DE3415004A1

DE3415004A1 - Vertikalverstaerker fuer einen oszillographen

Info

Publication number: DE3415004A1
Application number: DE19843415004
Authority: DE
Inventors: Warren Kirk Tigard Oreg. Wimmer
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1983-04-21
Filing date: 1984-04-19
Publication date: 1984-10-31
Also published as: JPH0441785B2; US4585975A; JPS60133371A; FR2544932B1; GB2139058B; FR2544932A1; GB8408834D0; DE3415004C2; GB2139058A

Description

-A- Vertikalverstärker für einen Oszillographen

Die vorlie'gende Erfindung betrifft einen Vertikalverstärker für einen Oszillographen zur Verarbeitung und Anzeige mehrerer Analogeingangssignale.

Sowohl Oszillographen als auch digitale Logikanalysegeräte stellen in der Elektronik wichtige Geräte dar. Oszillographen sind seit langem grundlegend wichtige Geräte zur direkten Beobachtung und damit zur Analyse von Analogsignalen, während logische Analysegeräte eine entsprechend wichtige Rolle für Digitalsignale spielen. Als getrennte Geräte sind sie jedoch jeweils mit Beschränkungen behaftet. Oszillographen werden von Schwellwerten getriggert, so daß es oft schwierig und manchmal unmöglich ist, die Anzeige im genau richtigen Zeitpunkt zu triggern, um die analogen Eigenschaften von Digitalsignalen zu beobachten. Bei logischen Analysegeräten kann zwar die Triggerung durch die Erkennung einer genauen Wortkombination erfolgen, wobei es jedoch dann nicht möglich ist, die tatsächlichen analogen Eigenschaften der Digitalsignale beispielsweise hinsichtlich von Rauschen und Zitterschwankungeh zu beobachten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vielseitigkeit von Oszillographen mit den kombinatorischen Triggermöglichkeiten von logischen Analysegeräten zur Schaffung eines leistungsfähigen elektronischen Gerätes miteinander zu kombinieren.

Diese Aufgabe wird bei einem Vertikalverstärker der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Vertikalverstärker stellt eine Mehrfachwort-Erkennungsanordnung dar, welche aufgrund jeder Bool'sehen Funktion oder Kombination von Bool'sehen

Funktionen (UND, ODER oder NICHT) ihrer Eingangssignale mittels eines digitalen Triggerkanals ein Triggerausgangssignal zu'erzeugen vermag. Darüber hinaus kann jedes Eingangssignal als flankenempfindlich (sprungempfindlich) und nicht nur als schwellwertempfindlich bezeichnet werden. Mittels eines externen Taktes sind auch zusätzliche Triggereigenschaften realisierbar, wenn ein Synchronbetrieb erwünscht ist. Ein variables Triggerfilter, das die Triggerung von schmalen Triggerimpulsen sperrt, steht für asynchrone pegelempfindliche Funktionen zur Verfügung. Es ist weiterhin eine kombinierte Triggerung möglich, bei der eine Funktion einen festgelegten Zustand gewährleistet, so daß das nachfolgende Auftreten einer anderen unabhängigen Funktion zu einem Triggerausgangssignal führt, wobei dann der festgelegte Zustand rückgesetzt wird.

Mehre're Kanäle von analogen Eingangssignalen werden mittels eines hochgenauen Analogvertikalverstärkers zur Darstellung auf einer visuellen Anzeige verarbeitet. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der Verwendung einer Folge von analogen Verzögerungsleitungen in Serie mit dem gebräuchlichen Analogsignalweg jedes Analogsignalkanals, um die Verzögerungszeiten des Analogsignalweges und des Digital - Triggerweges aneinander anzupassen. Damit kann die zeitliche Koinzidenz des digital erzeugten Triggersignals sowie der Analogsignale für die Weiterleitung in den Oszillographen-Hauptteil und die visuelle Anzeige sichergestellt werden.

Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgdankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

■ " ■ 3415ÜÖ4

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild von Triggerschwellwertgeneratoren, Triggervergleichsstufen, einer Bool'sehen Lo

gik sowie von Triggerfiltern nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltbild vcn Flankendetektoren nach Fig. 1;

und
10

Fig. 4 ein Schaltbild einer Kombinationslogik sowie einer externen Taktlogik nach Fig. 1.

Bei dem Blockschaltbild nach Fig. 1 handelt es sich um einen vierkanaligen Oszillographenverstärker mit einem Analogsignalweg 10 und einem Digitalsignalweg 50. An vier Eingangsklemmen CH1 bis CH4 (Kanäle 1 bis 4) des Analogsignalweges 10 sind konventionelle Sensoren angekoppelt. Jedes Eingangssignal durchläuft sodann eine Dämpfungsstufe 20 (beispielsweise fünffache Dämpfung für TTL- oder CMOS-Signale oder eine Dämpfung Null für ECL-Signale). Impedanzwandler 30 speisen das Signal in Dämpfungsstufen 40 ein, welche durch den Benutzer veränderbar sind, um die Anzeigegröße auszuwählen. Weiterhin werden die Signale von den Impedanzwandlern 30 auch als Eingangssignale für Triggervergleichsstufen 60 in den pigitalsignalweg 50 eingespeist. Der Analogsignalweg 10 verläuft weiterhin über Verstärker 70, eine Lagesteuerschaltung 80, Kanalwahlschalter 90, analoge Verzögerungsleitungen 100 sowie Ausgangskanalschalter 110 zu einer visuellen Anzeige 120 im Hauptteil des Oszillographen. Die analogen Verzögerungsleitungen 100 dienen zu einer so ausreichenden Verzögerung der Analogsignale, daß sie zeitlich koinzident mit der Triggerinformation in den Hauptteil des Oszillographen eingespeist werden.

