллографа Ux=Kдел.Uo′ (см. соотношение 2), при этом исключается влияние источников опорного напряжения на исследуемое устройство (Ux′=0).
В соотношениях (32), (33) величины R19, R20, R26, R33, R34 известны, а величины Е1′, Е3′ измеряются измерителями разностей напряжений 5, 24.
В п.13, 14 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуды исследуемого сигнала Ux=3B (Ux=Kдел.Uo′). Расчеты произведены с учетом соотношений (32), (33) для двух значений Rx - 15 кОм и 100 кОм, при R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм.
Если при проведении амплитудных измерений требуется установить определенное значение величины Uo′, при исключении воздействия разностей напряжений опорных источников Е1′, Е3′ на исследуемое устройство (Ux′=0), установка величин Е1′, Е3′ производится в соответствии с преобразованными соотношениями (32), (33):
Данный вариант амплитудных измерений может использоваться для установки граничных значений, при исследовании сигналов с изменяющейся амплитудой, а также для калибровки амплитудной шкалы осциллографа.
Задаваясь величиной Uo′, определяем, в соответствии с соотношениями (34), (35), величины Е1′, Е3′.
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).
В п.15, 16 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях при Uo′=3.5B. Расчеты произведены с учетом соотношений (40), (41) для двух значений Rx - 15 кОм и 100 кОм, при R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм.
Второй вариант амплитудных измерений - примем что E1′=0, Е3′=0; соответственно Uo1′, Uo3′ и Ux1′, Uo3′ также равны нулю.
Из рассмотрения эквивалентных схем на входе измерителя (Фиг.2) следует:
| Таблица 1 - продолжение | ||||||
| U,E,R\nn | Формула (№ xxx) | 13 | 14 | 15 | 16 | Примечание |
| Uo′,V | 19 (87) | 0.75 | 0.75 | 3.5 | 3.5 | |
| Ux,V | 3 | 3 | 14 | 14 | ||
| Uo2′,V | 16 (84) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Uo1′,V | 15 (83) | 0.7527011 | 0.7647059 | 3.512605 | 3.568627 | |
| Uo3′,V | 17 (85) | -2.70108 E-03 | -1.470588 E-02 | -1.260504 E-02 | -6.862745 E-02 | |
| Uo4′,V | 18 (86) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| E2′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| E1′,V | 3 | 3 | 14 | 14 | ||
| E3′,V | -0.75 | -0.75 | -3.5 | -3.5 | ||
| E4′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| Ux2′,V | 10 (78) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Ux1′,V | 9 (77) | 1.080432 E-02 | 5.882353 E-02 | 5.042017 E-02 | 0.2745098 | |
| Ux3′,V | 11 (79) | -1.080432 E-02 | -5.882353 E-02 | -5.042017 E-02 | -0.2745098 | |
| Ux4′,V | 12 (80) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Ux13′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| Ux24′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| Ux′,V | 14 (82) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Rx, kOm | 15 | 100 | 15 | 100 |
После подстановки в соотношения (36), (37) выражений (10), (12); (16), (18) и преобразований получаем:
Таким образом, изменение разностей напряжений Е2′, Е4′, при проведении амплитудных измерений, производится до совмещения меток зон на контролируемых участках исследуемого сигнала Ux (Фиг.4) с соблюдением соотношения (38). После совмещения меток зон производится определение амплитуды исследуемого сигнала Ux в соответствии с соотношением (39), с учетом коэффициента деления напряжения исследуемого сигнала Ux на входе осциллографа Ux=Kдел.Uo′ (см. соотношение 2), при этом исключается влияние источников опорного напряжения на исследуемое устройство (Ux′=0).
В соотношениях (38), (39) величины R19, R20, R26, R32, R33, R34 известны, а величины Е2′, Е4′ измеряются измерителями разностей напряжений 17, 30.
В п.17, 18 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуды исследуемого сигнала Ux=6B (Ux=Kдел.Uo′). Расчеты произведены с учетом соотношений (38), (39) для двух значений Rx - 15 кОм и 100 кОм, при R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм.
