DE2533298C3 - Oszillograph zur Messung von Größe und Dauer von elektrischen Eingangssignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Oszillographen zur Messung von Größe und Dauer von elektrischen Eingangssignalen, mit einem Vertikalverstärker zur Erzeugung von der Augenblicksamplitude des Eingangssignals entsprechenden, den Elektronenstrahl in vertikaler Richtung auslenkenden Vertikalsignalen, mit einem Horizontalverstärker, der von einem mittels eines Triggerschaltkrcises ausgelösten Ablenkgenerator angesteuert wird und zur Erzeugung von als Zeitbasis dienenden, den Elektronenstrahl in horizontaler Richtung auslenkenden Horizontalsignalen dient, und mit einer an den Eingängen der Verstärker liegenden Bildverschiebeschaltung zur kurzzeitigen Erzeugung von den vertikalen und/oder horizontalen Signalen selektiv und einstellbar hinzufügbaren Verschiebesignalen.

Ein derartiger Oszillograph ist aus der US=PS 57 505 bereits bekannt. Der bekannte Oszillograph weist Einrichtungen zum periodischen Hinzufügen von elektrischen Werten sowohl zu den horizontalen als auch zu den vertikalen Ablenksignalen auf, um getrennte Darstellungen eines elektrischen Eingangssignals zu ermöglichen. Zu der Zeit, die der Erzeugung der zweiten Darstellung entspricht, wird die horizontale Ablenkung des Oszillographen um einen einstellbaren Wert verzögert, so daß die zweite Darstellung einen Teil des Eingangssignals zu einer Zeit herausstellt, die gegenüber der Zeit der ersten Darstellung unterschiedlich ist, so daß die beiden Signalteile miteinander verglichen werden können.

Nachteilig ist die verhältnismäßig komplizierte Schaltung, die gemäß dieser US-PS verwendet wird. Es

to sind nämlich den in einem Oszillographen ohnehin üblichen Bauteilen zusätzlich ein ziemlich kompliziert aufgebauter Verzögerungsschaltkreis (siehe die F i g. 2 der US-PS) sowie ein vom Triggerschaltkreis gesteuerter Rechteckwellengenerator erforderlich. Außerdem scheint die Anordnung nur für periodische Vorgänge brauchbar zu sein.

Aus der US-PS 34 49 671 ist ein Oszillograph bekannt, der Einrichtungen zum zeitweiligen Hinzufügen von elektrischen Werten zum Horizontalsignal und Verti kalsignal aufweist um zwei getrennte Darstellungen der Eingangswellenform zu ermöglichen. Die elektrischen Werte sind einstellbar, um die bequemste Position des ausgewählten Teils der Darstellung zum Zwecke beispielsweise der Messung von Wellenparametern festzulegen. Diese Schaltung ist ähnlich kompliziert wie die der US-PS 34 57 505 und dürfte ebenfalls im wesentlichen nur für periodische Vorgänge geeignet sein.

Auch die DE-PS 9 67 1 H beschreibt einen Oszillogra-

phen, bei dem Teile eines periodischen Signals zeitlich auseinandergezogen werden können, um diese Teile genauer studieren '«tu können. Auch hier liegt also ein Nachteil in der Notwendigkeit der Periodizität der zu beobachtenden Vorgänge sowie der recht komplizier-

J3 ten Schaltungsart.

In der US-PS 25 63 395 wird ein Oszillograph gezeigt der eine Vorrichtung aufweist, um einstellbare Markierungsspannungen oder auch einstellbare Eichspannungen in das Oszillographenbild gleichzeitig mit einem elektrischen Eingangssignal einzublenden, um die Amplitude der Signalspannung zu messen.

Erreicht wird dies durch ein alternierendes Umschalten zwischen dem Signal und der Markierungs- oder Eichspannung und ein Anlegen eines Ablenksignals lediglich an die Vertikalplatten des Oszillographen. Es wird also jeweils nur ein Ablenksignal zur Zeit an die vertikalen Ablenkplatten gelegt. Das ist ein ganz anderes Prinzip als es der Erfindung zugrunde liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Oszillgraphen der

so eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß er wesentlich einfacher aufgebaut werden kann und insbesondere ohne weiteres auch eine Verarbeitung von nicht periodischen Vorgängen zuläßt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,

daß die Bildverschiebeschaltung einen Vergleicher aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des

