Принцип работы двухканального осциллографа

 

Двухканальный осциллограф (рис. 2.1, а) дает возможность одновременно наблюдать и сравнивать на экране изображения двух сигналов одной и той же частоты либо кратных частот, из­мерять их амплитудные и временные параметры.

Осциллограф содержит два идентичных канала вертикального отклонения (рис. 2.1, а), в которые входят аттенюатор и предва­рительный усилитель. Линия задержки и оконечный У-усилитель к каналам I и II подключаются с помощью электронного коммута­тора. Канал горизонтального отклонения содержит схему синхро­низации и запуска развертки, генератор развертки и оконечный X-усилитель. Сигналы с выходов каналов поступают на вертикально и горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ. Для проверки коэф­фициентов отклонения «В/дел.» каналов I и II и коэффициента развертки «Время/дел.» канала горизонтального отклонения слу­жит калибратор, который имеет внутренний и внешний выходы.

Аттенюатор — это частотно-компенсированный делитель напря­жения, состоящий из RС-элементов, откалиброванный в коэффициен­тах отклонения «В/дел.».

Коммутатор представляет собой мультивибратор, управляет диодными ключами каналов I и II и имеет пять режимов пере­ключения: «I», «II Y—X»,

«I ± II», «...», «→→».

На экране регистрируется один сигнал в следующих режимах:

«I» — подключен только канал I;

«II Y—X» — подключен только канал II (выполняющий роль У-канала, а развертывающее напряжение подается на канал I, выполняя роль Х-канала);

«I ± II».— подключены оба канала I и II (на экране регист­рируется суммарный сигнал либо разностный, если предвари­тельно инвертировать сигнал канала II);

«...» и «→ →» — на экране наблюдаются два сигнала.

В поочередном (синхронном) режиме «→→» коммутатор рабо­тает от генератора развертки. Подключение каналов к оконечно­му усилителю происходит попеременно с частотой генератора раз­вертки после каждого прямого хода развертки. Изображения сиг­налов каналов I и II поочередно сменяют друг друга, но так часто, что на экране они наблюдаются одновременно (рис. 2.1, б). Этот режим является основным при измерениях (на частотах выше 1 кГц). Недостаток поочередного режима проявляется при иссле­довании синусоидальных и импульсных сигналов с низкой часто­той повторения 150 Гц, так как глазу заметны редкие поочеред­ные мелькания изображений сигналов. Для низкого диапазона частот в осциллографе предусмотрен прерывистый (асинхронный) режим «...» работы коммутатора. В этом случае коммутатор рабо­тает с частотой 100 кГц от встроенного генератора, подключая ка­налы I и II к оконечному усилителю поочередно через каждые 5 мкс (за 10 мкс — оба канала). Прерывистое изображение сигна­лов состоит из штрихов (рис. 2.1, в). На экране осциллографа за фрагментом изображения первого сигнала следует фрагмент изо­бражения

второго сигнала (фрагменты следуют через каждые 5 мкс). Часть информации о форме сигнала при этом теряется.

На­пример, при периоде 50 мкс (f = 20 кГц) будет зарегистрировано пять штрихов на каждом сигнале, а при периоде 5 мс (f = 200 Гц) сигнал будет практически непрерывным. Работу коммутатора в поочередном и прерывистом режимах иллюстрирует движение луча при медленной развертке 50 мс/дел. и отсутствии сигнала.

Генератор развертки работает в автоколебательном или ждущем режимах, переключатель режимов совмещен с регулято­ром «Уровень». Для исследования сигналов разных частот изме­няют масштаб «Время/дел.» горизонтальной оси, что достигает­ся изменением частоты (периода) генератора развертки. Для уменьшения минимального коэффициента развертки и растяги­вания отдельных фрагментов сигнала используют множитель развертки Мр. Новый коэффициент развертки равен произведе­нию установленного коэффициента развертки и множителя раз­вертки Мр (1 или 0,2); К'р = KРMp. Любой измеряемый вре­менной интервал равен tx = lxKpMv.