Если при проведении амплитудных измерений требуется установить определенное значение величины Uo′, при исключении воздействия разностей напряжений опорных источников Е2′, Е4′ на исследуемое устройство (Ux′=0), установка величин Е2′, Е4′ производится в соответствии с преобразованными соотношениями (38), (39):
Данный вариант амплитудных измерений может использоваться для установки граничных значений, при исследовании сигналов с изменяющейся амплитудой, а также для калибровки амплитудной шкалы осциллографа.
Задаваясь величиной Uo′, определяем, в соответствии с соотношениями (40), (41), величины Е2′, Е4′.
После установки расчетных значений величин Е2′, Е4′ 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).
В п.19, 20 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях при Uo′=3.5B. Расчеты произведены с учетом соотношений (40), (41) для двух значений Rx - 15 кОм и 100 кОм, при R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм.
Третий вариант амплитудных измерений - примем что Е1′=0, Е4′=0; соответственно Uo1′, Uo4′ и Ux1′, Uo4′ также равны нулю.
Из рассмотрения эквивалентных схем на входе измерителя (Фиг.2) следует:
| Таблица 1 - продолжение | ||||||
| U,E,R\nn | Формула (№ xxx) | 17 | 18 | 19 | 20 | Примечание |
| Uo′,V | 19 (87) | 1.5 | 1.5 | 3.5 | 3.5 | |
| Ux,V | 6 | 6 | 14 | 14 | ||
| Uo2′,V | 16 (84) | 1.505402 | 1.529412 | 3.512605 | 3.568627 | |
| Uo1′,V | 15 (83) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Uo3′,V | 17 (85) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Uo4′,V | 18 (86) | -5.402161 E-03 | -2.941176 E-02 | -1.260504 E-02 | -6.862745 E-02 | |
| E2′,V | 3 | 3 | 7 | 7 | ||
| E1′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| E3′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| E4′,V | -0.75 | -0.75 | -1.75 | -1.75 | ||
| Ux2′,V | 10 (78) | 2.160864 E-02 | 0.1176471 | 5.042017 E-02 | 0.2745098 | |
| Ux1′,V | 9 (77) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Ux3′,V | 11 (79) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Ux4′,V | 12 (80) | -2.160864 E-02 | -0.1176471 | -5.042017 E-02 | -0.2745098 | |
| Ux13′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| Ux24′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| Ux′,V | 14 (82) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Rx, kOm | 15 | 100 | 15 | 100 |
После подстановки в соотношения (42), (43) выражений (10), (11); (16), (17) и преобразований получаем:
Таким образом, изменение разностей напряжений Е2′, Е4′, при проведении амплитудных измерений, производится до совмещения меток зон на контролируемых участках исследуемого сигнала Ux (Фиг.4) с соблюдением соотношения (44). После совмещения меток зон производится определение амплитуды исследуемого сигнала Ux в соответствии с соотношением (45), с учетом коэффициента деления напряжения исследуемого сигнала Ux на входе осциллографа Ux=Kдел.Uo′ (см. соотношение 2), при этом исключается влияние источников опорного напряжения на исследуемое устройство (Ux′=0).
В соотношениях (44), (45) величины R19, R20, R26, R33, R34 известны, а величины Е2′, Е4′ измеряются измерителями разностей напряжений 17, 24.
В п.21, 22 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуды исследуемого сигнала Ux=6B (Ux=Kдел.Uo′) Расчеты произведены с учетом соотношений (44), (45) для двух значений Rx - 15 кОм и 100 кОм, при R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм.
Если при проведении амплитудных измерений требуется установить определенное значение величины Uo′, при исключении воздействия разностей напряжений опорных источников Е2′, Е3′ на исследуемое устройство (Ux′=0), установка величин Е2′, Е3′ производится в соответствии с преобразованными соотношениями (44), (45):
Данный вариант амплитудных измерений может использоваться для установки граничных значений, при исследовании сигналов с изменяющейся амплитудой, а также для калибровки амплитудной шкалы осциллографа.