Ablenkgenerators verbunden ist und dessen anderer Eingang an einem einstellbaren Potential liegt Anstelle der recht komplizierten Schaltungsbestand-

w) teile des Standes der Technik tritt also ein gewöhnlicher Vergleicher, der beispielsweise in Form eines integrierten Schaltkreises vorliegen kann und damit sehr wenig Raum einnimmt. Dieser Vergleicher ist dem Ablenkgenerator nachgeschaltet, während beim Stand der

hi Technik die notwendigen Additionssignale vom Triggerschaltkreis ausgehen. Das Maß der Verschiebung kann in einfacher Weise durch Einstellung des Potentials des zweiten Einganges des Vergleichers

eingestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt der Ausgang des Vergleichers an dem Zusammenschaltungspunkt von zwei Potentiometern, die auch beim Stand der Technik vorhanden sind und hier wie dort mit ihren Schleifern an dem von vertikalen bzw. horizontalen Eingangssignalen freien Eingang des Ablenkverstärkers liegen.

Es kann zweckmäßig sein, zwischen Vergleicherausgang und diesem Zusammenschaltungspunkt einen Inverter zu legen, falls der Ausgang des Vergleichers nicht bereits die geeignete Polarität liefert

Der erfindungsgemäß ausgestattete Oszillograph ist besonders geeignet für die Anwendung bei einem Fernsehsignalanalysator, wie es in der Fig.3 näher erläutert wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten er Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels sowie aus der folgenden Beschreibung. Es zeigt

F i g. 1 Ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Oszillographen;

F i g. 2 Darstellungen verschiedener Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Geräten gemäß Fig. 1;

Fig.3 Darstellungsformen zur Erläuterung der Anwendungsweise des Gerätes gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 wird ein Eingangssignal in Form eines periodischen oder nichtperiodischen Wellenzuges über einen Eingangsanschluß 1 und eine Leitung 3 an einen Vertikalverstärker 2 gelegt. Der Vertikalverstärker 2 stellt einen Teil der Ablenkeinrichtungen des Oszillographen dar und Hefen einen vertikalen Ablenkwellenzugausgang über Leitungen 4,5 an eine Darstellungseinrichtung 6, z. B. vertikalen Ablenkplatten 7, 8 einer Kathodenstrahlröhre. Der Wellenzugang an den vertikalen Ablenkplatten 7, 8 bewirkt in bekannter Weise entsprechende momentane Stellungen des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre 6 und bildet somit einen wesentlichen Teil des vertikalen Ablenksystems des Oszillographen zur Bestimmung der Amplitude der Darstellung gemäß der augenblicklichen Amplitude des Eingangssignalwellenzuges.

Horizontale Ablenkplatten 9, iO der Darstellungseinrichtung 6 erhalten den Wellenzugausgang über Leitungen 11, 12 von einem Horizontalverstärker (3. Der Horizontalverstärker 13 betreibt somit die horizontalen Ablenkplatten 9,10, wodurch der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre veranlaßt wird, in horizontale Richtung auszuwandern, um die Zeitdimension der Darstellung zu bilden. Der vom Horizontalverstärker 13 gelieferte Wellenzug ist ein lineares Sägezahnablenksignal, dessen Dauer gleich der Arbeitsperiode des Ablenkgenerators 14 ist von dem es abgeleitet und über die Leitung 15 zugeführt wird. Über « die Leitung 16 wird dem Ablenkgenerator 14 an einem Eingangsanschluß 26 ein Torsteuersignal in Form eines wiederkehrenden oder nicht wiederkehrenden Torsteuerwellenzuges zugeführt Bekanntlich is· der Ablenkgenerator 14 gegenüber verschiedenen Merkmalen und mi Parametern des Torsteuerwellenzuges (z, B, Steigung, Höhe, usw.) empfindlich und liefert das lineare Sägezahnablenksignal, dessen Dauer gleich jedem Auftreten des Torsteuerwellenzuges ist. Auf diese Weise wird ein wesentlicher Teil des horizontalen ηί Ablenksystems des Oszillographen zur Bestimmung der l.angendimension der Darstellung geliefert, wobei dieses System eine Ablenkzeitbasis darstellt.

