DE2108993A1

DE2108993A1 - Vorrichtung zur Frequenzmessung

Info

Publication number: DE2108993A1
Application number: DE19712108993
Authority: DE
Inventors: Robert R Santa Clara Calif Hay (V St A) P
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1970-03-04
Filing date: 1971-02-25
Publication date: 1971-09-16
Also published as: JPS462392A; DE2108993C3; JPS515798B1; US3643126A; DE2108993B2

Description

Hewlett-Packard Company
1501 Page Mill Road
Palo Alto
Kalifornien 94304, USA

23. Februar 1971 VORRICHTUNG ZUR FREQUENZMESSUNG

Die Erfindung betrifft allgemein die Analyse des Frequenz- j spektrums einer unbekannten Signalquelle und insbesondere die Messung der Frequenz an einem ausgewählten Punkt des Spektrums einer Signalquelle oder der von einer zu prüfenden Vorrichtung erhaltenen Frequenzkurve.

Bei einer Anwendung einer Vorrichtung zur Analyse des Frequenzspektrums wird eine Signalquelle über einen Frequenzbereich abgetastet und der Amplitudenausgang der zu prüfenden Vorrichtung aufgenommen und auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre als Funktion der abgetasteten Frequenzen dargestellt. Es istT oft erforderlich, die Frequenz an einem bestimmten Punkt auf der Kurve der Schirmbilddarstellung zu bestimmen. Hierzu sind verschiedene Möglichkeiten bekannt:

Nach einem Verfahren wird ein Frequenzkammgenerator verwendet, um eine Vielzahl von Markierungslinien auf dem Oszillographenschirm in bestimmten Frequenzabständen zu er-

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zeugen und die horizontale Achse des Schirms in Frequenzeinheiten zu eichen. Die Antwortfunktion der unbekannten Signalquelle wird gleichzeitig in überlagerter Form auf dem Schirm dargestellt. Eine Betriebsperson kann dann die Frequenz an dem ausgewählten Punkt der Antwortfunktion durch Betrachtung der Stellung des Punktes relativ zu der nächsten Markierungslinie bestimmen. Bei dieser Methode ist die Genauigkeit begrenzt durch die Genauigkeit des Kammgenerators. Auch ist es schwierig, die Frequenz an einem Punkt zu messen, der zwischen zwei Markierungslinien liegt. Die Genauigkeit kann in diesem Falle verbessert werden, indem aufeinanderfolgend der gesamte auf dem Schirm dargestellte Frequenzbereich eingeengt wird und Markierungslinien erzeugt werden, die um kleinere Frequenzintervalle beabstandet sind, bis die gewünschte Auflösung erreicht wird. Indessen ist dieses Verfahren jedoch zeitraubend und unpraktisch.

Ein anderes Verfahren zur Bestimmung der Frequenz an einem ausgewählten Punkt der Antwortkurve besteht darin, eine Markierungslinie zu erzeugen, die horizontal auf dem Oszillographenschirm durch Justierung eines Knopfes zur Steuerung des Spannungspegels verstellbar ist. Dabei ist eine Wählscheibe vorgesehen, um den Spannungspegel in Frequenzeinheiten zu eichen. Die Markierungslinie wird derart eingestellt, daß sie mit einem ausgewählten Punkt auf der Antwortkurve zusammenfällt, und die Frequenz wird sodann von der

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Wählscheibe an diesem Punkt abgelesen. Dieses Verfahren kann verwendet werden, um die Frequenz an irgendeinem Punkt der Darstellung zu bestimmen; jedoch ist die Genauigkeit begrenzt durch die Fehler der Oszillographenschaltung zur horizontalen Ablenkung sowie durch Fehler in der Referenzspannung für die Markierungsstelle. Typischerweise liegt die Genauigkeit einer derartigen Vorrichtung in der Größenordnung von 1 %.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Frequenz an irgendeinem speziellen Punkt der Frequenzantwortkurve oder des dargestellten Spektrums genau und schnell zu messen.