Im Digitalsignalweg 50 werden die Ausgangssignale der Impedanzwandler 30 einzeln mit unabhängig veränderbaren Schwellwerten verglichen, die durch Schwellwertgeneratoren 130 eingestellt werden, um Digitalsignale 140 ,

2 3 4

140 , 140 und 140 zu erzeugen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Schwellwertpegel der Triggerschwellwertgeneratoren 130 auch für spezielle Logikfamilien, beispielsweise TTL oder ECL voreingestellt werden können. Die Digitalsignale 140 bis 140 stellen digitale Rückbildungen der in die vier Einganskanäle CH1 bis CH4 eingespeisten Analogsignale dar. Diese digitalen Signale 140 bis 140 werden sodann durch eine Bool'sehe Triggerlogik 150, durch Flankendetektoren 160, Triggerfilter 170 und eine Kombinationslogik 180 verarbeitet, um die Trigger- und Triggersichtsignale zu erzeugen.

Die Bool'sehe Triggerlogik 150 wird durch zwei identische Schaltungen 15OA und 15OB zur Erzeugung zweier getrennter Triggerfunktionen A und B gebildet, wobei es sich bei diesen Funktionen um zwei 4-Bit-Wörter (UND-Funktionen) handelt, die über eine ODER-Funktion miteinander verknüpft sind. Diese Triggerfunktionen werden durch den Anwender programmiert und können beispielsweise folgendermaßen aufgebaut sein:

A = 1 ^m2'1'l

(1) B = T'2+3'T

Ausgangswörter A und B werden über Leitungen 2 40 bzw. durch das Triggerfilter 170 geschickt bzw. an diesen vorbeigeführt, wobei es sich um zwei identische Filter 170A und 170B für jeweils eine der Funktionen A und B handelt, deren Verzögerungszeiten aufeinander bezogen ist. Die Triggerfilter dienen zur Sperrung von Impulsen der Funktion A oder B, welche kürzer als eine vorgegebene

Zeitdauer sind. Parallel zu der Bool'sehen Triggerlogik 150 liegen die Flankendetektoren 160, wobei es sich um jeweils einen Flankendetektor für die Funktion A bzw. B handelt. Die vier Flankendetektoren können eine ansteigende oder eine fallende Flanke erfassen. Für die Funktionen A und B sind jeweils zwei Flankendetektoren vorhanden, wobei ein Flankendetektor für jede Funktion das erste Produkt dieser Funktion und ein zweiter Flankendetektor das zweite Produkt dieser Funktion testet. Für ein vorgegebenes Produkt (UND-Funktion) kann ein flankenempfindlicher Kanal vorhanden sein. Die verbleibenden Kanäle in diesem Produkt (falls ausgenutzt) sind lediglich pegelempfindlich. Die gesamte Triggerfunktion dieses Produktes ist die "UND-Funktion" der pegelempfindliehen Kanäle, wobei die Testung im Zeitpunkt des Sprungs des flankenempfindlichen Kanals erfolgt.

Wird der externe Taktsprung zur Qualifizierung der Bool'sehen Triggerlogik 150 verwendet, so wird er über eine externe Taktlogik 210 in alle Flankendetektoren 160 eingespeist. In dieser Betriebsart ist eine Kanalflankenerfassung nicht möglich.

Die gefilterten Funktionen A und B sowie die erfaßte Flankeninformation werden sodann in die Kombinationslogik 180 eingespeist. Über diese Kombinationslogik 180 hat der Anwender die Möglichkeit, lediglich eine der Funktionen A oder B zu triggern oder die Funktion A als Triggerfestlegungsbedingung und die Funktion B als Triggerbedingung zu benutzen.

Die unabhängige Auswahl des Triggerschaltpegels, der Anzeigegröße, der Anzeigelage, der Eingangsimpedanz oder des Potentialbezugs sowie die Auswahl der Bool'sehen Triggerfunktionen A und B erfolgt durch den Benutzer über Vertikalverstärker-Bedienungseinstellungen 1 90 und einen

Mikroprozessor 200. Die Bedienungseinstellungen 190 enthalten auch eine Eingangsklemme für ein externes Taktsignal, mit den über die externe Taktlogik 210 und die Flankendetektoren 160 eine weitere Triggermöglichkeit gegeben ist. Die Bedienungseinstellungen enthalten weiterhin eine Rücksetzeingangsklemme zur rücksetzung der Festlegungsbedingung für die Kombinationstriggerlogik 180. Das Triggersignal wird über eine Leitung 220 den Bedienungseinst^llungen zugeführt, damit es dem Benutzer zugänglich ist. Weiterhin wird es auch über eine Leitung.185 in den Hauptteil des Oszillographen eingespeist. Ein Triggersichtsignal auf einer Leitung 230 wird in die Ausgangskanalschalter 110 eingespeist, um auf der visuellen Anzeige 120 eine zusätzliche Spur zur Beobachtung des tatsächlichen digitalen Triggersignals in Bezug auf die analogen Eingangssignale zu erzeugen.

