198571. lajstromszámú szabadalom • Mérési eljárás és rendszertechnikai elrendezés feszültség-időfüggvények digitális adatokkal való jellemzésére és tárolására, különösen digitális oszcilloszkópokban
1 HU 198571 B 2 A találmány tárgya mérési eljárás és rendszertechnikai elrendezés, amely feszültség-idófüggvényeknek digitális adatokkal való jellemzésére, az adatoknak feldolgozás céljából való tárolására szolgál, különösen digitális oszcilloszkópokban, és azt célozza, hogy a tárolt adatok mennyisége a feszültség-időfüggvény jellemzéséhez szükséges és elégséges legyen. A feszültség-időfiiggvény lehet egy fizikai folyamat időfüggvénye és a cél ez esetben a fizikai folyamat időfüggvényének vizsgálata. A méréstechnika egyik alapvető feladata a feszültség-időfüggvények és az általuk jellemzett fizikai folyamatok vizsgálata, az erre szolgáló készülékek, az oszcilloszkópok pedig az elektronikus méréstechnika legáltalánosabban használt műszerei. Az oszcilloszkópok családján belül a méréstechnikai követelmények sokfélesége és az elektronikus alkatrészbázis és technológia sokoldalú fejlődése sokféle rendszertechnikai megoldást eredményezett, mégis ezek között néhány rendszertechnikai irányzat jól elhatárolható. Hagyományosnak tekintjük azt az analóg oszcilloszkópot, amelynek alapvetően függőleges erősítője, fűrészfogfeszültséget. szolgáltató vízszintes irányú eltérítő generátora és statikus eltérítési rendszerű katódsugárcsővé van és periodikus vagy ismétlődő jelenségek szemmel való megfigyelésére szolgál, B hagyományos analóg oszcilloszkópok továbbfejlesztésének egyik iránya az volt, hogy olyan katódsugárcsóvet kezdtek alkalmazni, amely az ernyőjén tárolja az ott megjelenő képet és ezzel lehetővé vált nem ismétlődő jelenségek, feszültségtranziensek vizsgálata. Ezeknek az oszcilloszkópoknak az elterjedését a , tárolócsővek magas ára korlátozza. A továbbfejlesztés másik iránya a felső frekvenciahatár kitejesztését célozta. Ehhez az irányzathoz tartoznak a mintavételes analóg oszcilloszkópok, amelyekkel csak periodikus vagy ismétlődő feszültség-időfüggvények vizsgálhatók. A fejlődésben nagy lépést jelentett az 1960-as években a digitális elven működő tranziens-rekorderek megjelenése. Ezek alapvetően erősítőből, mintavevőből, analóg-digitál átalakítóból és tárolóból épültek fel. A mérendő feszültség Tx időtartamú szakaszát úgy tárolják, hogy abból Ta időnként mintát vesznek és a minták feszültségének digitális értékeit helyezik el a tárolóban. A tárolt feszültség-idófüggvények eleinte külső eszközökön, plotteren vagy külső katódsugárcsöves eszközökön voltak megjeleníthetők, a tárolt adatsorozat külső számítástechnikai eszközzel volt feldolgozható. Az 1970-es évek közepétől mejelenö és napjainkban egyre gyorsabban elterjedő digitális oszcilloszkópok olyan tranziens rekorderek, melyek beépített katódsugárcsöves megjelenítő eszközt is tartalmaznak, az adatgyűjtést, tárolást és megjelenítést beépített mikroszámítógép vezérli, amely az újabb konstrukciós irányzat szerint összetett adatfeldolgozást is végez. ilyen digitális oszcilloszkópokban alkalmazható az az eljárás és rendszertechnikai elrendezés, amely találmányunk tárgya. Egy szokásos felépítésű tranziens rekorderrel vagy digitális oszcilloszkóppal való mérésnél a következő eljárást követjük: A mérendő feszültséget fh határfrekvenciéjú aluláteresztö jelleggörbéjű erősítővel erősítjük, ezután mintavevőre vezetjük. A felerősített mérendő feszültségből vagy egy másik külső feszültségből trigger jelet származtatunk úgy, hogy komparátor segítségével trigger időpontot határozunk meg. Ezután megválasztunk egy Tx időalapot. Ez azt jelenti, hogy kijelölünk egy olyan, a trigger időponttal kezdődő időtartamot, amely alatt a feszültség-időfüggvényt feldolgozni, ábrázolni kívánjuk. A mérendő feszültségből Tx idő alatt N darab mintát veszünk, azaz a mintavételt 1/TS=N/Tx frekvenciával végezzük. A mintákat analóg-digitális átalakításnak vetjük alá és idősorrendben tároljuk. Ha Tx időalapot rövidítjük - és közben N-et változatlanul kívánjuk tartani - akkor a mintavételi frekvenciát növelni kell, ennek viszont technikai korlátja van: az analóg-digitális átalakító átalakítási sebessége. Ez a korlát a szokásos felépítésű tranziens rekordereknél oly módon jelentkezik, hogy ha értékelhető ébrét kívánunk, amely például N pontból áll, akkor 'Tx-re NTs a korlát. A Ts-re ebből adódó korlátot tranziens rekordernél csak úgy léphetjük ét, hogy a minták számét, N-et csökkentjük, de a kijelzett pontok számét N értéken tartjuk, a hiányzó pontokat valamilyen módszerrel pótoljuk. Digitális oszcilloszkópoknál, ahol a mérendő feszültség periodikus vagy legalábbis ismétlődő, ez a koriét nem jelentkezik. Az alkalmazott eljárás megegyezik azzal, amelyet analóg mintavételes oszcilloszkópoknál alkalmaznak: Nagyszámú, Tx szakaszt jelölünk ki, amelyekhez tartozó mérendő feszültségszakasz azonos fázishelyzetű, és olyan sok mintát veszünk, amennyi egyetlen Tx szakasz feldolgozásához, megjelenitéséhez szükséges. A mintavétel lehet Tx-en belül periodikus, de alkalmazhatunk véletlenszerű mintavételt is, mindkét mintavételi időzítési rendszernél fellép az a hátrány, hogy az időmérés bonyolult és időigényes. A tranziens rekordereknek és digitális oszcilloszkópoknak az analóg oszcilloszkópokkal szemben felmutatott kézenfekvő előnyük, hogy tárolnak, ezt olcsó eszközökkel végzik és az, hogy a tárolás digitális formában történik, lehetővé téve az adatoknak számítástechnikai eszközökkel való további feldolgozását. Emellett az előnyök mellett egy hátrányuk is jelentkezik az analóg oszcilloszkópokkal szemben: a digitális oszcilloszkópok időfelbontása sokkal rosszabb, mint egy vele 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