Ausgehend von einer Vorrichtung zur Messung der Frequenz an einem ausgewählten Punkt einer Erequenzwobbeldarstellung auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre mit einem veränderbaren Frequenzgenerator zur Abtastung eines vorbestimmten Frequenzbereiches, einer Aufnahmevorrichtung für das auf dem Schirm darzustellende Signal und einer Steuervorrichtung für den Elektronenstrahl, so daß er der Größe des aufgenommenen Signales als Funktion der von dem Generator abgetasteten Frequenzen folgt, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung, um sofort das Abtasten des Generators an einer vorbestimmten, durch den Elektronenstrahl gezeichneten Stelle der Darstellung anzuhalten und um einen verstärkten Markierungspunkt auf dem Schirm an der vorgewählten Stelle zu erzeugen, und durch

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einen Zähler für die Frequenz des veränderbaren Frequenzgenerators, sobald das Abtasten des Frequenzbereiches augenblicklich durch die Haltevorrichtung angehalten wird. Eine Signalquelle kann über den Frequenzbereich wiederholt abgetastet werden, und die Antwortfunktion der zu prüfenden Vorrichtung wird als Funktion der abgetasteten Frequenzen auf dem Oszillographenschirm dargestellt. Die exakte Frequenz an irgendeinem ausgewählten Punkt der fe Ämplitudenantwortfunktion wird bestimmt, indem momentan die Frequenzabtastung angehalten und die Messung der Frequenzsignalquelle mit einem digitalen Zähler vorgenommen wird.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß bei dem augenblicklichen Anhalten der Frequenzabtastung ein Markierungsfleck auf dem Oszillographenschirm erzeugt wird. Der Punkt, an dem die Frequenz der Signalquelle gezählt wird und an dem der Markierungspunkt erzeugt wird ,ist durch eine manuell einstellbare Markierungsschaltung wählbar. Die Intensität des Markierungspunktes wird durch eine Schaltung auf einem vorbestimmten Wert gehalten, die entweder den Elektronenstrahl an dem ausgewählten Punkt der Darstellung hält oder den Strahl nach einer vorbestimmten Zeit auslöscht. Die Halte- und Auslöschschaltkreise sprechen auf die digitale Zählzeit und auf die Frequenzabtastgeschwindigkeit an, welche beide verstellbar sind. Im allgemeinen Betrieb wird jedesmal bei der Abtastung des Frequenzspektrums die Fre-

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quenz an dem ausgewählten Punkt der Antwortkurve gezählt und die Zählung des digitalen Zählers kontinuierlich auf den neuesten Stand gebracht.

Es wird also an irgendeinem ausgewählten Punkt der Amplitudenantwortkurve die Frequenzabtastung momentan angehalten, um einen Markierungspunkt auf dem Oszillographenschirm aufzubringen. Während dieser Anhaltezeit zählt ein digitaler Zähler die Frequenz des veränderlichen Frequenzgenerators. Eine Zeitgeber- und Logikschaltung steuert die Intensität des Markierungspunktes und die Länge der Anhaltezeit nach Maßgabe der Zählzeit und der Frequenzabtastgeschwindigkeit.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert; es stellen dar: Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Analyse des

Frequenzspektrums nach der Erfindung; Fig. 2 eine Vorderansicht eines Oszillographenschirmes mit

einer Frequenzantwortkurve und einem- erfindungsgemäß erzeugten Markierungspunkt;
Fig. 3 und 4 Wellenform-Diagramme der während des Betriebs der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung erzeugten Signale.

Gemäß Fig. 1 ist ein Durchdrehempfänger vorgesehen, bei dem eine Kathodenstrahlröhre 11 die Antwortfunktion einer zu prüfenden Vorrichtung 12 über den abgetasteten Frequenzen

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innerhalb eines vorbestimmten Frequenzspektrums darstellt. Ein Rampengenerator 13 erzeugt eine sich wiederholende, zunehmende Rampenspannung, welche die horizontale Ablenkung des Strahles der Kathodenstrahlröhre 11 steuert. Der Rampengenerator 13 steuert ebenfalls einen spannungsgesteuerten Oszillator 15, um einen Generator veränderbarer Frequenz zu schaffen, dessen Ausgangsfrequenz nach Maßgabe des Spannungspegels des Rampensignales veränderbar ist. Daher tastet das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 15 wiederholt einen vorbestimmten Frequenzbereich ab. Ein fest eingestellter Frequenzoszillator 17 erzeugt eine Zwischenfrequenz f_TT-,, die kleiner oder gleich der niedrigsten mit dem Oszillator 15 erreichbaren Frequenz ist. Die