Die logischen Blöcke nach Fig. 1 werden nun anhand der Schaltbilder nach den fig. 2 bis 4 näher erläutert. 20

Die Triggerschwellwertgeneratoren 130 für die Kanäle 1 bis sind gemäß Fig. 2 durch unabhängige Schwellwert-Digital-Analog-Wandler U1020, 1030, 1022 und 1032 realisiert. Diese Digital-Analog-Wandler werden durch das Daten-Byte in Form von Signalen BDO bis BD7 vom Mikroprozessor 200 auf einem gepufferten Datenbus gesteuert, wobei dieses Byte zur Bildung eines Signale FDO bis FD7 führenden gefilterten Datenbusses Serienwiderstände R200, 201 und 202 durchläuft. Die Codierung der Signale BDO bis BD7 repräsentiert eine Binärzahl, welche der gewünschten analogen Schwellwertspannung für die Triggerschwellwertgeneratoren 130 proportional ist. Langsamere Sprungzeiten auf dem gefilterten Datenbus machen es erforderlich, daß für die in den Triggerteil eingeschriebenen Daten 35ein Warte-Zustand vorhanden ist. Ein Signal mit tiefem Pegel auf Schreibtastleitungen TRSHI bis TRSH4 puffert die Daten in die Digital-Analog-Wandler. Der analoge Aus-

• ■ 34'IbUlM

gangsspannungsbereich der Digital-Analog-Wandler liegt zwischen 0 und + 2,55V. Ein Widerstandsteilernetzwerk verschiebt diesen Bereich an den Vergleichsstufen-Eingangsklemmen auf -0,48 bis + 0,48V nach unten und gewährleistet eine Verstärkungs- und Verschiebungseinstellung.

Vergleichsstufen U200, 210, 220 und 230 für die Kanäle 1 bis 4 gemäß Fig. 2 wandeln die von den Impedanzwandlern 30 der Kanäle 1 bis 4 kommenden Analogsignale in komplementäre Digitalsignale mit ECL-Pegel um. Widerstände R210, 220, 222 und 230 zwischen dem invertierten Ausgang und dem negativen Eingang der Vergleichsstufen stellen eine Mitkopplung dar und gewährleisten einen festen Hysteresebetrag. Die Ausgangssignale der Vergleichsstufen 60 steuern die Bool'sche Logik 150 sowie die Flankendetektoren 160 an.

Die Bool'sche Logik 150 ist gemäß Fig. 2 in zwei Teile für die Funktion A und die Funktion B geteilt. Jede Funktion besteht aus zwei Produkten von vier Bit für

12 3 jedes der digitalen Eingangssignale (140 , 140 , 140 ,

4
140 gemäß Fig. 1). Jedes Produkt ist durch UND-Gatter U300, 302, 332 und 330, welche die das Produkt bildenden Kanäle auswählen,sowie durch EXCLUSIV-ODER-Gatter U400, I 410, 420 und 430 realisiert, welche diese Kanäle auf einen aktiv hohen oder aktiv tiefen Pegel einstellen. Die UND-Funktion, welche das Produkt bildet, ist eine negative verdrahtete logische UND-Kombination der Ausgangssignale der EXCLUSIV-ODER-Gatter. Die Bool'sehen Logikgatter U300, U 302, U332, U330, U400, U410, U420 und U430 werden durch 32 Triggersteuerleitungen vom Mikroprozessor 200 (Fig. 1) gesteuert.

Für die Steuerung der Bool'sehen Logikgatter U300, U302, U332 sowie U330, U400, U410, U420 und U430 existieren

mehrere Regeln. Für jeden nicht benutzten Kanal in einem Produkt müssen EIN-Leitungen (1AXON, 3BYON, usw.) auf tiefem Pegel liegen. INV-Leitungen (1AXINV, 3BYINV, usw.) müssen in Abhängigkeit vom Status des Restes der Kanäle im Produkt gesteuert werden. Wird jeder Kanal in einem speziellen Produkt benutzt, so müssen die INV-Leitungen von unbenutzten Kanälen in diesem Produkt (falls vorhanden) auf tiefem Pegel liegen. Ist das gesamte Produkt unbenutzt, so müssen die INV-Leitungen für wenigstens einen Kanal auf hohen Pegel gesetzt werden. Ist ein gegebenes Produkt flankenempfindlich und enthält es keine pegelempfindlichen Kanäle, so müssen die INV-Leitungen für alle Kanäle in diesem Produkt auf tiefen Pegel gesetzt werden. Das Signal läuft von der verdrahteten UND-Verknüpfung jedes Produktes über Gatter U402A, 412A, 422A und 432A, an denen die beiden Produkte jeder Funktion zur Bildung von Signalen FNA und FNB (A und B auf Leitungen 2 40 und 250 nach Fig. 1 ) einer verdrahteten ODER-Verknüpfung unterworfen werden.

Die Signale FNA und FNB werden auf die Verknüpfungslogik 180 (Fig. 4) gekoppelt. Diese Signale nehmen einen hohen Pegel an, wenn die Funktion wahr ist.

Zur Erläuterung dieses Teils der Schaltungsanordnung sei darauf hingewiesen, daß die für die Signale 1AXON bis 4AXON, 1AYON bis 4AYON, 1AXINV bis 4AXINV, 1AYINV bis 4AYINV sowie einen entsprechenden Satz von B-Funktionssignalen gewählten Zeichen folgende Bedeutung haben:

- die Ziffer bezeichnet das interessierende Eingangskanalsignal

A bzw. B bezeichnen die beiden Bool'sehen Triggerfunktionen
35

■ " ^tIDUUt

-12-X bezeichnet das erste Produkt der Triggerfunktion

Y bezeichnet das gegebenenfalls vorhandene zweite Produkt der Triggerfunktion

für den Fall eines wahren Signals bewirkt ON die Einfügung dieses Kanalsignals in die Triggerfunktion

für den Fall eines wahren Signals invertiert INV das Kanalsignal für die Einfügung in die Triggerfunktion.

Beispielsweise unter Verwendung der Gleichungen (1), welche hier noch einmal wiederholt werden, wird der Status der Signale der Bool'sehen Logik 150 im folgenden angegeben:

Es sei zunächst darauf hingewiesen, daß die Funktion A ein einziges Produkt und die Funktion B zwei Produkte darstellt.