 

 

Рисунок 2.1 Структурная схема двухканального осциллографа (а), временные диаграммы, поясняющие режимы «→→» (б) и «.....» (в)

Работа LPT порта

3.1 Параллельный интерфейс: LPT-порт Порт параллельного интерфейса был введен в PC для подключения принтера —LP'T-порт (Line PrinTer — построчный принтер). Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода. Регистры порта адресуются относительно базового адреса порта, стандартными значениями которого являются 386h, 378h и 278h. Порт имеет внешнюю 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов.BIOS поддерживает до четырех LPT-портов (LPT1-LPT4) своим сервисом — прерыванием INT 17h, обеспечивающим через них связь с принтерами по интерфейсу Centronics. Этим сервисом BIOS осуществляет вывод символа, инициализацию интерфейса и принтера, а также опрос состояния принтера.Интерфейс Centronics. Понятие Centronics относится как к набору сигналов и протоколу взаимодействия, так и к 36-контактному разъему, устанавливаемому на принтерах. Интерфейс Centronics поддерживается большинством принтеров с параллельным интерфейсом, его отечественным аналогом является интерфейс ИРПР-М. 3.2 Традиционный LPT-порт Традиционный порт SPP (Standard Parallel Port) является однонаправленным портом, на базе которого программно реализуется протокол обмена Centronics. Порт обеспечивает возможность вырабатывания запроса аппаратного прерывания по импульсу на входе АСК#. Сигналы порта выводятся на разъем DB-25S (розетка), установленный непосредственно на плате адаптера (или системной плате) или соединяемый с ней плоским шлейфом. Название и назначение сигналов разъема порта (табл. 1) соответствуют интерфейсу Centronics. Стандартный порт имеет три 8-битных регистра, расположенных по соседним адресам в пространстве ввода/вывода, начиная с базового адреса порта (BASE). Таблица 1Разъем стандартного LPT-порта.

Контакт DB-25S	Провод шлейфа	Назначение
		I\O*	Reg.Bit**	Сигнал
1	1	0\1	CR: 0\	Strobe#
2	3	0(1)	DR:0	Data 0
3	5	0(1)	DR:1	Data 1
4	7	0(1)	DR:2	Data 2
5	9	0(1)	DR:3	Data 3
6	11	0(1)	DR:4	Data 4
7	13	0(1)	DR:5	Data 5
8	15	0(1)	DR:6	Data 6
9	17	0(1)	DR:7	Data 7
10	19	I	SR:6	Ack#***
11	21	I	SR:7\	Busy
12	23	I	SR:5	PaperEnd
13	25	I	SR:4	Select
14	2	0\1	CR:1\	Auto LF#
15	4	I	SR:3	Error#
16	6	0\1	CR:2	Init#
17	8	0\1	CR:3\	SelectIn#
18-25	10,12,14,16	18, 20, 22, 24, 26	-	-