Задаваясь величиной Uo′, определяем, в соответствии с соотношениями (46), (47), величины Е2′, Е3′.
После установки расчетных значений величин Е2′, 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).
В п.23, 24 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях при Uo′=3.5B. Расчеты произведены с учетом соотношений (46), (47) для двух значений Rx - 15 кОм и 100 кОм, при R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм.
Четвертый вариант амплитудных измерений - примем что Е2′=0, Е3′=0; соответственно Uo2′, Uo3′ и Ux2′, Uo3′ также равны нулю.
Из рассмотрения эквивалентных схем на входе измерителя (Фиг.2) следует:
| Таблица 1 - продолжение | ||||||
| U,E,R\nn | Формула (№ xxx) | 21 | 22 | 23 | 24 | Примечание |
| Uo′,V | 19 (87) | 1.5 | 1.5 | 3.5 | 3.5 | |
| Ux,V | 6 | 6 | 14 | 14 | ||
| Uo2′,V | 16 (84) | 1.505402 | 1.529412 | 3.512605 | 3.568627 | |
| Uo1′,V | 15 (83) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Uo3′,V | 17 (85) | -5.402161 E-02 | -2.941176 E-02 | -1.260504 E-02 | -6.862745 E-02 | |
| Uo4′,V | 18 (86) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| E2′,V | 3 | 3 | 7 | 7 | ||
| E1′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| E3′,V | -1.5 | -1.5 | -3.5 | -3.5 | ||
| E4′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| Ux2′,V | 10 (78) | 2.160864 E-02 | 0.1176471 | 5.042017 E-02 | 0.2745098 | |
| Ux1′,V | 9 (77) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Ux3′,V | 11 (79) | -2.160864 E-02 | -0.1176471 | -5.042017 E-02 | -0.2745098 | |
| Ux4′,V | 12 (80) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Ux14′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| Ux23′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| Ux′,V | 14 (82) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Rx kOm | 15 | 100 | 15 | 100 |
После подстановки в соотношения (48), (49) выражений (9), (12); (15), (18) и преобразований получаем:
Таким образом, изменение разностей напряжений Е1′, Е4′, при проведении амплитудных измерений, производится до совмещения меток зон на контролируемых участках исследуемого сигнала Ux (Фиг.4) с соблюдением соотношения (50). После совмещения меток зон производится определение амплитуды исследуемого сигнала Ux в соответствии с соотношением (51), с учетом коэффициента деления напряжения исследуемого сигнала на входе осциллографа Ux=Kдел.Uo′ (см. соотношение 2), при этом исключается влияние источников опорного напряжения на исследуемое устройство (Ux′=0).
В соотношениях (50), (51) величины R19, R20, R26, R32, R33, R34 известны, а величины Е1′, Е4′ измеряются измерителями разностей напряжений 5, 30.
В п.25, 26 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуды исследуемого сигнала Ux=3B (Ux=Kдел.Uo′). Расчеты произведены с учетом соотношений (50), (51) для двух значений Rx - 15 кОм и 100 кОм, при R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм.
Если при проведении амплитудных измерений требуется установить определенное значение величины Uo′, при исключении воздействия разностей напряжений опорных источников Е1′, Е4′ на исследуемое устройство (Ux′=0), установка величин Е1′, Е4′ производится в соответствии с преобразованными соотношениями (50), (51):
Данный вариант амплитудных измерений может использоваться для установки граничных значений, при исследовании сигналов с изменяющейся амплитудой, а также для калибровки амплитудной шкалы осциллографа.
Задаваясь величиной Uo′, определяем, в соответствии с соотношениями (52), (53), величины Е1′, Е4′.
После установки расчетных значений величин Е1′, Е4′ 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).
В п.27,28 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях при Uo′=3.5В. Расчеты произведены с учетом соотношений (52), (53) для двух значений Rx - 15 кОм и 100 кОм, при R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм.
