Таким образом, задача состоит в организации эксперимента путем выделения цикла работы схемы (в виде последовательности переходов из одного состояния в другое) и его наблюдения на экране осциллографа. Следует отметить, что аналогичная задача выделения цикла работы схемы решается при построении временной диаграммы схемы. Это дает возможность использовать предварительно полученные временные диаграммы путем их сличения с наблюдаемыми осциллограммами для проверки правильности логики функционирования исследуемой схемы.

Описание цифрового осциллографа

Мы рассмотрели общие принципы организации исследования цифровых схем в динамическом режиме при помощи осциллографа. Для их корректного использования необходимо ознакомиться с основными возможностями и особенностями работы конкретного осциллографа, который используется при выполнении лабораторных работ.

Рассматриваемый осциллограф является цифровым и относится

к классу виртуальных измерительных приборов, так как выполнен

ввиде PCI платы расширения инструментального компьютера. Для отображения результатов измерения используется экран монитора, а органами управления являются элементы графического интерфейса пользователя.

Принцип его работы состоит в следующем. Исследуемый периодический сигнал подается на вход Y вертикального отклонения. После нормирования путем усиления до необходимого значения сигнал поступает на вход АЦП (аналогово-цифрового преобразователя), где преобразуется в цифровой код. Скорость преобразования (частота дискретизации измеряемого сигнала) составляет 120 МГц. Это соответствует осуществлению за 1 секунду 120 миллионов преобразований исследуемого сигнала. Результаты преобразований накапливаются в буферном ОЗУ, где формируется цифровой образ измеряемого сигнала в виде последовательных цифровых отсчетов. Измерения проводят в режиме ждущей развертки с запуском от внешнего синхронизирующего сигнала, который подается на вход

199

Х осциллографа. Выбранное заранее изменение внешнего синхронизирующего сигнала (0 → 1 или 1 → 0) определяет начало формирования образа измеряемого сигнала или цикла работы схемы.

Программное обеспечение осциллографа позволяет осуществить вывод содержимого буферного ОЗУ на экран монитора для визуального наблюдения сигнала в удобном для пользователя виде с возможностью перемещения начала развертки сигнала по оси времени.

Отличительной особенностью осциллографа является использование буферизации оцифрованных отсчетов периодических сигналов не только для их последующего отображения, но также и для их специальной обработки. Цель этой обработки, которая называется «режимом эквивалентных выборок», состоит в искусственном повышении частоты дискретизации, то есть скорости работы АЦП. Это свойство дает возможность проведения измерений сигналов быстродействующих схем с задержками переключения, выраженными в единицах наносекунд, к которым относится элементная база универсального лабораторного стенда.

Из данной особенности вытекает вывод о том, что при помощи данного виртуального осциллографа можно исследовать только периодические сигналы. Это требование принципиального характера и должно неукоснительно соблюдаться при проведении экспериментов.

Осциллограф — прибор одноканальный, т.е. в каждый момент времени можно непосредственно наблюдать только один сигнал. Очень важная особенность осциллографа состоит в возможности запоминания в его памяти нескольких периодических сигналов. Эта функция условно называется «замораживанием» сигнала. Если для ряда сигналов, которые интересуют экспериментатора, выбран один и тот же способ запуска развертки (внешний сигнал и характер его изменения), то появляется возможность одновременно визуально отображать и сопоставлять сигналы из этого ряда. Это обеспечивает удобство при измерениях динамических параметров, например, задержек переключения. Для этого последовательно осуществляются наблюдения ряда сигналов с их последующим «замораживанием». При проведении измерений задержек переклю-

200