Frequenzen f_T7m^, und f_T„ werden in einer Mischstufe 19 geviu -Li;

mischt, und als Ausgang ergibt sich ein Signal mit einer Frequenz f_,, bei dem f_ = f -f ist. Typischerweise er-

o fa VlU Xt

streckt sich der Bereich von ί_ντο von 2OO - 3OO MHz und die Zwischenfrequenz beträgt 200 MHz. In diesem Fall beträgt der Bereich des Ausgangssignales f 0 - 100 MHz.

Das Ausgangssignal von der Mischstufe 19 wird über einen Ausgangsabschwächer 21 der zu prüfenden Vorrichtung 12 zugeführt, land die Vorrichtung 12 kann beispielsweise ein Bandpaßfilter oder ein Verstärker sein. Die Ausgangsspannung der zu prüfenden Vorrichtung 12 ist eine Signalquelle der Frequenz f_c, die über einen Schalter 25

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einer Mischstufe 27 zugeführt wird, wo sie von dem Signal f abgezogen wird, um ein Signal der konstanten Frequenz f zu erzeugen. Dieses Ausgangssignal wird durch einen Zwischenfrequenzverstärker 29 verstärkt und die durch einen Detektor 31 erfaßte Amplitude wird dann zur Steuerung der Vertikal-Ablenkplatten des Oszillographen 11 verwendet .

Es ist ersichtlich, daß die Rampenspannung vom Rampengenerator 13 die horizontale Lage des Oszillographenstrahles bestimmt und den Oszillator 15 steuert, welcher seinerseits die von der zu prüfenden Vorrichtung empfangene Frequenz auswählt. Das Eingangssignal f_ des Prüflings folgt exakt den durch den Empfänger abgetasteten Eingangsfrequenzen. Der Oszillographenschirm wird vertikal nach Maßgabe der Amplitude des Signales des Prüflings 12 bei den abgetasteten Frequenzen abgelenkt. Als Ergebnis stellt der Oszillograph 11 die Antwortfunktion des Prüflings über den inner- | halb eines vorbestimmten Bereiches abgetasteten Frequenzen dar.

Falls der Prüfling 12 ein Bandpaßfilter ist, kann auf dem Schirm des Oszillographen 11 eine typische Antwortfunktion gemäß Fig. 2 dargestellt werden. Der Durchdrehempfänger kann auch dazu verwendet werden, um das Frequenzspektrum einer äußeren Signalquelle darzustellen. In diesem Fall

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würde der Kontaktarm des Schalters 25 in seine oberste Stellung (wie in der Zeichnung dargestellt) bewegt werden.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt auch eine Einrichtung zum momentanen Anhalten der Frequenzabtastung durch den spannungsgesteuerten Oszillator 15, um die Frequenz f_Vm₀ konstant zu halten und den Oszillographenstrahl auf einem Punkt des Schirmes zujhalten. Im Ergebnis wird ein verstärkter Markierungspunkt auf dem Schirm an der Stelle erzeugt, an welche die Frequenzabtastung momentan angehalten wird.

Die Position der verstärkten Markierungsstelle wird durch eine Schaltung 33 zur Steuerung der Markierungsposition gesteuert. Diese Schaltung umfaßt ein Potentiometer, welches eine veränderbare Spannung abgibt, die der horizontalen Position des verstärkten Markierungsfleckes auf dem Oszillographenschirm entspricht. Dieser Spannungspegel wird auf einen Eingang eines Spannungskomparators 35 verstärkt. Der andere Eingang des Spanhungskomparators ist das sich wiederholende Rampensignal des Rampengenerators 13. Wenn der zunehmende Spannungspegel der Rampenspannung ein vorbestimmtes Verhältnis zur Steuerspannung für die Markierungsposition aufweist, beispielsweise wenn beide Spannungspegel gleich sind, erzeugt der Ausgang des Spannungskomparators 35 ein Haltesignal, um einen Konstanthalter 37 zu betätigen, der den Ausgang des Rampengenerators 13 auf dem Pegel konstant