Рассмотрим ряд вариантов амплитудных измерений, когда результирующее воздействие разностей падений напряжений Ux′ используется как средство эмулирования воздействий на исследуемое устройство, при этом два каскада во входной цепи измерителя используются для проведения амплитудных измерений и работают в режимах, исключающих их влияние на исследуемое устройство, а два других каскада используются для эмулирования воздействий на исследуемое устройство и работают в режимах, исключающих их влияние на вход осциллографа, при этом предварительно измеренная величина Rx на исследуемых участках сигнала Ux является постоянной.
Первый вариант амплитудных измерений - примем, что первый и третий каскады используются для проведения амплитудных измерений и работают в соответствии с выше описанными процедурами (см. соотношения (30)…(35)), при этом второй и четвертый каскады используются для эмулирования воздействий на исследуемое устройство.
Из рассмотрения эквивалентных схем на входе измерителя (Фиг.2) следует:
После подстановки в соотношения (54), (55) выражений (16), (18); (10), (12) и преобразований получаем:
Задаваясь величиной Ux′ определяем, в соответствии с соотношениями (56), (57), величины Е2′ и Е4′, при этом исключается воздействие разностей напряжений опорных источников Е2′, Е4′ на вход осциллографа (Uo′=0).
В соотношениях (56), (57) величины R19, R26, R32, R33, R34 известны, величина Ux′ задается, величина Rx на контролируемом участке исследуемого сигнала Ux, определяется предварительно, в соответствии с ранее выведенными соотношениями (24)…(26) или (27)…(29), а величины Е2′, Е4′ измеряются измерителями разностей напряжений 17, 30.
В п.29, 30 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуд исследуемых сигналов Ux=12B и Ux=6B (Ux=Kдел.Uo′). Расчеты произведены с учетом соотношений (30)…(35), (54)…(57) при Ux′=2B, Rx=100 кОм, R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм. Коэффициент деления исследуемого сигнала Ux на входе осциллографа Kдел.=4 (см. соотношение (2)).
| Таблица 1 - продолжение | ||||||
| U,E,R\nn | Формула (№ xxx) | 25 | 26 | 27 | 28 | Примечание |
| Uo′,V | 19 (87) | 0.75 | 0.75 | 3.5 | 3.5 | |
| Ux,V | 3 | 3 | 14 | 14 | ||
| Uo2′,V | 16 (84) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Uo1′,V | 15 (83) | 0.7527011 | 0.7647059 | 3.512605 | 3.568627 | |
| Uo3′,V | 17 (85) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Uo4′,V | 18 (86) | -2.70108 E-03 | -1.470588 E-02 | -1.260504 E-02 | -6.862745 E-02 | |
| E2′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| E1′,V | 3 | 3 | 14 | 14 | ||
| E3′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| E4′,V | -0.375 | -0.375 | -1.75 | -1.75 | ||
| Ux2′,V | 10 (78) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Ux1′,V | 9 (77) | 1.080432 E-02 | 5.882353 E-02 | 5.042017 E-02 | 0.2745098 | |
| Ux3′,V | 11 (79) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Ux4′,V | 12 (80) | -1.080432 E-02 | -5.882353 E-02 | -5.042017 E-02 | -0.2745098 | |
| Ux14′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| Ux23′,V | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| Ux′,V | 14 (82) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Rx, kOm | 15 | 100 | 15 | 100 |
Второй вариант амплитудных измерений - примем, что второй и четвертый каскады используются для проведения амплитудных измерений и работают в соответствии с выше описанными процедурами (см. соотношения (36)…(41)), при этом первый и третий каскады используются для эмулирования воздействий на исследуемое устройство.
Из рассмотрения эквивалентных схем на входе измерителя (Фиг.2) следует:
После подстановки в соотношения (58), (59) выражений (15), (17); (9), (11) и преобразований получаем:
Задаваясь величиной Ux′, определяем, в соответствии с соотношениями (60), (61), величины Е1′ и Е3′, при этом исключается воздействие разностей напряжений опорных источников Е1′, Е3′ на вход осциллографа (Uo′=0).