Erfindungsgemäß wird nun das lineare Sägezahnablenksignal, daß von dem Ablenkgenerator 15 abgeleitet wird, auch einem Vergleicher 17 über eine Leitung 18 zugeführt Über eine Leitung 19 wird dem Vergleicher 17 eine Vergleichsspannung zugeführt die von einem Spannungsteiler oder einer ähnlichen Einrichtung gewonnen wird. Die Vergleichsspannung wird einstellbar an der Oberseite 20 eines Potentiometers 21 zur Verfügung gestellt wobei das Potentiometer 21 an eine Quelle /ür ein geeignetes elektrisches Potential angeschlossen ist wobei dieses Potential in Fig. 1 lediglich zur Erläuterung mit +, — bezeichnet ist Der Abgriff 20 liefert einen Eingang an den Vergleicher, wodurch der Vergleicher 17 veranlaßt wird, einen Vergleichswellenzug auf die Leitung 31 zu geben, und zwar in der Form eines verzögerten Torsteuerwellenzuges, der einstellbar ist gemäß der Vergleichsspannung, die wiederum einstellbar am Abgriff 20 zur Verfügung steht. Der verzögerte Torsteuerwellenzug auf der Leitung 31 -vird durch einen Inverter 32 invertiert und über Abgriffe 22, 23 vom Potentic -eter 24 bzw. 25 jeweils einem zweiten Eingang des Verti; aiverstärkers 2 und des Horizontalverstärkers 13 zugeführt, wobei die Potentiometer 24 bzw. 25 zwischen einem gemeinsamen Punkt 26 und einer Quelle für geeignetes elektrisches Potentiji angeschlossen sind, daß die Fig. 1 lediglich aus Erläuterungsgründen mit Minus bezeichnet ist Wie zu erkennen ist, werden verschiedene Amplituden des verzögerten Torsteuerwellenzuges dem Vertikal- und dem Horizontalverstärker zugeführt, um eine vertikale Verschiebung von einem Teil des durch den Eingangsanschluß 1 zugeführten Eingangssignals und/oder eine horizontale Zeitverschiebung des gleichen Teils des über den Anschluß 1 zugeführten Eingangssignals zu erhalten.

In Fig.2 sind Wellenzüge angegeben, die die Arbeitsweise des Gerätes der F i g. 1 illustrieren sollen. Die Wellenzüge stehen zueinander in Zeitbeziehung und sind in einem herkömmlichen kartesisclien Koordinatensystem aufgezeichnet, wobei die Amplitude auf der Ordinate und die Zeit auf der Abszisse aufgetragen ist. Die Wellenzüge sind gültig, wenn dem vertikalen Verstärker ein nichtperiodischer Wellenzug zugeführt wird. Der Wellenzug (a) stellt ein Toisteuersignal dar, das dem Ablenkgenerator 14 über die Leitung 16 vom Eingang 26 her zugeführt wird. Das Torsteuersignal (a) wird in bekannter Weise von dem dem Vertikalverstärker zugeführten Wellenzug abgeleitet. Wenn beispielsweise das elektrische Eingangssignal ein Fernsehsignal darstellt, dessen Signalform genau definiert ist, kann das Torsteuersignal (a)von dem Synchronimpuls des Signals abgeleitet werden. Der Torsteuerwellenzug (a) wird verwendet um den Wellenzug fajauszulösen, indem der Ablenkgenerator 14 veranlaßt wird, das lineare Sägezahnablenksignal (b) zu erzeugen. Wie aus den Zeichnungen zu ej kennen ist, besitzt das Signal (b) eine Dauer, die dem Auftreten des Torsteuersignals entspricht. Das lineare Sägezahnsignal bestimmt in bekannter Weise die Längenausdehnung der gelieferten Darstellung. Das lineare Ablenksignal (ty wird dann mit einer Yergleiehsspannung im Vergleicher 17 verglichen. Der Vergleicher 17 wiederum liefert das verzögerte Torsteuersignal (c) auf Leitung 31. Da der Vergleicher über den Abgriff 20 des Potentiometers 31 eine einstellbare Vergleirhsspannung erhält, ist der verzögerte Torsteuerwellenzug in Richtung des Doppelpfeils 30 einstellbar. Die Arbeitsweise des Vergleichers ist bekannt und braucht hier nicht näher erläutert zu

werden. Obwohl nicht gezeigt, so sind doch Vorkehrungen getroffen (z. B. in Form von mit dem Vergleicher 17 verbundenen Schaltern u. dgl), um den Betrieb des Vergleichers während der Darstellung von beispielsweise herkömmlichen periodischen Eingangssignalen zu unterbinden. Zusätzlich können gemäU einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung der Ablenkgenerator 14 und der Vergleicher 17 eine einzige Einheit in Form eines integrierten Schaltkreises sein, doch sind selbstverständlich auch Stufen mit einzelnen Bauteilen verwendbar.