Funktion: A = 1 '2""3"T

1AXON - wahr (hoch)

2AXON - wahr (hoch)

3AXON - wahr (hoch)

4AXON - wahr (hoch)

Alle Kanäle in Funktion A repräsentiert

1AXINV - falsch (hoch)/Kanäle 1 und 2 in Funktion A

2AXINV - falsch (hoch)J nicht investiert

3AXINV - wahr (tief)1 Kanäle 3 und 4 in Funktion A

4AXINV - wahr (tief H investiert

(Es sei darauf hingewiesen, daß bei einer positiven Logik Signalnamen mit einem Querstrich, beispielsweise 1AXINV bei tiefem Pegel wahr und bei hohem Pegel falsch sind).

1 1AYON - 4AYON - falsch (tief) Punktion a ist eine einzige Produktfunktion

1AYINV --4AYINV - wahr (hoch) ungenutzt in Funktion A

Funktion: B = 1*2 + 3*4

1BXON - wahr (hoch)

2BXON - wahr (hoch)

3BXON - falsch (tief)

4BXON - falsch (tief)

Kanäle im ersten Produkt der Funktion B

Kanäle nicht im ersten Produkt der Funktion B

1BXINV -

2BXINV -

3BXINV -

4BXINV -

wahr (hoch) falsch (hoch) wahr (tief) wahr (tief)

1BYON - falsch (tief) 2BYON - falsch (tief) 3BYON - wahr (hoch) 4BYON - wahr(hoch)

i:

ί J

invertiert in Funktion B nicht invertiert in Funktion B

ngenutzte Kanäle im ersten Produkt der Funktion B

Kanäle nicht im zweiten Produkt der Funktion B Kanäle im zweiten Produkt der Funktion B

1BYINV -

2BYINV -

3BYINV -

4BYINV -

wahr (tief) / wahr (tief) J falsch (hoch) wahr (tief)

ungenutzte Kanäle im zweiten Produkt der Funktion B nicht invertiert in Funktion B invertiert in Funktion B

Die Triggerfilter 170A und 170B für die Funktionen A und B gemäß Fig. 2 sind getrennte aber identische Einheiten

30 und besitzen aufeinander bezogene Zeitverzögerungen. Das Triggerfilter für eine gegebene Funktion ist nicht wirksam, wenn die Produkte von der Bool'sehen Logik 150 in dieser Funktion einen flankenempfindlichen Kanal enthalten oder wenn das Triggerfilter 170 abgeschaltet ist. Die

35 folgende Erläuterung für die Funktion A gilt ebenso für die Funktion B. Wenn beide Produkte in der Funktion A

■ '-" - ■■ 34Ί5004

lediglich pegelempfindlich sind und das Triggerfilter eingeschaltet ist, so liegt das Signal auf Steuerleitungen STAX und STAY von den Flankendetektoren 160 auf tiefem Pegel, während das Signal auf Leitungen SYNCAX und SYNCAY von den Flanken 160 auf hohem Pegel liegt. Das Ausgangssignal eines Gatters U500A liegt auf hohem Pegel bis die Produkte wahr werden. In diesem Zeitpunkt beginnt das Signal einen tiefen Pegel anzunehmen, wobei die Geschwindigkeit durch einen Kondensator C501 und den Strom von Transistoren Q532 festgelegt wird. Sobald der Pegel tief genug ist, daß der Schaltschwellwert eines Schwellwertdetektors U500D durchlaufen wird, beschleunigt eine Mitkopplung von der Ausgangsklemme des Detektors U500D den Sprung, wobei ein positiv verlaufendes Signal in die Gatter U402B und U412B und sodann ein negativ verlaufendes Signal in die Gatter U402A und U412A eingespeist wird. Dieser Pegel schaltet entweder das Gatter U402A oder das Gatter U412A wirksam und ermöglicht den Durchgang des am anderen Eingang stehenden Wartesignals. Das Prinzip des Triggerfilters besteht darin, daß die resultierende Funktion FNA nicht wahr wird, wenn die durch den Kondensator C501 hervorgerufene Verzögerungszeit für das Gatter U500A die Zeit überschreitet, in der das Produkt wahr ist.

Werden die Produkte falsch, d.h., liegen beide Produkte auf hohem Pegel, so nimmt das Ausgangssignal des Gatters Ü500A einen hohen Pegel an und lädt den Kondensator C501 schnell auf, so daß der nächste Zyklus durchführbar ist.

Wird das Triggerfilter 170 von den Bedienungseinstellungen her abgeschaltet, so nehmen die Leitungen STAX und STAY von den Flankendetektoren 160 einen hohen Pegel an. Damit werden tiefe Pegel für die Gatter U402B und U412B geliefert, welche diese kontinuierlich wirksamschalten.

Ein Doppel-Zweifach-Stromspiegel-Transistorkreis Q532 bildet jeweils eine Stromquelle für die Triggerfilter 170A

und 170B der Funktionen A und B. Jede Stromquelle speist einen Strom doppelter Größe über einen Widerstand R23 3 in die Sohaltung ein, der von der Stellung eines Potentiometers R39 in den Bedienungseinstellungen abhängig ist. Die Basis-Emitterspannung für die Transistoren Q532B, C, D und E wird durch einen Transistor Q532A eingestellt. Da alle Transistoren in einem einzigen integrierten Schaltkreis genau aneinander angepaßt sind, sind ihre Kollektorströme bei gleichen Basis-Emitterspannungen gleich.

