11.1. Характеристики и структура измерительных плат.

Оснащение ЭВМ многофункциональной измерительной платой (МИП) позволяет наиболее полно [9,14] использовать ее вычислительные возможности для контроля и управления сложными технологическими процессами. В настоящее время, для такого периферийного оснащения часто используется и другие названия: "виртуальные измерительные системы" или "плата сбора измерительной информации".

Основные виды функций реализуемых МИП:

• измерительный многоканальный осциллограф;

• генератор сигналов произвольной формы;

• многодиапазонный частотомер;

• анализатор спектра;

• измеритель частотных характеристик;

• цифровой магнитофон.

Выпускаются различные виды МИП общего и специального применения, которые различаются функционально и по условиям применения. Обобщенная структурная схема МИП представлена на рис.11.1.

Рис.11.1. Структурная схема многофункциональной

измерительной платы.

Контроллер МИП управляет элементами платы в соответствии с полученными от процессора командами и осуществляет информационный обмен с ЭВМ через интерфейс. Особенностью данного периферийного устройства является то, что частота измерительных выборок, во многих практически важных случаях, может превышать частоту работы процессора и его магистралей (например, измерение характеристик телевизионных трактов). Поэтому, МИП оснащается быстродействующим буферным ОЗУ, в котором накапливаются результаты измерений, а затем переносятся в ОЗУ ЭВМ. Входные буферные устройства ВБУ осуществляют гальваническую развязку с измеряемыми цепями и при необходимости усиление или ослабление входных сигналов, чтобы обеспечить линейность измерительных характеристик (или заданный характер их изменения).

Измерения аналоговых сигналов проводятся с помощью аналого-цифровых преобразователей АЦП. Наибольшим быстродействием обладают АЦП параллельного действия. Для повышения частоты измерений может использоваться несколько преобразователей для одного канала или применяются специальные методы, например, стробирование.

Выходной сигнал генератора сигналов произвольной формы синтезируется на основе последовательности цифровых кодов, подаваемых на цифро-аналоговый преобразователь ЦАП. Программное обеспечение МИП предоставляет пользователю стандартный набор форм выходного сигнала или позволяет задавать форму сигнала в виде дискретной последовательности. Развязка с нагрузкой и регулировка амплитуды выходного сигнала осуществляется регулируемым выходным усилителем РВУ. Масштаб времени базируется на периодических импульсах генератора прецизионной частоты ГПЧ.

В зависимости от назначения МИП может иметь несколько входов и выходов, которые могут работать последовательно или параллельно. Кроме аналоговых сигналов МИП может обрабатывать и формировать коммуникационные импульсы.

Информационное взаимодействие МИП и ЭВМ осуществляется через системную шину. Плате может быть назначено одно из свободных аппаратных прерываний и выделен диапазон адресов портов для обмена данными с ОЗУ процессора под контролем контроллера прямого доступа к памяти КПДП.

В качестве типичного примера МИП можно перечислить основные характеристики плат М221 (4-х канальный осциллограф) и М321 (генератор сигналов произвольной формы):

• количество разрядов ЦАП и АЦП (12-24);

• количество коммутационных каналов (2-56);

• полоса частот (2-200 МГц, для периодических сигналов 20 ГГц);

• буферная память (4-128 Кбайт);

• количество диапазонов входных напряжений (5);

• наличие гальванической развязки.

Программное обеспечение МИП позволяет управлять параметрами и автоматически настраивать плату на изменяющиеся входные сигналы. ЭВМ позволяет наглядно отображать измерительную информацию и оценивать ее статистические характеристики.