Многоканальное устройство для контроля логических сигналов цифровых схем

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Соеетскнк Соцмалистнческна Республик(22) Заявлено 070130 (21) 2865278/18-21с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 30.09.81, Бюллетень М ЗбДата опубликования описания ЗОР 9.81 51 М. К.з 6 01 й 19/145 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытмй(72) Автор изобретения Ю.М.Люверович Рижское производственное объединение ВЭФ- им. В.И.Ленина(54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛОГИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ЦИФРОВЫХ СХЕМ Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может найти применение в аппаратуре контроля и настройки узлов ЭВИ для визуальнойрегистрации выходных сигналов контролируемых схем.Известно устройство-зонд для проверки сигналов цифровых микросхем, содержащее щуп, два регулируемых источника опорного напряжения, логичес,кий преобразователь, две схемы сравнения напряжений, дополнительный источник опорного напряжения, источник напряжения смещения и дополнительную схему сравнения напряжений. 15Известное устройство определяет несколько дискретных состояний и дополнительно - состояние "Обрыв" 113.Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет 20наблюдать действительные напряжения, различить состояние "Обрыв" от высокоомного, поскольку недостимо подавать локальное воздействие на конт.ролируемую микросхему, находящуюся 25в третьем состоянии, напряжение большее напряжения питания контролируемой микросхемы.Наиболее близкой к предлагаемойявляется приставка -к осцйллографу 30 для контроля восьми логических вход- ных сигналов, содержащая аналоговый мультиплексор, связанный с трехразрядным счетчиком и цифроаналоговым преобразователем, синхронизатор, Посредством известной схемы можно наблюдать действительные напряжения контролируемых цифровых микросхем 21.Недостатком данного устройства является низкая достоверность контроля иэ-за невозможности различить состояние "Обрыв" от состояния нЭлектрический нуль", а также высокоомное состояние от состояния между логическим нулем и логической единицей,Цель изобретения - повышение достоверности контроля.Указанная цель достигается тем, что в многоканальное устройство для контроля логических сигналов цифровых схем, содержащее многоканальный коммутатор, задающий генератор, выход которого подключен ко входу счетчика импульсов, выход которого подключен к управляющему входу многоканального коммутатора и ко входу цифроаналогового преобразователя, введены дополнительный и распределительный коммутаторы, компаратор, ге.нератор пилообразного напряжения, 866606блок управления и коммутирующий элемент, причем входы многоканальногокоммутатора обьединены со входами дополнительного и выходами распределительного коммутаторов, выход многока нального коммутатора подключен ковходу коммутирующего элемента, авыход дополнительного коммутаторачерез компаратор соединен с первымвходом блока управления, первый выход которого через генератор пилообразного напряжения подключен ко вхо-ду распределительного коммутатора,, управляющие входы распределительногои дополнительного коммутаторов подключены к выходу счетчика импульсов,выход задаЪщего генератора соединен 15со вторым входом блока управления,второй выход которого подключен куправляющему входу коммутирующегоэлемента.На фиг. 1 представлена блок-схе Ома устройства.Многоканальное устройство дляконтроля логических сигналов цифровых схем содержит многоканальныйкоммутатор 1, задающий генератор 2,выход которого подключен ко входусчетчика 3 импульсов, выход которогоподключен к управляющему входу многоканального коммутатора 1 и ковходу цифроаналогового преобразователя 4, дополнительный коммутатор 5,распределительный коммутатор б,компаратор 7, генератор 3 пилообразного напряжения, блок 9 управленияи коммутирующий элемент 10, причемвходы многоканального коммутатора 1 З 5соединены с соответствующими входамидополнительного коммутатора 5 ираспределительного коммутатора б,выход многоканального коммутатора 1подключен ко входу коммутирующегоэлемента 10, а выход дополнительного коммутатора 5 через компаратор 7соединен с первым входом блока 9управления, первый выход которогоподключен через генератор 8 пилообразного напряжения к первому входураспределительного коммутатора б,управлявацие входы последнего и дополнительного коммутаторов подключенык выходу счетчика 3 импульсов, авыход задающего генератора 2 соединен со вторым входом блока 9 управления, второй выход которого подключен к управляющему входу коммутирующего элемента 10Ца Фиг. 2 представлен пример изображ 5 ния состояния нескольких контролируемых логических сигналов.