Gemäß Fig. 3 sind vier unabhängige Flankendetektoren 160, und zwar jeweils einer für jedes Produkt in den Funktionen A und B der Bool'sehen Logik 150 vorhanden. Die folgenden Erläuterungen für den dem ersten Produkt der Funktion A zugeordneten Detektor gelten für die anderen Detektoren ebenso. Die digital simulierten Signale der Kanäle 1 bis 4 (CH1 bis CH4) und deren Komplemente werden in die Eingänge eines Multiplexers U310 eingespeist. Enthält das Produkt einen flankenempfindlichen Kanal, so liegt ein Steuersignal MENAX auf tiefem Pegel, um den Multiplexerausgang wirksam zu schalten. Signale MSOAX, MS1AX und MS2AX liegen auf hohem oder tiefem Pegel, um den richtigen Kanal und die Polarität so auszuwählen, daß das Multiplexer-Ausgangssignal einen negativ verlaufenden Sprung entsprechend der Kanalflanke ausführt, in dem eine Empfindlichkeit programmiert ist.

Da MENAX auf tiefem Pegel liegt, liegen sowohl das Ausgangssignal eines NOR-Gatters U800B als auch das Ausgangssignal eines UND-Gatters U700B auf tiefem Pegel. Das Signal SYNCAX nimmt einen tiefen Pegel an, um das Triggerfilter 170 gemäß Fig. 2 unwirksam zu schalten. Bevor der zu erfassende Sprung auftritt, liegt das Ausgangssignal des Multiplexers U310 auf hohem Pegel, wodurch das Ausgangssignal eines NOR-Gatters U402C auf einen tiefen Pegel gesetzt wird. Wenn der Sprung auftritt, nimmt das Ausgangssignal des Multiplexers U310 einen tie-

fen Pegel an, während das Ausgangssignal des NOR-Gatters U402C momentan einen hohen Pegel annimmt, bis am Ausgang des NOR-Gatters U402C ein hoher Pegel aufgetreten ist. In diesem Zeitpunkt geht das Ausgangssignal des NOR-Gatters U402C auf einen tiefen Pegel zurück. Die Breite dieses Impluses wird durch die Ausbreitungsverzögerung des NOR-Gatters U 402C sowie die dazu addierte Verzögerung eines Serienwiderstandes R404 und eines Nebenschlußkondensators C600 festgelegt. Dieser Impuls wird zum Signal STAX, welches den pegelempfindlichen Teil der Triggerfunktion gemäß Fig. 2 (falls vorhanden) auf den Ausgang tastet. Wenn das Ausgangssignal des Multiplexers U310 einen hohen Pegel annimmt, wird die Schaltung in ihren ursprünglichen Zustand zurückgeschaltet.

Alle vier Detektoren arbeiten gleichsinnig, wenn die externe Taktschaltung wirksam geschaltet wird. In dieser Betriebsart besitzen Signale MENAX, MENAY, MENBX und MENBY alle einenhohen Pegel, während ein Signal EXEDGEN einen tiefen Pegel besitzt. Das externe Taktsignal tritt mit einem Signal BEXTCLK auf. Wenn dieses letztgenannte Signal einen hohen Pegel annimmt, so geht das Ausgangssignal eines NOR-Gatters U51OA auf einen tiefen Pegel und erzeugt einen STAX-Impuls, wobei die fallende Flanke des Signals BEXTCLK die Schaltung im oben beschriebenen Sinne rücksetzt.

Wird das Triggerfilter 170 von den Bedienungseinstellungen 190 her über einen Schalter S39 und einen Transistör Q1000 abgeschaltet (Fig. 3), so nimmt ein Signal FILTER OFF einen hohen Pegel an. Enthält beispielsweise die Funktion A keine flankenempfindlichen Kanäle und wird der externe Takt nicht ausgenutzt, so haben die Signale SYNCAX und SYNCAY einen hohen Pegel. Liegt das Signal FILTER OFF auf hohem Pegel, so nehmen die Ausgangssignale von UND-Gattern U700A bis D einen hohen

Pegel an, wodurch die Ausgangssignale der NOR-Gatter U402C und U412C auf einen tiefen Pegel gezwungen werden, so daß die Signale STAX und STAY einen hohen Pegel besitzen, um die Funktion des Triggerfilters zu unterbinden.

Es sei darauf hingewiesen, daß in den Signalen MENAX, usw. die Buchstabenkombination MEN anzeigt, daß das Signal ein Multiplexer-Freigabesignal ist, wobei der Buchstäbe A für die Triggerfunktion A und die Buchstaben X und Y für das erste bzw. zweite Produkt der speziellen Funktion stehen. Wenn keines der Kanalsignale im speziellen Produkt der Triggerfunktion als flankenempfindlich angezeigt ist, so ist das MENxx-Signal für dieses Produkt falsch (hoher Pegel). Für die Funktionen A und B der obigen Gleichungen (1) sind alle diese Signale wahr, um die Multiplexer zu sperren. Während die MENxx-Signale auf hohem Pegel liegen, wirken Signale MSOAX, MS1AX, MS2AX, usw. nicht steuernd und werden daher durch den entsprechenden Multiplexer ignoriert. Der Zweck der letztgenannten Signale besteht darin, das Kanalsignal zu identifizieren, das als flankenempfindlich ausgewählt ist, und festzulegen, ob die steigende oder fallende Flanke zur Triggerung auszunutzen ist.

Vor einer Betrachtung des folgenden Beispiels einer flankenempfindlichen Triggerung ist darauf hinzuweisen, daß die Flankendetektoren in Verbindung mit der Bool'sehen Logik 150 arbeiten. Die Flankendetektoren .160 verarbeiten die flankenempfindliche Kanalinformation, während die Bool'sehe Logik 150 die pegelempfindliche Kanalinformation verarbeitet.