Nachdem der verzögerte Torsteucrwcllenzug (c) vom Inverter 32 invertiert wurde, wird er zum Wellenzug (d), der einstellbar jeweils dem zweiten Eingang des Vertikal- und des llorizontalverstarkers zugeführt wird. Wie in F-' i g. 2 zu erkennen ist, ist der Wellenzug (d) in der Richtung des Doppelpfeils 33 einstellbar. Somit erzeugen verschiedene Amplituden des invertierten verzögerten Torsteuersignals eine vertikale Verschiebung eines Teiis des Eingangsweiicnzuges und eine horizontale (Zeit-)Verschiebung des gleichen Teiles des Fingangswellenzuges.

In F i g. 3 sind verschiedene Wellenzüge wiedergegeben, um die Anwendung eines Gerätes gemäß F i g. 1 zu erläutern. Der Wellenzug (a.) ist beispielsweise ein herkömmliches vertikales eingeschobenes Testsignal, das in das vertikale Intervall zwischen einer ausgewählten Zeile und dem Feld eines zusammengesetzten Video-Signals eingeschoben ist. Das Testsignal ist nichtperiodisch und umfaßt einen ebenen Teil 50 von bestimmter Amplitude, einen Impuls 51 von bestimmter Amplitude, einen modulierten Impuls 52 einschließlich Modulation 53 und einen Treppenteil 54 von verschieden bestimmten Amplituden. Dieses vertikale Einschubtestsignal wird somit der Eingangswellenzug, der dem Vertikalverstärker 2 mittels der Leitung 3 vom Eingangsanschluß 1 (siehe Fig. 1) zugeführt wird. Der Wellenzug (b)dcr F i g. 3, der Torsteuerwellenzug, wird von dem Synchronimpulsteil 55 des Wellenzuges (a)7.u einer Zeit ίο abgeleitet, wobei herkömmliche Verfahren angewendet werden. Obwohl die Torsteuerwellenform nur als eine einzige Linie von ungefähr 64 Sekunden Dauer für ein herkömmliches zusammengesetztes Video-Signal dargestellt ist, kann der Torsteuerwellenzug auch mehr oder weniger Zeit aufweisen, als der Zeit einer Zeile entspricht, abhängig von der gewünschten Anwendung. Beispielsweise können in einer Länge 2 Zeilen verwendet werden, um eine Gegenüberstellung von bestimmten Teilen der Darstellung zu ermöglichen und angrenzende Zeilendarstellungen zu vergleichen, usw. Der Torsteuerwellenzug (b) löst den Wellenzug (c) auf. der wiederum -on dem Ablenkgenerator 14 erzeugt wird. Der Wellenzug fc^ist das lineare Sägezahnablenksignal, dessen Dauer dem Auftreten des Torsteuerwellenzuges fbj gleicht und das eine Amplitude aufweist, die ausreicht, um die Elektronenstrahldarstellung zu veranlassen, eine volle Darstellung zu liefern. Der Wellenzug (c) wird dem Vergleicher 17 über die Leitung 18 zugeführt.

Der Wellenzug (d) stellt den verzögerten Torsteuerwellenzug auf der Leitung 31 dar und verändert seinen Zustand z. B. zur Zeit f|. Wie schon gesagt, ist diese Wellenform in Richtung des Doppelpfeils 56 einstellbar, abhängig von der Einstellung der Anzapfung 20. Bei der vorzugsweisen Ausführungsform ist die Wellenform über die gesamte /.eile einstellbar, indem an das Potentiometer 21 ein elektrisches Potential angelegt wird, dessen Größe gleich der Größe des Wellcnzuges (C) ist. Der Wellenzug (e) stellt den invertierten ι verzögerten Torsteucrwellenzug dar. der in Richtung des Doppelpfeiles 57 einstellbar ist und über Abgriff 23 des Potentiometers 25 dem zweiten Eingang des llorizontalvcrstärkers 13 zugeführt wird, während der Wellenzug (f) den invertierten verzögerten Wellenzug

in darstellt, der über den Abgriff 22 des Potentiometers 24 dem vertikalen Verstärker 2 zugeführt wird, wenn sich der Abgriff 22 des Potentiometers 24 in der in F i g. 1 dargestellten Position befindet. Bei den meisten Betriebsbedingungen ist kein Versetzen des vertikalen

