專利名稱：高速瞬態(tài)記錄儀的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種高速瞬態(tài)信號數(shù)字化儀，主要應用于實驗室，試驗現(xiàn)場，生產(chǎn)線在線檢測、自動控制等領域，特別適合對電學，光學、力學、聲學等各種物理量的周期或單次信號的瞬態(tài)過程的測量和記錄，尤其是一次性瞬態(tài)過程的測量和記錄。
目前，國外已有許多型號、規(guī)格的數(shù)字瞬態(tài)記錄儀。在采集頻率比較低的情況下，隨機存貯器及控制器的速度都能滿足要求，但是，隨著采集頻率的提高，控制器和存貯器的工作頻率已不能適應要求，比如，有150MC的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，但目前存貯器上限工作頻率卻只有125MC。隨著采樣頻率上升，工藝問題也相當突出。由于高速器件(100MC以上)絕大多數(shù)為ECL器件，其特點是電流大，搞干擾性能差，因此，限制了測量儀器工作頻率的進一步提高。
針對當前瞬態(tài)記錄儀存在的問題，本實用新型的目的是從存貯方式著手，設計一種工作頻率高，整機穩(wěn)定性好，測量精度高的高速瞬態(tài)記錄儀。
本實用新型是一種高速瞬態(tài)記錄儀，每一通道都具有輸入級，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸出級和電源，其特征在于每一通道采用了并行的N套存貯單元(N＝2n，n＝1，2，3…)，存貯單元由輸入暫存器，隨機存貯器，地址計數(shù)器，存貯器控制器及輸出暫存器構(gòu)成，其工作頻率是模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作頻率的N分之一，每個通道中的N套存貯器均受控于總控制器。


圖1為雙通道瞬態(tài)記錄儀電原理框圖?，F(xiàn)僅就一個通道說明其工作原理。圖中1輸入級2模數(shù)轉(zhuǎn)換器3輸入暫存器4隨機存貯器和地址計數(shù)器5存貯器控制器6輸出暫存器7數(shù)據(jù)接口8數(shù)模轉(zhuǎn)換器9總控制器10電源被測模擬信號首先進入放大器1放大。放大后的信號進入模數(shù)轉(zhuǎn)換器2，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出為量化后的數(shù)碼，它們以并行方式輸出至輸入暫存器3，并依次進入3－1，3－2，…3－N，3－1…，與輸入暫存器相對應的有隨機存貯器4－1，4－2，…，4－N以及存貯控制器5－1，5－2，…，5－N。數(shù)據(jù)進入隨機存貯器后，即可長期保存。由于有N個存貯單元并行，故存貯器及相應的控制電路均工作在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作頻率的N分之一。這樣一來，用工作頻率較低的器件可以滿足需要，而且使整機的穩(wěn)定性大大提高。
如需讀出時，數(shù)據(jù)從隨機存貯器讀出后進入輸出暫存器6，讀出過程的輸出方式有兩種一種為數(shù)字方式，通過接口電路7將數(shù)據(jù)直接寫入電子計算機內(nèi)的存貯器，便于數(shù)據(jù)處理和分析；另一種為模擬方式，數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器8又被還原為模擬信號，可以用示波器觀察或函數(shù)記錄儀再作模擬記錄，整個儀器的工作過程，包括存貯器控制器5均受總控制器9的控制。
附圖2為本實用新型實施例電原理圖。
輸入級由RC衰減器，跟隨器IC1、運算放大器IC2組成，模數(shù)轉(zhuǎn)換器由模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC3、暫存器IC4、ECL－TTL變換電路組成，IC3輸出ECL電平的八位二進制代碼，IC4接收來自IC3的代碼，IC5的作用是將ECL電平變換為TTL電平。至此，輸入的模擬信號則被轉(zhuǎn)換為TTL八位并行數(shù)碼。8位暫存IC6、IC7、IC8、IC9、IC10、IC11組成輸入暫存器，將模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的并行8位代碼依次存入IC8、IC9、IC10、IC11之中，IC8－11又與四個存貯體IC15，IC18，IC19，IC22相對應，每個存貯體使用2片靜態(tài)存貯器。四個存貯體又各自帶有它們自己的地址計數(shù)器IC16，IC17，IC20，IC21。每個地址計數(shù)器由3片74F161組成。至此，被測量的模擬信號以數(shù)碼的形式存貯在四個存貯體IC15、IC18、IC19、IC22中。在此例中，每個存貯體為1K×8bit，即總存貯量為4kB(4096字節(jié))。IC12、IC13、IC14組成存貯器控制器，與IC33構(gòu)成補助電路，以滿足極性和時間關(guān)系要求。IC23－26構(gòu)成輸出暫存器，與四個存貯體相對應，其作用是將依次從四個存貯體讀出的數(shù)據(jù)暫存下來并依次送入數(shù)據(jù)輸出口的線驅(qū)動器IC27。IC27輸出為數(shù)碼Dout，模擬輸出口的IC28輸出則為模擬電壓Aout。IC29－35構(gòu)成總控制器的一部分，其工作原理與國內(nèi)外現(xiàn)有同類儀器的工作原理相同。小寫英文字母為儀器內(nèi)部聯(lián)接代號，粗線表示數(shù)碼并行線，細線表示模擬信號和控制信號線。