Es sei folgende Triggerfunktion betrachtet: 35

-■ ■ " ob \ SUlM

-18-A= 1 *"2'Flanke 4 (2)

Diese Funktion bedeutet, daß die Triggerfunktion A wahr ist, wenn das Signal des Kanals 1 einen hohen Pegel besitzt, das Signal des Kanals 2 einen tiefen Pegel besitzt und das Signal des Kanals 4 einen Sprung vom hohen zum tiefen Pegel macht (fallende Flanke). Für die Gleichung (2) sind die Signale der entsprechenden Bool'sehen Logik 150 und des entsprechenden Flankendetektors 160 die folgenden:

1AXON - hoch 1AXINV - hoch - (1)

2AX0N - hoch 2AXINV - tief - (2)

3AX0N - tief 3AXINV - tief ungenutzt oder flanken-

4AX0N - tief 4AXINV - tief empfindlich

1AY0N - tief 1AYINV - hoch

2AY0N - tief 2AYINV - hoch ungenutzt in

3AYON - tief 3AYINV - hoch f Funktion A

4AY0N - tief 4AYINV - hoch

MENAX - tief Punktion A, erster Produktmultiplexer wirksam

MSOAX - hoch / wählt fallende Flanke des Signals in Kanal 4

MS1AX - hoch

MS2AX - tief
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I Zur Bildung der Triggerfunktion A gemäß Gleichung (2) ', wird das STAX-Signal vom Gatter U402D mit dem pegelempfindlichen Informationssignal von der Bool'sehen Logik 150 im Gatter U402A (Fig. 2) über das Triggerfilter

170 kombiniert. Die der Bool'sehen Logik 150 und den Flankendetektoren 160 zufallenden Aufgaben werden durch ; den Mikroprozessor 200 (Fig. 1) als Funktion von Anwenderbefehlen festgelegt.

Die A THEN B-Kombinationslogik 180 gemäß Fig. 4 leitet das Triggersignal von den Triggerfiltern 170 zu den Trigger-

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ausgängen in einer von drei Betriebsarten weiter: Α-Betriebsart, B-Betriebsart oder A THEN B -Betriebsart. Die 'Betriebsart wird über Steuerleitungen A THEN B und A MODE festgelegt. In der Α-Betriebsart liegt das

° Signal A THEN B auf hohem Pegel und das Signal A MODE auf tiefem Pegel. Das Signal FNA vom Triggerfilter 170A für die Funktion A gemäß Fig. 2 kann durch UND-Gatter U600B und U610D zu Triggerausgängen laufen. Dies ist möglich, weil das Ausgangssignal eines NOR-Gatters U520D nicht hochzieht und das Ausgangssignal des NOR-Gatters U520A und des UND-Gatters U610B aufgrund des auf hohem Pegel liegenden Ausgangssignals des NOR-Gatters U520B auf tiefem Pegel liegen, wodurch eine Taktung durch das UND-Gatter U600A verhindert wird. Die Wirkungsweise in der B-Betriebsart ist mit der Ausnahme gleichartig, daß das Signal vom FNB-Eingang durch UND-Gatter U600C und U61OD läuft, um die Ausgänge zu triggern. Die Signale

auf beiden Steaerleitungen (A THEN B und AMODE) müssen in dieser Betriebsart auf hohem Pegel liegen. 20

Im A THEN B -Betrieb liegt das Signal auf der Steuerleitung A THEN B auf tiefem Pegel und das Signal auf der Steuerleitung A MODE auf hohem Pegel. Ein Auftreten der Funktion B bewirkt einen Triggarausgangsimpuls und setzt den festgehaltenen Zustand zurück. In dieser Betriebsart wird das Ausgangssignal des UND-Gatters U610D anfänglich auf tiefem Pegel gehalten. Wenn das Signal FNA einen hohen Pegel annimmt, so wird dieser hohe Pegel durch das UND-Gatter U600A weitergeschaltet. Ein vom Kollektor eines Transistors QJ 004 auf das UND-Gatter U600B gegebener tiefer Signalpegel verhindert eine Weiterleitung zu den Triggerausgängen. Allerdings wird das UND-Gatter U600C wirksam geschaltet, so daß ein Triggerausganssignal auftritt, wenn das Signal FNB einen hohen Pegel annimmt. Ist dies der Fall, so nimmt das Ausgangssignal des UND-Gatters U600C einen hohen Pegel an, so daß die Ausgangssignale der NOR-Gatter U520A und 610B einen

■ 3k I bUU<+

tiefen Pegel annehmen, wobei der Puffer U600A zur Vorbereitung des nächsten Zyklus rückgesetzt wird. Die Breite des resultierenden Triggerausgangsimpulses wird durch die Ausbreitungsverzögerungen der Gatter U520A, U610B, U600A und U600C eingestellt. In dieser Betriebsart ist ein A THEN B-Gatterausgang ebenfalls wirksam. Das Signal am nicht invertierenden Ausgang des UND-Gatters U600D nimmt einen hohen Pegel an, wenn die Funktion A auftritt, und nimmt erneut einen tiefen Pegel an, wenn die Funktion B auftritt. Über einen Erdungswiderstand R715 ist eine Darstellung des A THEN B-Gattersignals über die Gatter U610A und U620B an einem Bedienungseinstell-Triggerajsgang ebenfalls verfügbar.

