Многофункциональный цифровой вычислительный прибор для измерения и генерации сигналов "ОСЦИГЕН"

Полезная модель относится к измерительно-вычислительной технике и может быть использована в осциллографии для измерения параметров электрических цепей и исследования спектральных характеристик сигналов.
Известен двухканальный цифровой осциллограф по авт.св.СССР N 1705749, опубл. 15.01.1992г., содержащий аналого-цифровые преобразователи, блоки буферной памяти, блок синхронизации развертки, блок масштабирования, дисплей, блок вычитания, блоки аналогового и цифрового коммутаторов и ключ управления. Осциллограф по а.с.СССР № 1705749 принимаем за прототип. Недостатками прототипа являются отсутствие встроенного двухканального функционального генератора, что затрудняет исследование амплитудно-частотных характеристик и откликов со стороны исследуемых объектов на сигналы стандартной формы, невозможность программного управления режимами работы прибора, а также отсутствие стандартного интерфейса для передачи данных измерения на персональный компьютер для их последующей обработки и отображения.
Задачей полезной модели является проведение комплексных измерений электрических сигналов в широком диапазоне частот и исследование характеристик электрических цепей.
Поставленная задача решается созданием универсального измерительного комплекса, сочетаюш,его в себе двухканальный цифровой осциллограф с двухканальным генератором с возможностями модуляции. Отличительной чертой данного прибора является то, что развертка двухканального цифрового осциллографа синхронизована с работой двухканального функционального генератора, причем оперативная буферная память осциллографа используется как для хранения отсчетов сигналов, так и для хранения таблиц генерируемых функций. Такое решение позволяет уменьшить аппаратные затраты и позволяет синхронизировать выходные сигналы генератора с разверткой осциллографа, что необходимо для исследования спектральных амплитудно-частотных характеристик и откликов электрических цепей. На фиг. 1 изображена упрошенная блок схема прибора. На фиг. 1 приняты следуюш;ие обозначения: Блок 1 - интерфейс (типа LPT или USB) с ПК;
блок 2 - программируемая логическая матрица, содержащая интерфейс связи с НК, арифметическо-логические блоки, буферы сигнала, регистры адреса оперативной памяти, программируемый делитель частоты, автоматы, реализуюш;ие все алгоритмы работы прибора, которая
осуществляет управление прибором с помощью команд, поступающих
из ПК;
блок 3 - аналого-цифровой преобразователь канала А;
блок 4 - аналого-цифровой преобразователь канала В;
блок 5 - оперативная память;
блок 6 - блок синхронизации, управляющий разверткой (сканированием
адресов оперативной памяти) по возникновению события
синхронизации;
блок 7 - цифро-аналоговый преобразователь канала С;
блок 8 - цифро-аналоговый преобразователь канала D;
блок 9 - тактовый генератор;
блок 10 - ПК с монитором.
На фиг. 2 изображена упрощенная схема программируемой логической матрицы ( блок 2 на фигЛ.)
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:
2.1-программируемый делитель частоты;
2.2-программируемая задержка;
2.3-блок связи.
Прибор функционирует следующим образом. Цикл измерения начинается с занесения из ПК 10 через интерфейс LPT или USB 1 и программируемую логическую матрицу 2 в оперативную память 5 таблиц генерируемых сигналов заданной формы. Величины
программируемой задержки записи данных после события синхронизации, коэффициент деления программируемого делителя частоты, определяющего временное разрешение, режим синхронизации задаются программно. Для этого используется блок связи 2.3, находящийся в программируемой логической матрице 2 и необходимые регистры, определяющие работу прибора в каждом из программируемых режимов. Адрес памяти устанавливается в ноль, данные для цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 считываются из оперативной памяти 5. Затем осуществляется занесение оцифрованных данных каналов А и В от блоков 3 и 4 по этому же адресу оперативной памяти 5, после чего адрес памяти увеличивается на единицу. Данный процесс повторяется многократно. Частота повторения задается тактовым генератором 9 и программируемым делителем частоты 2.1 , который находится в программируемой логической матрице 2. Если происходит событие синхронизации, выделяемое блоком синхронизации 6, адрес памяти продолжает увеличиваться до значения, определяемого программируемой задержкой 2.2, затем процесс записи данных прекращается, и накопленные в оперативной памяти прибора 5 данные через блок связи 2.3 пересылаются в ПК 10. Возможна пересылка данных и без события синхронизации, когда адрес достигнет определенного (максимального) значения. Данные могут обрабатываться в программируемой логической матрице 2 в режиме
.//
непрерывного потока, когда из первичных отсчетов от блоков 3 и 4 выделяется последовательность, состоящая из результатов обработки заданного числа отсчетов по выбранному алгоритму усреднения. Эта последовательность данных передается в ПК 10, а первичные данные циклически сохраняются в оперативной памяти 5. В ПК 10 данные подвергаются обработке и отображаются на мониторе ПК 10. Затем цикл обработки данных повторяется.
Процесс оцифровки , обработки и отображения данных может осуществляться и в непрерывном режиме. При этом возможна остановка процесса с заданной блоком 2.2 задержкой после события синхронизации и просмотра фрагмента данных до и после события с более высоким разрешением по времени за счет ввода отсчетов из оперативной памяти 5.
За счет высокой функциональности программ обработки данных прибор может использоваться различных системах, включая учебнометодические и научные исследования, медицина, автоматические системы управления.