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hält, den er erreicht hatte, als der Konstanthalter betätigt wurde. Während der Zeitspanne, in welcher der Ausgang des Rampengenerators konstant gehalten wurde, wird auch die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 15 konstant gehalten, und der Oszillographenstrahl wird an einem Punkt des Schirmes angehalten, der durch die Markierungssteuerungsvorrichtung 33 bestimmt ist. Die Länge des Zeitintervalles, indem der Strahl angehalten wird, wird gesteuert durch eine nachfolgend beschriebene Zeitgeber-und Logikschaltung.

Das Anhaltersignal vom Spannungsvergleicher 35 betätigt auch eine Zählschaltung mit einem Digitalzähler 39. Das Anhaltesignal ist ein Logiksignal, dessen Einsetzen durch eine Änderung in den Spannungspegeln angezeigt wird. Die Vorderflanke des Anhaltesignales triggert einen raonostabilen Multivibrator 41, um einen kurzen Ausgangsimpuls

abzugeben, der den Digitalzähler 39 auf Null stellt. Die ™

ansteigende Flanke des Anhaltesignales wird auch um eine kurze Zeitspanne durch eine Verzögerungsschaltung 43 verzögert, die wiederum einen Filp-Flop 45 kurz nach der Rückstellung des Digitalzählers 39 taktet. Wenn der Flip-Flop 45 betätigt wird, so triggert dessen Q-Ausgang einen Generator 47. Der Generator 47 erzeugt dann einen Ausgangspuls mit einer Zeitdauer,die durch einen Schalter 49 eingestellt ist. Wie dargestellt, kann der Schalter angeordnet werden, um einen Ausgangspuls abzugeben, dessen Pulsbreite 1, 10 oder 100 ms beträgt. Dieser Ausgangs-

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puls steuert ein Gatter 51, welches das Signal f an den Digitalzähler 39 überträgt. Am Ende des Pulses des Generators 47 wird das Gatter 51 abgeschaltet, so daß der Digitalzähler 39 nicht mehr die Frequenz des Signales f_ zählt. Die nachfolgende Flanke des Ausgangsimpulses des Generators 47 stellt den Flip-Flop 45 zurück und aktiviert auch einen Logikkreis, der in noch zu beschreibender Weise den Spannungskomparator inaktiv macht. Der Digitalzähler 39 enthält eine Einrichtung, um den Zählerstand am Ende eines Zählintervalles festzuhalten und darzustellen.

Es sei daran erinnert, daß das Signal aus der Mischstufe 19 exakt den von dem Empfänger abgetasteten Frequenzen folgt, und daß das Signal £_ während der Zeit konstant gehalten wird_p in der der Digitalsähler betätigt wird^ weil die Spannung vom. Raaipengenerator 13 konstant gehalten wird. Da der Zähler 39 das Folgssignal und nicht den Signaleingang zum Empfänger mißt, ist die Messung unabhängig von der Charakteristik des Eingangssignales.

Das Anhaltesignal vom Spaimungskontparator 35 betätigt auch eine ZeitgeberschaItung mit einem Schaltkreis 53 zur Kondensator-Auf- und Entladung. Wenn in noch zu beschreibender Weise der Ausgang des Spannungskomparators 35 niedrig ist, d.h. in Abwesenheit eines Anhaltesignales,