ι ■> Verstärkers wünschenswert. Der Wellenzug ^stellt die Wellenform dar, die nun den horizontalen Ablenkplatten der Darstellungscinrichtung über den Horizontalverstärker 13 zugeführt wird. Aus der Zeichnung ist zu erkennen, daß die Amplitude des verzögerten Torstcu-

u\ ei wencii/.ugirt (ν) uio lineare Sägezahnspannung um einen proportionalen Wert in Richtung des Doppelpfeils 57 versetzt und dann mit der gleichen Rate fortsetzt, bis die Ablenkung beendet ist. Das Ergebnis eines derartigen Verfahrens wird durch den Wellenzug

j-, (h) wiedergegeben, der die Größendimension und die Längendimension der Darstellung wiedergibt, wie sie von der Darstellungseinrichtung 6 durch die Ablenkung der f-lektronenstrahlen der Kathodenstrahlröhre in Übereini,i!mmung damit geliefert wird. Wie aus dem Wellenzug (h) zu erkennen ist, ist der Eingangssignalwellenzug (a) von der Zeit t„ bis zur Zeit Ti normal dargestellt. Zur Zei! h wird der vorbleibende Teil der normalen Darstellung (angedeutet durch den gestrichelten Wellenzug) in Richtung des Pfeiles 58 um eine

)5 Entfernung verschoben, die abhängt von der Amplitude des Wellenzuges (c), der dem Horizontalverstärkcr 13 einstellbar zugeführt wird. Somit werden die Amplituden des modulierten Impulsieiles 52 und des ebenen Teils 50 überlagert, so daß zwischen ihnen ein Vergleich

•to angestellt werden kann. Wenn es gewünscht wäre, beispielsweise einen bestimmten Stufenteil 54 mit dem ebenen Teil 50 zu vergleichen, würde der Abgriff 20 des Potentiometers 21 so eingestellt, daß der Wellenzug (c, zeitlich später vergleicht. Anschließend wurden die Abgriffe 22, 23 der Potentiometer 24 bzw. 25 für den gewünschten Vergleich eingestellt und die Vergleichsspannungen dann auf geeichten Einstellskalen, die beispielsweise Teil der Potentiometer sein können abgelesen.

so In der Beschreibung wurden keine bestimmter Schaltkreise für Ablenkgenrator, Vergleicher, Verstärker und Darstellungseinrichtungen angegeben. Alle diese Stufen sind bekannt und in den vorerwähnter Patenten beschrieben oder als offenkundig angesehen wie es z. B. für die mit den Vertikal- und Horizontalver stärkern verbundenen Positionssteuerungen der Fall ist Eine Ausnahme stellt möglicherweise der Unterdrükkungsschalter dar, der mit dem Vergleicher 1/ verbunden ist, um das Gerät entweder gemäß den

Wi Stand der Technik oder gemäß der vorliegender Erfindung zu betreiben. Der Unterdrückungsschaltei kann entweder ein elektrischer oder ein mechanische! Schalter sein und braucht nur den Vergleicher 17 darai zu hindern, auf die Leitung 31 einen Ausgangswellenzuj

f>'· zu geben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Oszillograph zur Messung von Größe und Dauer von elektrischen Eingangssignalen, mit einem Vertikalverstärker zur Erzeugung von der Augenblicksamplitude des Eingangssignals entsprechenden, den Elektronenstrahl in vertikaler Richtung auslenkenden Vertikalsignalen, mit einem Horizontalverstärker, der von einem mittels eines Triggerschaltkreises ausgelösten Ablenkgenerator angesteuert wird und zur Erzeugung von als Zeitbasis dienenden, den Elektronenstrahl in horizontaler Richtung auslenkenden Horizontalsignalen dient, und mit einer an den Eingängen der Verstärker liegenden Bildverschiebeschaltung zur kurzzeitigen Erzeugung von den vertikalen und/oder horizontalen Signalen selektiv und einstellbar hinzufügbaren Verschiebesignalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverschiebeschaltung einen Vergleicher (17) aufweist, dessen einer Eingang (18) mit dem Ausgang des Ablenkgenerators (14) verbunden ist und dessen anderer Eingang (19) an einem einstellbaren Potential (20,21) liegt

2. Oszillograph nach Anspruch 1, wobei die Bildverschiebeschaltung zwei mit ihren einem Ende auf einem Bezugspotential liegende Potentiometer umfaßt, deren Schleifer am vom Eingangssignal freien Eingang des Vertikalverstärkers bzw. am vom Ablenksignal freien Eingang des Horizontalverstärkers liegt, und deren andere Enden zusammengeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (31) des Vergleichers (17) mit dem Zusammenschaltungspuokt (2K- der Potentiometer (24,25) verbunden ist.

3. Oszillograph nach Anspruch "\ dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang (31) des Vergleichers (17) und dem Zusammenschaltungspunkt (28) ein Inverter (32) liegt

4. Oszillograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 — 3, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei einem Fernsehsignalanalysator.