Die Rücksetz-Funktion (Fig. 4) unterscheidet sich geringfügig, wenn sich der Oszillograph nicht in der A-Betriebsart oder der B-Betriebsart sondern in der A THEN B-Betriebsart befindet. In den beiden erstgenannten Betriebsarten wird das Triggersignal nur gesperrt, wenn am Rücksetzeingang ein hoher Pegel vorhanden ist. In der letztgenannten Betriebsart wird zusätzlich zur Sperrung des Triggerausgangssignals bei hohem Pegel der festgehaltene Zustand rückgesetzt, wenn vorher durch eine wahre Funktion A ein Setzen erfolgt ist (vorausgesetzt, daß die Funktion B seit der letzten Funktion A nicht wahr gewesen ist. Nach Abschaltung des Rücksetzsignals tritt die normale Triggerung wieder ein.

Ein Rücksetz-Eingangssignal, das positiver als 0,5V ist, bewirkt, daß eine aus Transistoren Q720 und Q620 gebildete Vergleichsstufe schaltet. Wenn ein Signal R einen tiefen Pegel annimmt, so nehmen die Signale RSAY, RSAY sowie ein Signal A-B einen hohen Pegel an. Nimmt R einen tiefen Pegel an, so wird das Triggerausgangssignal sofort durch das UND-Gatter U610D gesperrt. Das gleiche Signal durchläuft das NOR-Gatter U610B, um den A THEN B-Puffer

und das UND-Gatter U600A rückzusetzen, vorausgesetzt, daß das Signal FNA einen tiefen Pegel besitzt. Dies wird durch RSAX und RSAY sichergestellt, welche derart auf die NOR-Gatter U402D und U412D (Fig. 3) wirken, daß die Signale STAX und STAY auf einen tiefen Pegel gezwungen werden. Das Signal R zwingt weiterhin die Signale EXEDGEN, SYNCAX und SYNCAY auf einen tiefen Pegel, um den Triggerfilterweg abzuschalten und ein falsches FNA-Signal zu garantieren.

Ist die externe Taktlogik gemäß Fig. 4 wirksam, so ist auf einer Steuerleitung EXT CLK SYNC ein hoher Pegel vorhanden, um zur Wirksamschaltung der externen Taktpuffer ein ECL-Signal mit tiefem Pegel in das UND-Gatter U520C einzuspeisen, zur Wirksamschaltung der Flankendetektoren 160 ein Signal mit tiefem Pegel in ein ODER-Gatter U6T0C einzuspeisen und zur Weiterleitung des externen Taktsignals auf den Ausgangskanalschalter 110 im Analogsignalweg 10 ein Signal mit tiefem Pegel zum Setzen eines Triggersicht-Multiplexers U630 zu erzeugen.

Das externe Taktsignal kann durch eine Schaltverbindung J1 entweder auf einen logischen TTL- oder' einen ECL-Pegel eingestellt werden. Der TTL-Schwellwert liegt bei etwa +1,4V, während der ECL-Pegel bei etwa -1,3V liegt. Das externe Taktsignal von den Bedienungseinstellungen 190 läuft zu einem TTL-Puffer Q622 sowie zu der Taktschaltverbindung J1. Steht die Schaltverbindung J1 in der TTL-Stellung, so wird der ECL-Puffer (UB20C) abgeschaltet. Der TTL-Puffer besteht aus einer Differenzverstärkerstufe (Q622 und Q724), welche eine Mitkopplung sowie eine Hysterese aufweist. Das Eingangssignal dieser Stufe wird zur Vermeidung einer Übersteuerung auf +5V und Masse geklemmt. Das Ausgangssignal besitzt ECL-Spannungspegel. Bei abgeschaltetem ECL-Puffer zieht das Ausgangssignal des Gatters U520C nicht auf einen hohen Pegel,

so daß der TTL-Puffer ein EXCLUSIV-ODER-Gatter U620A ansteuern kann. Steht die Schaltverbindung J1 in der ECL-Stellung, so wird das externe Takteingangssignal über etwa 50 Ohm auf -2V begrenzt, so daß es mit den Spannungspegeln der ECL-Logik kompatibel ist. Da der hohe und der tiefe ECL-Pegel negativer als Masse sind, wird der TTL-Puffer immer auf einen tiefen Eingangspegel geklemmt, wodurch der Transistor Q724 ein Ausgangssignal mit tiefem Pegel abgibt und damit eine Steuerung des EXCLÜXIV-ODER-Gatters U620A durch den ECL-Puffer U520C möglich ist. Zur Vermeidung einer Zerstörung durch Übersteuerung wird das Eingangssignal des ECL-Puffers U520C auf Masse und -5V geklemmt. Eine Steuerleitung EXT CLK EXER dient zur Selbsttestung und weiteren Überwachungs-

*° zwecken, um einen tiefen TTL-Taktpegel zu realisieren. Steht die Schaltverbindung J1 in der ECL-Stellung, so liegt das Eingangssignal immer auf tiefem Pegel, so daß die Leitung EXT CLK EXER unwirksam ist.

Die Steigung des internen Taktes wird durch eine Leitung EXT CLK SLOPE gesteuert. Die Flankendetektoren 160 sprechen auf die steigende Flanke des Signals BEXTCLK an, so daß das EXCLUSIV-ODER-Gatter U 620A so gesetzt wird, daß das Signal zur Auswahl der gewünschten Taktflanke

^° entweder invertiert oder nicht invertiert wird. Die Leitung EXT CLK SLOPE wird für eine steigende Taktflanke auf einen hohen Pegel und für eine fallende Taktflanke auf einen tiefen Pegel gesetzt. Ist das EXT CLK SYNC-Signal nicht wirksam (tiefer Pegel), so wird das Ausgangssignal des ECL-Puffers U520C auf einen hohen Pegel gezwungen und das EXT CLK SLOPE-Signal auf einen hohen Pegel gesetzt, um sicherzustellen, daß das BEXTCLK-Signal einen hohen Pegel hat, so daß es die Flankendetektoren 160 in der Kanalflankenempfindlichkeit nicht beeinflußt. Das BEXTCLK-Signal wird über die NOR-Gatter U510A, B, C und D (Fig. 3) in die Flankendetektoren