В соотношениях (60), (61) величины R26, R32, R33, R34 известны, величина Ux′ задается, величина Rx, на контролируемом участке исследуемого сигнала Ux, определяется предварительно, в соответствии с ранее выведенными соотношениями (24)…(26) или (27)…(29), а величины Е1′, Е3′ измеряются измерителями разностей напряжений 5, 24.
В п.31, 32 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуд исследуемых сигналов Ux=12В и Ux=6B (Ux=Kдел.Uo′). Расчеты произведены с учетом соотношений (36)…(41), (58)…(61) при Ux′=2B, Rx=100 кОм, R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм. Коэффициент деления исследуемого сигнала Ux на входе осциллографа Kдел.=4 (см. соотношение (2)).
Третий вариант амплитудных измерений - примем, что второй и третий каскады используются для проведения амплитудных измерений и работают в соответствии с выше описанными процедурами (см. соотношения (42)…(47)), при этом первый и четвертый каскады используются для эмулирования воздействий на исследуемое устройство.
Из рассмотрения эквивалентных схем на входе измерителя (Фиг.2) следует:
После подстановки в соотношения (62), (63) выражений (15), (18); (9), (12) и преобразований получаем:
Задаваясь величиной Ux′ определяем, в соответствии с соотношениями (60), (61), величины Е1′ и Е3′, при этом исключается воздействие разностей напряжений опорных источников Е1′, Е3′ на вход осциллографа (Uo′=0).
В соотношениях (60), (61) величины R26, R32, R33, R34 известны, величина Ux′ задается, величина Rx, на контролируемом участке исследуемого сигнала Ux, определяется предварительно, в соответствии с ранее выведенными соотношениями (24)…(26) или (27)…(29), а величины Е1′, Е4′ измеряются измерителями разностей напряжений 5, 30.
| Таблица 1 - продолжение | ||||||
| U,E,R\nn | Формула (№xxx) | 29 | 30 | 31 | 32 | Примечание |
| Uo′,V | 19 (87) | 3 | 1.5 | 3 | 1.5 | |
| Ux,V | 12 | 6 | 12 | 6 | ||
| Uo2′,V | 16 (84) | -0.509804 | -0.509804 | 3.058824 | 1.529412 | |
| Uo1′,V | 15 (83) | 3.058824 | 1.529412 | -0.509804 | -0.509804 | |
| Uo3′,V | 17 (85) | -5.882353 E-02 | -2.941176 E-02 | 0.509804 | 0.509804 | |
| Uo4′,V | 18 (86) | 0.509804 | 0.509804 | -5.882353 E-02 | -2.941176 E-02 | |
| E2′,V | -1 | -1 | 6 | 3 | ||
| E1′,V | 12 | 6 | -2 | -2 | ||
| E3′,V | -3 | -1.5 | 26 | 26 | ||
| E4′,V | 13 | 13 | -1.5 | -0.75 | ||
| Ux2′,V | 10 (78) | -3.921569 E-02 | -3.921569 E-02 | 0.2352941 | 0.1176471 | |
| Ux1′,V | 9 (77) | 0.2352941 | 0.1176471 | -3.921569 E-02 | -3.921569 E-02 | |
| Ux3′,V | 11 (79) | -0.2352941 | -0.1176471 | 2.039216 | 2.039216 | |
| Ux4′,V | 12 (80) | 2.039216 | 2.039216 | -0.2352941 | -0.1176471 | |
| Ux13′,V | 0 | 0 | 2 | 2 | ||
| Ux24′,V | 2 | 2 | 0 | 0 | ||
| Ux′,V | 14 (82) | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| Rx, kOm | 100 | 100 | 100 | 100 |
В п.33, 34 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуд исследуемых сигналов Ux=12B и Ux=6B (Ux=Kдел.Uo′). Расчеты произведены с учетом соотношений (42)…(47), (62)…(65) при Ux′=2B, Rx=100 кОм, R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм. Коэффициент деления исследуемого сигнала Ux на входе осциллографа Kдел.=4 (см. соотношение (2)).
