專利名稱：高速瞬態記錄儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高速瞬態信號數字化儀，主要應用于實驗室，試驗現場，生產線在線檢測、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過程的測量和記錄，尤其是一次性瞬態過程的測量和記錄。
目前，國外已有許多型號、規格的數字瞬態記錄儀。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的模數轉換器，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，整機穩定性好，測量精度高的高速瞬態記錄儀。
本實用新型是一種高速瞬態記錄儀，每一通道都具有輸入級，模數轉換器，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，地址計數器，存貯器控制器及輸出暫存器構成，其工作頻率是模數轉換器工作頻率的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為雙通道瞬態記錄儀電原理框圖。現僅就一個通道說明其工作原理。圖中1輸入級2模數轉換器3輸入暫存器4隨機存貯器和地址計數器5存貯器控制器6輸出暫存器7數據接口8數模轉換器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轉換器2，模數轉換器輸出為量化后的數碼，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。數據進入隨機存貯器后，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轉換器的工作頻率的N分之一。這樣一來，用工作頻率較低的器件可以滿足需要，而且使整機的穩定性大大提高。
如需讀出時，數據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字方式，通過接口電路7將數據直接寫入電子計算機內的存貯器，便于數據處理和分析；另一種為模擬方式，數據經過數模轉換器8又被還原為模擬信號，可以用示波器觀察或函數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，模數轉換器由模數轉換器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換為TTL八位并行數碼。8位暫存IC6、IC7、IC8、IC9、IC10、IC11組成輸入暫存器，將模數轉換器輸出的并行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片靜態存貯器。四個存貯體又各自帶有它們自己的地址計數器IC16，IC17，IC20，IC21。每個地址計數器由3片74F161組成。至此，被測量的模擬信號以數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)。IC12、IC13、IC14組成存貯器控制器，與IC33構成補助電路，以滿足極性和時間關系要求。IC23－26構成輸出暫存器，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據暫存下來并依次送入數據輸出口的線驅動器IC27。IC27輸出為數碼Dout，模擬輸出口的IC28輸出則為模擬電壓Aout。IC29－35構成總控制器的一部分，其工作原理與國內外現有同類儀器的工作原理相同。小寫英文字母為儀器內部聯接代號，粗線表示數碼并行線，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，模數轉換部分由模數轉換器IC3(AD9002)、暫存器IC4(HD1.00151)、ECL－TTL電平轉換器(2片HD100125)三部分組成。至此，輸入的模擬信號已經轉變為數碼信號，而且是以TTL電平八位二進代碼并行輸出。轉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數據線與前面暫存器的8 bit數據輸出線相對應連結。四個存貯器又各自帶有它們自己的地址計數器IC16、IC17、IC20和IC21，每個地址計數器又由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)構成輸出暫存器，它們的輸入也與四個存貯體1／0口數據線相聯結，從存貯器內讀出的數碼就暫存在IC23－IC26)四個暫存器中，它們的輸出數碼依次進入驅動器IC27(74LS245)之中。IC27的輸出即為本瞬態記錄儀的數碼輸出Dout，另一路可經過數模轉換器IC28(DAC0800)，再將這一數碼還原為模擬電壓Aout。數碼輸出Dout通過微機接口而輸至微型計算機內作數據處理，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，控制模數轉換器、輸入暫存器，存貯器，存貯器地址計數器、輸出暫存器等部分協調工作，其工作原理與國內現有同類儀器的工作原理相同。
圖2中，粗線表示數碼信號(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轉換器工作頻率的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定性。
權利要求1.一種高速瞬態記錄儀，每一通道包括輸入級，模數轉換器，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，地址計數器，存貯器控制器及輸出暫存器構成，其工作頻率是模數轉換器工作頻率的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記錄儀，被測信號以數據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轉換器的工作頻率的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 優先權日1989年3月16日
發明者馬世馴 申請人:馬世馴