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Wird das Triggersichtsignal auf der Leitung 230 gemäß Fig. 4 über die Bedienungseinstellungen 190 und die Steuerung 200 (Fig. 1) ausgewählt, so ist die Triggersichtspur eine Darstellung des Triggerausgangssignals auf der Leitung 185, das in die Zeitbasisschaltung des Hauptteils des Oszillographen und eine Ausgangsverbindung der Bedienungseinstellungen eingespeist wird, wenn der externe Takt nicht wirksam ist. Ist der externe Takt eingeschaltet, so stellt die Triggersichtspur eine Darstellung des externen Taktsignals dar. Die Auswahl erfolgt durch den Multiplexer 630, welcher durch das Ausgangssignal eines Transistors Q1002 gesteuert wird. Ist der externe Takt wirksam, so wird das in den Multiplexer U630 eingespeiste Signal verzögert, damit die Spur für den externen Takt auf der Anzeige 120 zeitlich mit den Analogsignalspuren von den Kanälen CH1 bis CH4 zusammenfällt.

Claims

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>. Dr. K. Fiνck

Patentanwälte Dipl.-Ing.-H. Teickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. RA₁VeICKMANN, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

8000 MÜNCHEN 86

POSTFACH 860 820

MDHLSTRASSE 22

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TELEX 5 22621

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S.W. Griffith Drive, P.O. Box 500, Beaverton, Oregon
Y.St.A.

Vertikalverstärker für einen Oszillographen

Patentansprüche

.) Vertikalverstärker für einen Oszillographen zur Verarbeitung und Anzeige mehrerer Analogeingangssignale, gekennzeichnet durch
eine Analogsignalkanal-Schaltung (10, 20, 30, 40, 70, 80, 90, 100) zur Aufnahme und Verarbeitung der Analogsignale

und eine digitale Triggerkanal-Schaltung (130, 60, 150, 160, 170, 180, 210) zur Ableitung eines Anzeigetriggersignals aus einer wählbaren Bool'sehen logischen Wortkombination der Analogeingangssignale.
2. Vertikalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogsignalkanal-Schaltung (10, 20, 30, 40, 70, 80, 90, 100) Signalverzögerungsstufen (100) zu einer derartigen Verzögerung der verarbeiteten Analogeingangssignale enthält, daß diese zeitlich koinzident mit dem Anzeigetriggersignal von der Triggerkanal-Schaltung (130, 60, 150, 160, 170, 180,

210) auftreten.
3. Vertikalverstärker nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Triggerkanal-Schaltung (130,

60, 150, 160, 170, 180, 210) folgende Komponenten aufweist:

Triggerschwellwertgeneratoren (130) zur Erzeugung wählbarer Schwellwertspannungen,

Vergleichsstufen (60) zur digitalen Rückbildung der Analogsignale als Funktion der wählbaren Schwellwertspannungen und der Analogeingangssignale und eine Bool'sehe Logikanordnung (150) zur Erzeugung wenigstens eines Anzeigetriggersignals aus wählbaren Bool'sehen logischen Wortkombinationen der digital rückgebildeten AnalogeingangssignaIe.
4. Vertikalverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bool'sehe logische Wortkombination aus wenigstens eienr der Bool'sehen Funktionen UND, Oder und NICHT gewählt ist.
5. Vertikalverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bool'sehe Logikanordnung (150) eine Worterkennungsschaltung zur Erzeugung eines Triggersignals für jedes gewählte Wort enthält.
6. Vertikalverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerkanal-Schaltung (130, 60, 150, 160, 170, 180, 210) eine Triggerfilteranordnung (170) enthält, welche das Triggersignal für jedes Bool'sehe Wort sperrt, wenn dessen Dauer kürzer als eine vorgegebene Zeitdauer ist.
7. Vertikalverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerkanal-Schaltung

(130, 60, 150, 160, 170, 180, 210) eine Kombinationsstufe (180) zur Erzeugung eines Anzeigetriggersignals enthält, das eine sequentielle Kombination wenigstens zweier Wort-Triggersignale ist.
8. Vertikalverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerkanal-Schaltung (130, 60, 150, 160, 170, 180, 210) eine Taktstufe (210) zur Erzeugung eines Anzeigetriggersignals enthält, das eine Bool'sche logische Kombination der digital rückgebildeten Analogeingangssignale und eines externen Taktsignals ist.
9. Vertikalverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerkanal-Schaltung (130, 60, 150, 160, 170, 180, 210) eine von den Bool¹-schen Wortkombinationen angesteuerte Flankentriggeranordnung (160) zur Erzeugung eines Anzeigetrigger signals aufweist, das so zeitgetaktet ist, daß es beginnt, wenn die analogen Eingangssignale in den Bool¹sehen Logikwörtern als Funktion des Auftretens wenigstens eines positiven und negativen Sprungs wenigstens eines dieser Signale vorgegebene Zustände besitzen.
10. Vertikalverstärker nach einem der Ansprüche· 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß die Triggerkanal-Schaltung (130, 60, 150, 160, 170, 180, 210) eine Schaltung (in 180) zur Erzeugung eines Triggersignals enthält

und daß die Änalogsignalkanal-Schaltung (10, 20, 30, 40, 70, 80, 90, 100, 110) eine Schaltung (110) zur selektiven Addition des Triggersichtsignals und der Analogeingangssignale für deren zeitlich koinzidente Anzeige enthält.