Четвертый вариант амплитудных измерений - примем, что первый и четвертый каскады используются для проведения амплитудных измерений и работают в соответствии с выше описанными процедурами (см. соотношения (48)…(53)), при этом второй и третий каскады используются для эмулирования воздействий на исследуемое устройство.
Из рассмотрения эквивалентных схем на входе измерителя (Фиг.2) следует:
После подстановки в соотношения (66), (67) выражений (16), (17); (10), (11) и преобразований получаем:
Задаваясь величиной Ux′, определяем, в соответствии с соотношениями (68), (69), величины Е2′ и Е3′, при этом исключается воздействие разностей напряжений опорных источников Е2′, Е3′ на вход осциллографа (Uo′=0).
В соотношениях (68), (69) величины R19, R26, R32, R33, R34 известны, величина Ux′ задается, величина Rx, на контролируемом участке исследуемого сигнала Ux, определяется предварительно, в соответствии с ранее выведенными соотношениями (24)…(26) или (27)…(29), а величины Е2′, Е3′ измеряются измерителями разностей напряжений 17, 24.
В п.35, 36 табл.1 в качестве примера приведены результаты расчетов при измерениях амплитуд исследуемых сигналов Ux=12В и Ux=6B (Ux=Kдел.Uo′). Расчеты произведены с учетом соотношений (48)…(53), (66)…(69) при Ux′=2B, Rx=100 кОм, R19=R20=R26=R32=R33=R34=1000 кОм. Коэффициент деления исследуемого сигнала Ux на входе осциллографа Кдел.=4 (см. соотношение (2)).
При проведении амплитудных измерений, когда результирующее воздействие разностей напряжений Ux′ используется как средство эмулирования воздействий на исследуемое устройство и величина Rx является переменной, следует иметь ввиду, что если для участка исследуемого сигнала Ux с сопротивлением Rx1 установить режим изменения величин Е1′…Е4′ в соответствии с одним из вышерассмотренных четырех вариантов (см. соотношения (56), (57); (60), (61); (64), (65); (68), (69)), т.е. при заданном значении величины Ux′, то для участка сигнала с сопротивлением Rx2 значения величин Ux′ и Uo′ будут изменяться в соответствии с соотношениями (14), (19) 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′).
Частота и скважность коммутации опорных источников 2,3; 14,15; 21,22; 27,28 и, соответственно, частота и скважность эмулирующих воздействий на исследуемое устройство могут изменятся по сигналам от блока управления 12.
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 (14), (19) 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.
| Таблица 1 - продолжение | ||||||
| U,E,R\nn | Формула (№ xxx) | 33 | 34 | 35 | 36 | Примечание |
| Uo′,V | 19 (87) | 3 | 1.5 | 3 | 1.5 | |
| Ux,V | 12 | 6 | 12 | 6 | ||
| Uo2′,V | 16 (84) | 3.058824 | 1.529412 | -0.509804 | -0.509804 | |
| Uo1′,V | 15 (83) | -0.509804 | -0.509804 | 3.058824 | 1.529412 | |
| Uo3′,V | 17 (85) | -5.882353 E-02 | -2.941176 E-02 | 0.509804 | 0.509804 | |
| Uo4′,V | 18 (86) | 0.509804 | 0.509804 | -5.882353 E-02 | -2.941176 E-02 | |
| E2′,V | 6 | 3 | -1 | -1 | ||
| E1′,V | -2 | -2 | 12 | 6 | ||
| E3′,V | -3 | -1.5 | 26 | 26 | ||
| E4′,V | 13 | 13 | -1.5 | -0.75 | ||
| Ux2′,V | 10 (78) | 0.2352941 | 0.1176471 | -3.921569 E-02 | -3.921569 E-02 | |
| Ux1′,V | 9 (77) | -3.921569 E-02 | -3.921569 E-02 | 0.2352941 | 0.1176471 | |
| Ux3′,V | 11 (79) | -0.2352941 | -0.1176471 | 2.039216 | 2.039216 | |
| Ux4′,V | 12 (80) | 2.039216 | 2.039216 | -0.2352941 | -0.1176471 | |
| Ux14′,V | 2 | 2 | 0 | 0 | ||
| Ux23′,V | 0 | 0 | 2 | 2 | ||
| Ux′,V | 14 (82) | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| Rx kOm | 100 | 100 | 100 | 100 |
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.