輸入級由RC衰減器跟隨器IC1(LH0063)運算放大器IC2(AD9610)三部分組成，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分由模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC3(AD9002)、暫存器IC4(HD1.00151)、ECL－TTL電平轉(zhuǎn)換器(2片HD100125)三部分組成。至此，輸入的模擬信號已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)碼信號，而且是以TTL電平八位二進代碼并行輸出。轉(zhuǎn)換后的八位代碼依次存入IC6、IC7、IC8、IC9、IC10、IC11組成的暫存器，(IC6－11均為74F3747)。IC8－IC11分別對應四片存貯器，IC15、IC18、IC19、IC22為四片MCM2018，2K×8 bit高速RAM，即存貯器的1／0口8bit數(shù)據(jù)線與前面暫存器的8 bit數(shù)據(jù)輸出線相對應連結(jié)。四個存貯器又各自帶有它們自己的地址計數(shù)器IC16、IC17、IC20和IC21，每個地址計數(shù)器又由3片74F161組成，它們分別提供各自對應的存貯器的地址代碼。被測量的模擬信號以數(shù)碼形式依次存入四個存貯器IC15、IC18、IC19、IC22中，每個存貯器為2K×8 bit；即存貯體總存貯量為8K×8 bit。IC12(74F00)、IC13(74F00)和IC14(74F00)構(gòu)成補助電路，提供相應的寫地址推進脈沖及寫脈沖等控制脈沖。IC23、IC24、IC25、IC26(均為74LS374)構(gòu)成輸出暫存器，它們的輸入也與四個存貯體1／0口數(shù)據(jù)線相聯(lián)結(jié)，從存貯器內(nèi)讀出的數(shù)碼就暫存在IC23－IC26)四個暫存器中，它們的輸出數(shù)碼依次進入驅(qū)動器IC27(74LS245)之中。IC27的輸出即為本瞬態(tài)記錄儀的數(shù)碼輸出Dout，另一路可經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC28(DAC0800)，再將這一數(shù)碼還原為模擬電壓Aout。數(shù)碼輸出Dout通過微機接口而輸至微型計算機內(nèi)作數(shù)據(jù)處理，而模擬輸出Aout可接至示波器，直接在顯示屏上觀察最初的模擬電壓的波形。
外圍輔助電路由IC29(74LS00)、IC30(74LS161)、IC31(74LS139)、IC32(74F13)、IC33(74F00)、IC34(HD100124)、IC35(74F00)等組成。它們實際上也是總控制器的組成部分，其作用是提供相應的控制脈沖信號，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器、輸入暫存器，存貯器，存貯器地址計數(shù)器、輸出暫存器等部分協(xié)調(diào)工作，其工作原理與國內(nèi)現(xiàn)有同類儀器的工作原理相同。
圖2中，粗線表示數(shù)碼信號(8位并行)，實際上代表8根連線，細線表示控制脈沖或模擬信號。IC15與IC16之間，IC17與IC18之間IC19與IC20之間，IC21與IC22之間的省略點表示地址計數(shù)器與存貯器之間相對應的地址連線。圖2中其它小寫字母表示儀器內(nèi)部相對應的連線。
由于本實用新型采用了N個并行存貯單元，使存貯器的工作頻率降為模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作頻率的N分之一，使大量的較低速器件能滿足整機高速要求，提高了整機的工作頻率和存貯量，同時也提高了整機穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1.一種高速瞬態(tài)記錄儀，每一通道包括輸入級，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸出級和電源，其特征在于每一通道采用了并行的N套存儲單元(N=2n，n=1、2、3…)，存儲單元由輸入暫存器，隨機存貯器，地址計數(shù)器，存貯器控制器及輸出暫存器構(gòu)成，其工作頻率是模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作頻率的N分之一，全機受總控制器控制。
專利摘要本實用新型是一種高速瞬態(tài)記錄儀，被測信號以數(shù)據(jù)方式存貯于儀器的隨機存貯器中。由于每一通道采用了并行的N套存貯單元，使每個存貯單元中的存貯器工作頻率降低到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作頻率的N分之一，從而可大大提高整機工作頻率和整機穩(wěn)定度，同時也擴展了整機存貯量。
文檔編號G01R13/06GK2061293SQ8921282
公開日1990年8月29日 申請日期1989年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月16日
發(fā)明者馬世馴 申請人:馬世馴