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so erscheint am Ausgang des Kondensatorschaltkreises 53 ein mit der Zeit allmählich zunehmendes Signal. Wenn der Ausgang des Spannungskomparators 35 höher wird, d.h. wenn ein Spannungssignal auftritt, so beginnt der Ausgang des Kondensatorschaltkreises 53 mit der Zeit abzunehmen. Ein Schwellwertverstärker 55 gibt ein Logiksignal ab, welches niedrig ist, wenn die Ausgangsspannung der Schaltung 53 über einem vorbestimmten Pegel liegt, und welches hoch ist, wenn die Ausgangsspannung vom Schaltkreis 53 unterhalb dieses vorbestimmten Pegels fällt. Daher ist der Ausgang des Schwellwertverstärkers 55 normalerweise niedrig, geht aber eine vorbestimmte Zeit nach der Erzeugung eines Anhaltesignales durch den Spannungskomparator 35 wieder hoch. Der Logiksignalausgang des Verstärkers 55 steuert die zusätzliche Schaltung, um entweder den Oszillographenstrahl auf dem Schirm zu halten oder den Strahl auszulöschen, xun dadurch den Markierungspunkt mit einer vorbestimmten Stärke zu erhalten, wie nachfolgend beschrieben \ wird.

Eine Logikschaltung mit einem Flip-Flop 57 ist vorgesehen, um den Spannungskomparator 35 zu Beginn jeder Spannungsrampe des Rampengenerators 13 zu betätigen und um den Spannungskomparator inaktiv zu machen, wenn eine vorbestimmte Zeit nach der Erzeugung eines Anhaltesignales vergangen ist. Der Einschalt-Ausschalt-Steuereingang des Spannungskomparators wird durch den Q-Ausgang des Flip-

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Flops 57 gebildet. Dieser Flip-Flop wird getaktet, um den Spannungskomparator zu Beginn jeder Spannungsrampe durch einen Impuls zu betätigen, der einem Eingang eines Logikgatters 59 von einer Löschschaltung 61 zugeführt wird. Eine Löschschaltung erzeugt einen Impuls in Koinzidenz mit einem Impuls, der den Oszillographenstrahl während der Rücklaufzeit auslöscht, was am Ende der Spannungsrampe vom Rampengenerator 13 erfolgt. Der andere Eingang zum Gatter 59 stellt sicher, daß der Flip-Flop nicht durch einen Auslöschimpuls getaktet wird, der während der Rücklaufzeiten auftritt, wenn der Ausgang des Schwellwertverstärkers 55 hoch ist, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Der Flip-Flop 57 wird bei einer ersten Betriebsart zurückgestellt, wenn der Ausgang von dem Generator 47 für das Zählintervall abfällt und in einer zweiten Betriebsweise wird er zurückgestellt, wenn das Ausgangssignal von dem Schwellwertverstärker W sich erhöht. Diese zwei Ausgangssignale werden jeweils den zwei Eingängen eines Logikgatters 63 aufgegeben und der Flip-Flop 57 wird nach Maßgabe desjenigen der beiden Signale zurückgestellt, welches zuletzt auftritt. Wenn der Flip-Flop 57 zurückgestellt wird, wird der Spannungskomparator 35 inaktiv gemacht, so daß dessen Ausgangssignal abfällt, wodurch das Anhaltesignal aufhört.

Falls der Ausgang des Verstärkers 55 sich erhöht, bevor

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' die nachfolgende Flanke des Zeitintervall-Generators 47 auftritt/ betätigt der Ausgang des Verstärkers 55 die Austastschaltung 61, um den Oszillographenschirm auszutasten, bis das Zählintervall abgeschlossen und der Spannungskomparator 35 ausgeschaltet ist, wonach die Frequenzabtastung wieder aufgenommen wird.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 kann in zwei verschiedenen Weisen arbeiten. Die Wellenformen, die in einer dieser |

beiden Betriebsarten, auftreten, sind in Fig. 3 dargestellt. Unmittelbar bevor ein Frequenzabtastzyklus beginnt, läuft der Elektronenstrahl zurück und wird durch einen Impuls der Austastschaltung 61 ausgelöscht. Dieser Impuls ist eingangs der in Fig. 3a dargestellten Wellenformen dargestellt. Derselbe Dunkelsteuerungsimpuls wird dem Gatter 59 aufgegeben, um den Flip-Flop 57 zu takten, so daß dessen Q-Ausgang sich im Potential erhöht, um den Spannungskomparator 35 zu betätigen. Der Q-Ausgang des Flip-Flops 57 ist in i