После измерения амплитуды исследуемого сигнала Ux и активной составляющей в выходном сопротивлении источника исследуемых сигналов Rx возможно вычисление полной амплитуды исследуемого сигнала:
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.
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 опорных напряжений 2,3; 14,15; 21,22, 27,28, 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.
Основные выведенные соотношения существенно упрощаются, если принять R19=R20=R26=R32=R32=R33=R34=R, и приводятся к следующему виду:
- соотношение (1) для расчета эквивалентного входного сопротивления измерителя:
- соотношение (2) для расчета коэффициента деления напряжения исследуемого сигнала Ux на входе осциллографа:
- соотношение (3) для расчета Rx при Е1′, E3′≠0; Е2′, Е4′=0:
- соотношение (4) для расчета Rx при Е2′, Е4′≠0; Е1′, Е3′=0:
- соотношение (5) для расчета Rx, при Е2′, E3′≠0; Е1′, Е4′=0:
- соотношение (6) для расчета Rx, при Е1′, Е4′≠0; Е2′, Е3′=0:
- соотношения (9)…(12) для расчета величин Ux1′, Ux2′, Ux3′, Ux4′:
- коэффициент N (13):
- соотношение (14) для расчета величины Ux′:
- соотношения (15)…(18) для расчета величин Uo1′, Uo2′, Uo3′, Uo4′:
- соотношение (19) для расчета величины Uo1:
- соотношение (25), 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 (первый вариант):
- выражение (26), определяющее взаимосвязь соотношений 
и 
, при проведении измерений величины Rx в четырехкаскадном варианте:
- соотношение (28), 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 (второй вариант):
- выражение (29), определяющее взаимосвязь соотношений 
и 
, при проведении измерений величины Rx в четырехкаскадном варианте:
- соотношения (32), (33) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е1′, Е3′, при которых постоянно соблюдается условие компенсации Ux′=0 (первый вариант):
- соотношения (34), (35) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е1′, Е3′ при заданной величине Uo′, Ux′=0 и произвольном значении величины Rx:
- соотношения (38), (39) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е1′, Е3′, при которых постоянно соблюдается условие компенсации Ux′=0 (второй вариант):
- соотношения (40), (41) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е2′, Е4′ при заданной величине Uo′, Ux′=0 и произвольном значении величины Rx:
- соотношения (44), (45) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е2′, Е3′, при которых постоянно соблюдается условие компенсации Ux′=0 (третий вариант):
- соотношения (46), (47) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е2′, Е3′ при заданной величине Uo′, Ux′=0 и произвольном значении величины Rx:
- соотношения (50), (51) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е1′, Е4′, при которых постоянно соблюдается условие компенсации Ux′=0 (четвертый вариант):
- соотношения (52), (53) при проведении амплитудных измерений для определения величин Е1′, Е4′ при заданной величине Uo′, Ux′=0 и произвольном значении величины Rx:
- соотношения (56), (57) для определения величин Е2′, Е4′ при проведении амплитудных измерений, совмещенных с эмулированием воздействий на исследуемое устройство, при заданном значении величины Ux′ и постоянном значении величины Rx (первый вариант):
- соотношения (60), (61) для определения величин Е1′, Е3′ при проведении амплитудных измерений, совмещенных с эмулированием воздействий на исследуемое устройство, при заданном значении величины Ux′ и постоянном значении величины Rx (второй вариант):
- соотношения (64), (65) для определения величин Е1′, Е4′ при проведении амплитудных измерений, совмещенных с эмулированием воздействий на исследуемое устройство, при заданном значении величины Ux′ и постоянном значении величины Rx (третий вариант):
- соотношения (68), (69) для определения величин Е2′, Е3′ при проведении амплитудных измерений, совмещенных с эмулированием воздействий на исследуемое устройство, при заданном значении величины Ux′ и постоянном значении величины Rx (четвертый вариант):
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, входу канала формирования меток и к одному из стандартных интерфейсов компьютера, например USB, а также прикладного программного обеспечения. 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.