* I/O задает направление передачи (вход/выход) сигнала порта; 0/I обозначает выходные линии, состояние которых считывается при чтении из соответствующих портов вывода.** Символом «\» отмечены инвертированные сигналы (1 в регистре соответствует низкому уровню линии).*** Вход Ack# соединен резистором (10 кОм) с питанием +5 В.3.3 Функции BIOS для LPT-порта BIOS обеспечивает поддержку LPT-порта, необходимую для организации вывода по интерфейсу Centronics. В процессе начального тестирования POST BIOS проверяет наличие параллельных портов по адресам ЗВСЬ, 378h и 278h и помещает базовые адреса обнаруженных портов в ячейки BIOS DATA AREA 0:0408h, 040Ah, 040СП, 040ЕП. Эти ячейки хранят адреса портов с логическими именами LPT1-LPT4. В ячейки 0:0478, 0479, 047А, 047В заносятся константы, задающие выдержку тайм-аута для этих портов. Поиск портов обычно ведется по базовому адресу. Если считанный байт совпал с записанным, считается, что найден LPT-порт, и его адрес помещают в ячейку BIOS DATA AREA. Адрес порта LPT4 BIOS самостоятельно установить не может, поскольку в списке стандартных адресов поиска имеются только три вышеуказанных. Обнаруженные порты инициализируются — записью в регистр управления формируется и снимается сигнал Initff, после чего записывается значение 00h, соответствующее исходному состоянию сигналов интерфейса. Программное прерывание BIOS I NT 17h обеспечивает следующие функции поддержки LPT-порта:00h — вывод символа из регистра AL по протоколу Centronics. Данные помещаются в выходной регистр и после готовности принтера формируется строб.01h — инициализация интерфейса и принтера.02h — опрос состояния принтера.При вызове INT 17h номер функции задается в регистре АН, номер порта — в регистре DX (0 — LPT1, 1 — LPT2...). При возврате после любой функции регистр АН содержит код состояния — биты регистра состояния SR[7:3] (биты 6 и 3 инвертированы) и флаг тайм-аута в бите 0.Флаг тайм-аута устанавливается при неудачной попытке вывода символа.
3.4 Режимы передачи данных Стандарт IEEE 1284 определяет пять режимов обмена(EPP,ECP, Nibble Mode, Fast Centronics, Parallel Port FIFO Mode) один из которых полностью соответствует традиционному стандартному программно-управляемому выводу по протоколу Centronics. Остальные режимы используются для расширения функциональных возможностей и повышения производительности интерфейса. Стандарт определяет способ согласования режима, по которому программное обеспечение может определить режим, доступный и хосту (в нашем случае это PC), и периферийному устройству. 3.5 Конфигурирование LPT-портов Управление параллельным портом разделяется на два этапа — предварительное конфигурирование (Setup) аппаратных средств порта и текущее (оперативное) переключение режимов работы прикладным или системным ПО. Оперативное переключение возможно только в пределах режимов, разрешенных при конфигурировании. Таким образом обеспечивается возможность согласования аппаратуры и программного обеспечения и блокирования ложных переключении, вызванных некорректными действиями программы. Способ и возможности конфигурирования LPT-портов зависят от его исполнения и местоположения. Порт, расположенный на плате расширения (обычно на мультикарте), устанавливаемой в слот ISA или ISA+VLB, обычно конфигурируется джамперами на самой плате. Порт, расположенный на системной плате, обычно конфигурируется через BIOS Setup. 3.6 Использование параллельных портов Наиболее распространенным применением LPT-порта является, естественно, подключение принтера. Практически все принтеры могут работать с портом в режиме SPP, но применение расширенных режимов дает дополнительные преимущества:- Двунаправленный режим (Bi-Di) дает дополнительные возможности для сообщениясостояния и параметров принтера.-Скоростные режимы (Fast Centronics) существенно повышают производительность практически любого принтера (особенно лазерного), но могут потребовать более качественного кабеля.-Режим ЕСР потенциально самый эффективный, и он имеет системную поддержку во всех вариантах Windows. Из распространенных семейств ЕСР поддерживают принтеры HP DeskJet моделей BXX, LaserJet начиная с 4-го, современные модели фирмы Lexmark требуют применения кабеля по частотным свойствам соответствующего IEEE 1284. 3.7 Неисправности и тестирование параллельных портов Тестирование параллельных портов целесообразно начинать с проверки их наличия в системе. Список адресов установленных портов обычно появляется в таблице заставки, выводимой BIOS на экран перед загрузкой ОС. Кроме этой таблицы, список можно посмотреть и с помощью тестовых программ или прямо вBIOS DATA AREA с помощью любого отладчика. Если BIOS обнаруживает меньше портов, чем установлено физически, скорее всего, каким-либо двум портам присвоен один адрес. Программное тестирование порта без диагностической заглушки (Loop Back) не покажет ошибок, поскольку при этом читаются данные выходных регистров, а они у всех конфликтующих (по отдельности исправных портов) совпадут. Именно такое тестирование и производит BIOS при проверке на наличие портов. Разбираться с такой ситуацией имеет смысл последовательно устанавливая порты и наблюдая за адресами, появляющимися в списке. Если физически установлен только один порт и его не обнаруживает BIOS, то либо он отключен при конфигурировании, либо вышел из строя скорее всего из-за нарушений правил подключения. 3.8 Параллельный порт и РпР Большинство современных периферийных устройств, подключаемых к LPT-порту, поддерживает стандарт 1284 и функции РпР. Для поддержки этих функций компьютером с аппаратной точки зрения достаточно иметь контролер интерфейса, поддерживающий стандарт 1284. Для работы РпР подключенное устройство должно сообщить операционной системе все необходимые сведения о себе (идентификаторы производителя, модели и набор поддерживаемых команд). Более развернутая информация об устройстве может содержать идентификатор класса, подробное описание и идентификатор устройства, с которым обеспечивается совместимость.