Fig. 3b dargestellt. Fig. 3c stellt die zunehmende Rampenspannung vom Rampengenerator 31 dar. Wenn die Rampenspannung einen vorbestimmten Pegel S erreicht, wie er durch die Markierungspositionssteuerung 33 vorgegeben ist, hebt sich das Ausgangspotential des Komparators 35 gemäß dem Beginn des Anhaltesignales, wie in Fig. 3d dargestellt ist. Nach einer kurzen durch die Verzögerungsschaltung 43 bedingten Verzögerung wird der Flip-Flop 45 weitergeschaltet. Im

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Ergebnis wird der Zeitintervallgenerator 47 getriggert und das Zählzeitintervall eingeleitet, wie in Fig. 3e gezeigt ist.

Beim Einsetzen des Anhaltesignales beginnt die vorher zunehmende Spannung des Kondensatorentladekreises 53 abzunehmen, wie in Fig. 3f dargestellt ist. Wenn diese Spannung auf einen Schwellwertpunkt T abgefallen ist, erhöht sich das Ausgangspotential des Schwellwertverstärkers 55, wie in Fig. 3g dargestellt ist. Durch Vergleich von Fig. 3e und Fig. 3g ist ersichtlich, daß der Ausgang des Schwellwertverstärkers 55 sich erhöht, während der Digitalzähler 39 noch die durch das Gatter 51 übertragen..^ Frequenz der Signalquelle zählt. Die Signalbedingungen am Eingang zum Logikgatter 63 verhindern, daß der Flip-Flop 57 zurückgestellt wird,und hält damit den Spannungskomparator 35 im inaktiven Zustand, so daß der Spannungskonstanthalter 37 wirksam bleibt und der Oszillographenstrahl an dem ausgewählten Punkt des Schirmes stationär gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt steuert das hohe Ausgangspotential des Schwellwertverstärkers 55 die Austastschaltung 61, so daß der Strahl ausgetastet wird (vergleiche Fig. 3a und 3g). Daher wird die Leuchtstärke des Markierungspunktes auf dem Oszillographenschirm begrenzt, denn der Strahl wird nur aufrechterhalten während des Zeitintervalles t, (Fig. 3f) zwischen dem Einsetzen des Anhaltesignales und der Zeit, zu der der Ausgang des Verstärkers 55 sich erhöht.

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Wenn der Ausgangspuls vom Zeitintervall-Generator 47 (Fig. 3e) im Potential abfällt, wird der Flip-Flop 57 zurückgestellt, der Komparator 35 inaktiv gemacht, und der Spannungskonstanthalter 37 läßt das Ausganfpotential des Rampengenerators 31 frei, so daß das Rampensignal weiterbesteht. Im Ergebnis wird die Frequenzabtastung des Empfängers wieder aufgenommen, und der Oszillographenstrahl wird in Koinzidenz mit dem Rampensignal horizontal abgelenkt. I

Eine zweite Betriebsart der Vorrichtung nach der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Gemäß Fig. 4a wird die Ausgangsspannung vom Rampengenerator 13 konstant gehalten, wenn sie einen vorbestimmten Schwellwertpegel S erreicht. Der Spannungskomparator 35 wird betätigt und ein Anhaltesignal in der schon beschriebenen Weise erzeugt. Dieses Anhaltesignal bewirkt,' daß der Zeitintervall-Generator 47 getriggert wird, um ein Zählzeitintervall gemäß Fig. 4b i

einzuleiten. Gleichzeitig beginnt die Spannung vom Kondensatorkreis 53 gemäß Fig. 4c abzufallen. In diesem Fall ist das Zählintervall kürzer als dasjenige in der ersten Betriebsart (Fig. 3e), so daß es (nicht hinter, sondern)nach dem Abfall der Ausgangsspannung des Schaltkreises 53 auf den Schwellwertpegel T ( gemäß Fig. 4b und 4c)endet. Daher stellt das Ende des Zählintervalles den Flip-Flop 57 nicht zurück. Stattdessen bleibt der Spannungskomparator 35 einge-