В качестве источников опорного напряжения могут быть использованы схемы ЦАП, для уменьшения цифрового «шума» из-за гонки фронтов, разницы во времени установления ЦАП могут быть использованы схемы стробирования.
Входную часть измерителя целесообразно реализовать в виде специализированной заказной БИС.
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 тоже время цена данных изделий весьма высока (до нескольких миллионов рублей), что ограничивает возможность их широкого применения.
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).
По предлагаемому изобретению был разработан макет измерителя.
Величины резисторов связи R19, R20, R26, R32, R33, R34 выбирались равными 1000 кОм. Диапазон изменений уровней напряжений опорных источников 2,3; 14,15; 21,22; 27,28 составил ± 30В. 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: ±10-5Тх+10 nc, где Tx - величина разности задержек регулируемых линий задержки 6,7.
Макет использовался при испытаниях быстродействующих интегральных микросхем.
Предлагаемое изобретение может быть использовано:
- при создании агрегатированных измерительных комплексов с расширенными функциональными возможностями и повышенной точностью, включающих стандартные средства измерения, специализированные аппаратные и программные модули, типовые ПЭВМ.
В качестве ССИ могут быть использованы различные типы осциллографов, стробвольтметров, в том числе с высоким быстродействием.
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;
- при создании быстродействующих тестеров для параметрического контроля и испытаний СБИС, ССИС и функциональных узлов бортовых вычислительных комплексов. Решение проблемы параметрического контроля элементной базы вычислительных комплексов позволяет повысить надежность радиотехнических систем телеуправления, УВД, навигации и посадки;
- при создании параметрических анализаторов-эмуляторов системных магистралей бортовых вычислительных комплексов.
Широкое использование магистрально-модульного принципа построения бортовых вычислительных комплексов делает актуальной проблему параметрического контроля шин системных магистралей при создании высоконадежных радиотехнических систем;
- в медицине, в рефлексотерапии;
- в энергетике.
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.
Актуальность данной проблемы обусловлена взаимосвязью параметрических и функциональных идентификаций БИС бортовых ЭВМ и системных магистралей радиотехнических систем (РТС).
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.
Положительный эффект от использования изобретения возникает:
- 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;
- в результате расширения функциональных возможностей осциллографических измерителей при комплексных исследованиях и испытаниях различных радиоэлектронных устройств;
- в результате возможностей автоматизации процесса проведения измерений.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №599217, кл. GOIR 13/30, заявл. 03.12.76 г.
2. Авторское свидетельство СССР №815641, кл. GOIR 13/30, заявл. 22.06.79 г.
3. Авторское свидетельство СССР №575618, кл. G04F 10/04, заявл. 07.06.76 г.
4. Заявка на выдачу патента на изобретение №2012113266, заявл. 30.03.2012 г.
Осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов, содержащий осциллограф, первый выход которого подключен 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 генератора импульсов зон соединен с третьим выходом блока управления, первый выход которого связан с третьим входом формирователя 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, а первый и второй входы - к первым выходам первого и второго источников опорного напряжения, вторые выходы которых соединены со входами измерителя разности напряжений, а входы - со 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, 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 первый вывод третьего резистора связи соединен с первым выводом третьего конденсатора связи и выходом четвертого переключателя, при этом второй вывод четвертого конденсатора связи соединен со второй входной 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, отличающийся тем, что с целью повышения точности он снабжен пятым и шестым резисторами связи, при этом второй вывод первого конденсатора связи присоединен к первому выводу шестого резистора связи, второй вывод которого соединен с первым входом осциллографа и первым выводом пятого резистора связи, второй вывод которого соединен с первой входной клеммой измерителя и вторыми выводами третьего и четвертого резисторов связи, а второй вход осциллографа соединен со второй входной клеммой измерителя.
