198571. lajstromszámú szabadalom • Mérési eljárás és rendszertechnikai elrendezés feszültség-időfüggvények digitális adatokkal való jellemzésére és tárolására, különösen digitális oszcilloszkópokban
3 HU 198571 B 4 azonos sávszélességű analóg oszcilloszkópé. Ezt egy példával világítjuk meg. Példánkban egy 10 MHz sávszélességű analóg oszcilloszkóppal 35 nsec. felfutással vizsgálhatjuk, egy impulzus felfutását és az időalapot akár 100 nsec.-re is választhatjuk. Ezzel szemben a digitális oszcilloszkópoknál 20 MHz mintavételi frekvenciához azaz 50 nsec.-ériként való mintavételhez tartozik Nyquist tétele értelmében közel 10 MHz felső határfrekvencia, de a 20 MHz-es mintavételből a példánkban szereplő 100 nsec. időalapon belül csupán 2 db pont jelentkezik, amelyből egy impulzus felfutását nehéz értékelni. A digitális oszcilloszkópok ezen hátrányának elvi okára rávilágít az a meggondolás, hogy míg az analóg oszcilloszkópok dirac-delta gerjesztésre függőleges erősítőjük súlyfüggvényével válaszolnak, a digitális oszcilloszkópoknál csupán egyetlen pontot kapunk. Egy analóg oszcilloszkóp időirányú felbontását a kijelzöeszköz geometriai felbontása is korlátozza. A találmányhoz vezető célkitűzés tehát az, hogy olyan adatgyűjtő és adatfeldolgozó eljárást kell létrehozni, amely digitális oszcilloszkópokban alkalmazva azt eredményezi, hogy azonos geometriai képernyő felbontás mellett, azonos jelenségről azonos kép keletkezzék. Tehát a digitális tároló oszcilloszkópokat hasonlóan lehessen felhasználni, mint az analóg oszcilloszkópokat. A találmány szerinti eljárást öt, egymással szoros összefüggésben lévő felismerésen alapszik. Első felismerésünk, hogy a mintavételi frekvenciát nem szükséges a mindenkori időalappal együtt változtatni. A megvalósításban lényeges gyakorlati előnyt jelent az, hogy a mintavétel folyamatosan és periodikusan történik 1/Ts frekvenciával. Az előny úgy jelentkezik, hogy egyrészt elmarad a pontos időmérés követelménye, amely különösen nemperiodikus mintavétel esetén bonyolult és időigényes, másrészt a mintavevő és analógdigitális átalakító áramkörök analóg hibái kedvezőbben alakulnak. Második felismerésünk, hogy a megjelenítő eszköz, digitális oszcilloszkópoknál a képernyő és az ahhoz rendelt mindenkori Tx időalap meghatároz egy geometriai felbontást. A képernyő Tx irányú méretének és a legkisebb fénypont méretének hányadosa N, és maximálisan N darabszámú mintát kell gyűjteni. Az N számnak döntő szerepe van a mérendő feszültség-idöfüggvény spektrális feldolgozásánál is. A képernyő Tx irányú méretének véges volta ugyanolyan hatású a spektrumra nézve, mint a mintavett jelsorozatnál a minták darabszámának véges volta: mindkettő diszkrétté teszi a spektrumot. A mérendő feszültség-időfüggvényt Tx szerint periodikusnak tekinthetjük - ez viszont diszkrét vonalakból álló, sőt egyenközű diszkrét vonalakból álló spektrumot eredményez, ahol a spektrum vonalainak maximális darabszáma N. A harmadik felismeréshez - mely a találmány alapját képezi - úgy jutunk el, hogy megvizsgáljuk, mi történik, ha digitális oszcilloszkópunk adatgyűjtő részében különféle Tx időalapot választunk. Válasszuk először Tx-el olyan nagyra, hogy 1/Ta frekvenciájú mintavétel esetén N-nél több mintát kapjunk Tx idő alatt. Ebben az esetben a minták egy részét nem tároljuk, eldobjuk, és csak N minta adata kerül az adattárba. Ha Tx-et csökkentjük, egyre kevesebb minta adatát kell eldobni, majd átlépjük a Tx=NTs határt, ahol rendszerünk úgy működik, mint egy hagyományos digitális oszcilloszkóp vagy tranziens rekorder. A Tx időalapot tovább csökkentve abba a tartományba kerülünk, ahol N-nél kevesebb darabszámú mintát kapunk. A gyűjtött minták között annyi számított mintát képezünk, - és ezek adatait a többi minta adatából számítjuk - , hogy ismét összesen N darab mintánk legyen. A Tx időalap további csökkentésének határt szab Nyquist törvénye, Tx-nek nagyobbnak kell lennie, mint Ts kétszerese, a határponton pedig fellép a spektrurn-aliasing jelenség, mely hamis spektrum-komponensek megjelenését okozza. Negyedik felismerésünk az, hogy belső triggerelés esetén egy oszcilloszkópban a trigger megjelenése - ha pontos trigger erősítőt és pontos Lrigger komparátort alkalmazunk, - ugyanolyan értékes adatot szolgáltat, mint egy minta analóg-digitális átalakításából származó adat., A feszültség-idöfüggvény helyreállításához szükség van a trigger időpont mérésére azaz egy olyan eszközre, amellyel a trigger jeleknek az őket megelőző és őket kővető mintavételi időponthoz viszonyított idejét megmérjük. Ötödik felismerésünk, hogy ha ennek a trigger-időmérő eszköznek a felbontása a mintavételi periódus R-ed része azaz Ts/R, akkor ezzel digitális oszcilloszkópunk sávszélességét a Nyquist törvény szerinti határfrekvencia fölé, annak R-szereséig kiterjeszthetjük. Ez az öt felismerés együttesen vezet el ahhoz a mérési eljáráshoz, amely találmányunknak tárgya, és amelyet a következőkben ismertetünk: A mérendő feszültséget erősítjük és egyrészt feszültségszinttel való komparálás útján Lriggerjelel állítunk elő, másrészt állandó Ts időközönként mintát veszünk. A mintákat analóg-digitális átalakításnak vetjük alá. A triggerjeleknek az őket megelőző és követő mintavételi időponthoz viszonyított időkülönbséget Ts/R felbontással digitálisan megmérjük. Meghatározzuk ats adatfeldolgozás vagy ábrázolás felbontását, N-et. A mintákra vonatkozó adatoknak és a triggerekre vonatkozó adatoknak a tárolását és feldolgozásét három egymástól különböző módon végezzük 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 Cf> 4