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schaltet und der Spannungskonstanthalter 37 hält den Ausgang des Rampengenerators 13 konstant, um dadurch den Oszillographenstrahl auf dem gewählten Punkt dieses Schirmes zu halten. Zu diesem Zeitpunkt tritt kein Austasten ein, da der Ausgang des Schwellwertverstärkers 55 niedrig liegt. Wenn nach dem Zeitintervall t, der Ausgang des Schaltkreises 53 auf den Schwellwertpegel T fällt, steigt der Ausgang des Verstärkers 55 und stellt den Flip-Flop 57 zurück, wodurch wiederum der Komparator 35 inaktiv gemacht wird. Im Ergebnis hört das Anhaltesignal sofort auf, der Ausgang des Kondensatorschaltkreises 53 beginnt über das Schwellwertpotential T zu steigen und das Ausgangspotential des Verstärkers 55 fällt. Wie in Fig. 4d dargestellt ist, besteht das Ausgangssignal des Schwellwertverstärkers 55, das den Flip-Flop 57 zurückstellt, nur in einem kurzen Spannungsimpuls. Die Austastschaltung 61 umfaßt eine geeignete Zeitgeberschaltung, um zu verhindern, daß dieser kurze Spannungsimpuls momentan den Strahl austastet.

Es ergibt sich, daß die Intensität des Markierungspunktes durch Austastung des Oszillographenstrahles während der Zeit gesteuert wird, in der das Zählzeitintervall das Zeitintervall t^ übersteigt und indem der Strahl auf dem Schirm gehalten wird, wenn das Zählzeitintervall geringer ist als das Zeitintervall t^. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Länge des Zählzeitintervalles durch Verändern der Stel-

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lung des Schalters 49 wählbar. In der Tat wird der Komparator 35 ausgeschaltet und die Spannungskonstanthalte-Schaltung 37 nach Maßgabe des Endes des Zählzeitintervalles vom Generator 47 und des Zeitintervalles t, freigegeben.

Im allgemeinen Betrieb des Systemes erzeugt der Rampengenerator 13 wiederholt Rampensignaie und die horizontale Bewegung des Oszillographenstrahles wird momentan angehalten, wenn die Spannungsrampe einen vorbestimmten Schwellwertpegel | erreicht. Während der Zeit, in der das Rampenspannungssignal nicht konstant gehalten wird, lädt der Kondensatorlade- und -entladekreis 53 sich auf, um eine zunehmende Ausgangsspannung zu erstellen. Wie in Fig. 3f und 3c dargestellt ist, tritt diese zunehmende Ausgangsspannung während der Zeit t„ auf. Die tatsächliche Zeitdauer der Zeitintervalle t, und t~ hängt von der Frequenzabtastgeschwindigkeit ab, d.h. der Geschwindigkeit, mit der der Ausgang des Rampengenerators 13 den Oszillographenstrahl horizontal über den Schirm ablenkt. In- ± dessen sind jedoch die Lade- und Entladegeschwindigkeiten des Kondensatorkreises 53 gesteuert, so daß das Verhältnis der Ladezeit t, zur Entladezeit t, stets konstant gehalten ist. Dies kann bespielsweise durch wahlweise Verbindung geeigneter Stromquellen und -senken mit dem Kondensator der Schaltung 53 erreicht werden.

Zusammengefaßt wird jedesmal wenn das Frequenzspektrum abgetastet wird, der Oszillographenstrahl an dem ausgewählten

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Punkt durch die Steuerschaltung 33 für die Markierungsposition angehalten. Während der Strahl angehalten wird, erzeugt er einen verstärkten Markierungspunkt auf dem Schirm, und die Frequenz der Signalquelle an diesem Punkt des Spektrums wird durch den Digitalzähler 39 gezählt. Der Digitalzähler wird kontinuierlich auf den richtigen Wert nachgeführt, weil die neue Zählung jedesmal erhalten wird, wenn das Frequenzspektrum abgetastet wird.

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Claims

? 10899*3 Hewlett-Packard Company £. \ kjusJoo 1501 Page Mill Road 4$ Palo Alto Kalifornien 94304, USA 23. Februar 1971 Patentansprüche

1.) Vorrichtung zur Messung der Frequenz an einem ausgewählten Punkt einer Frequenzwobbeldarstellung auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre mit einem veränderbaren Frequenzgenerator zur Abtastung eines vorbestimmten Frequenzbereiches, einer Aufnahmevorrichtung für das auf dem Schirm darzustellende Signal und einer Steuervorrichtung für den Elektronenstrahl, so daß er der Größe des aufgenommenen Signales als Funktion der von dem Generator abgetasteten Frequenzen folgt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (35, 37), um sofort das Abtasten des Generators an einer vorbestimmten durch den Elektronenstrahl gezeichneten Stelle der Darstellung anzuhalten und um einen verstärkten % Markierungspunkt auf dem Schirm an der vorgewählten Stelle zu erzeugen, und durch einen Zähler (39, 41, 51, 47) zum Zählen der Frequenz des veränderbaren Frequenζgenerators, sobald das Abtasten des Frequenzbereiches augenblicklich durch die Haltevorrichtung angehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Frequenzgenerator (13, 17, 15, 19) einen

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mit einem Eingang eines Prüflings verbindbaren Eingang aufweist, die Aufnahmevorrichtung (27, 29, 31) einen mit einem Ausgang des Prüflings verbindbaren Eingang aufweist, und die Strahlsteuervorrichtung einer ausgewählten Ausgangscharakteristik des zu prüfenden Generators nach Maßgabe der durch den Frequenzgenerator abgetasteten Frequenzen folgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Frequenzgenerator einen Rampengenerator (13) und einen Oszillator (15) zur Erzeugung einer nach Maßgabe des Rampensignales veränderbaren Spannung aufweist, die Anhaltevorrichtung (33, 35) eine Anhaltesignal erzeugt, wenn die Ramepnspannung gleich einem einer vorbestimmten Stelle des verstärkten Markierungspunktes auf der Darstellung entsprechenden Pegel wird, wobei die Darstellung durch die Kathodenstrahlaufnahmevorrichtung gezeichnet wird, und eine die Ausgangsspannung des Rampengenerators gemäß dem Anhaltesignal konstant haltende Einrichtung (37) vorgesehen ist und der Zähler nach Maßgabe des Anhaltesignales für eine vorbestimmte Zeit zählt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung eine Einrichtung (33) aufweist, die ein einstellbares Signal nach Maßgabe der Lage des verstärkten Markierungspunktes abgibt, und daß ein Komparator (35) vorgesehen ist, der ein Anhaltesignal abgibt, wenn die Ausgangsspannung des Rampengenerators ein vorbestimmtes Verhältnis

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zu der einstellbaren Spannung erreicht, und daß die Haltevorrichtung einen Spannungskonstanthalter (37) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgeberschaltüng (53, 55) auf das Anhaltesignal der Schaltung zur Erzeugung eines Zeitgebersignales mit einem vorgegebenen Zeitintervall anspricht und daß eine Logikschaltung (59, 63, 57) vorgesehen ist, die diese Schaltung inaktiv macht, so daß die Abtastfunktion des Frequenzspektrums durch den veränderbaren Frequenzgenerator wieder aufgenommen wird, und daß die Logikschaltung wirksam ist nach Maßgabe des Endes des längeren der Zeitintervalle, die durch die Zählvorrichtung und die Zeitgebervorrichtung erzeugt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Einrichtung ( 61) zum Austasten des Strahls der Kathodenstrahlröhre vorgesehen ist, wenn das Zeitintervall der Zählvorrichtung das der Zeitgebervorrichtung überschreitet. I

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgebervorrichtung einen Kondensatorkreis (53) mit einer Entladezeit aufweist, die der Dauer der Rampenausgängsspannung entspricht und ein Zeitintervall mit einem vorbestimmten Verhältnis zur Abtastgeschwindigkeit der Rampenausgangsspannung erzeugt.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (59, 57) vorgesehen ist, die die Zeitgeberschaltung nach Maßgabe des Beginns jedes Ausgangsrampensignales vom Rampengenerator betätigt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler einen Digitalzähler (39) und eine Einrichtung (43, 45, 47, 51) zur Weiterschaltung der Frequenz von einer Quelle zum Digitalzähler während eines vorbestimmten Zeitintervalles aufweist.

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