По горизонтали отложены номераконтролируемых сигналов с первогопо й-ый, по вертикали - состоянияконтролируеьах сигналов, а - электрический нуль или короткое замыкание, В - логический нусь, с - логи"ческая единица, д - уровень Е(напряжение питания контролируемой микросхемы), е - высокоомное состояние(3-е состояние), 1 - состояние "Об-рыв".Действительные состояния контролируемых сигналов, находящиеся в диапазоне от а до д, обеспечивает многоканальный коммутатор 1. Состоянияконтролируемых сигналов, находящихсяна линии с и Г, обеспечивает коммутирующий элемент 10.Компаратор 7 представляет собойоперационный усилитель и предназначен для сравнения напряжений.Коммутирующий элемент 10 представляет собой соединение нескольких аналоговых ключей и предназначендля коммутации напряжений с выходамногоканального коммутатора 1 и смещающих напряжений.Устройство работает следующим образом,Контролируемые логические сигналыпоступают на входы с 1 по М -ый многоканального коммутатора 1 и дополнительного коммутатора 5.Выход многоканального коммутатора1 подключен ко входу коммутирующегоэлемента 10,Коммутирующий элемент 10 пропускает на вход 11 (У) осциллографа,который подключается к выходу устройства, в зависимости от результатаизмерений, контролируемые сигналы свыхода многоканального коммутатора1 или смещающие напряжения для того,чтобы можно было различить на экране осциллографа состояние "Обрыв"и высокоомное состояние, Подключениетого или иного смещающего напряженияили выхода многоканального коммутатора 1 через коммутирующий элемент10 на вход У осциллографа происходитв зависимости от кода, поступающегопо управляющей шине с выхода блока9 управления на вход коммутирующегоэлемента 10.Код со счетчика 3 импульсов поуправляющей шине поступает на входцифроаналогового преобразователя,выход, которого подключен ко входу12 (Х) осциллографа. Цифроаналоговыйпреобразователь 4 формирует линейноступенчатое напряжение, причем числоступенек равно й - числу входов многоканального устройства контролялогических сигналов цифровых схем.В результате одновременного воздействия электрических сигналов навходы У и Х осциллографа на экранеосциллографа формируется изображениеИ исследуемых сигналов.Рассмотрим работу устройства болееподробно,При включении питания устройствапо переднемч фронту импульса, генерируемого генератором 2, происходитустановка в нулевое состояние двухтриггеров, входящих в состав блока 9управления. С выхода стробируемогодешифратора, выход которого является выходом блока 9 управления, по управляющей шине подается запрещенная комбинация и коммутирующий элемент 10 закрыт.Начинается процесс измерения.На все время измерения на вход 13 (2) осциллографа с выхода блока9 управления подано напряжение, гасящее луч с целью получения более четкой картины иэображения контролируемых сигналов.В то же время код со счетчика 3импульсов по управляющей шине постуПает на цифроаналоговый преобразователь 4, с выхода которого на вход Х осциллографа подается первая ступенька напряженияКод с выхода счетчика 3 по управляющей шине поступает также на входымногоканальных коммутаторов 1 и 5 и распределительного коммутатора 6, 20Первой ступеньке напряжения преобразователя 4 соответствует код счетчика 3 импульсов, открывающий первые каналы многоканального коммутатора 1, дополнительного коммутато ра 5 и распределительного коммутатора б.Хотя на время измерения один из каналов многоканального коммутатора 1 (в нашем случае первый) и открыт, на результат измерения он влияния не оказывает, и для определенности он исключен из рассмотрения.Из й контролируемых сигналов, поступающих на входы дополнительного коммутатора 5, первый подключен ко входу компаратора 7.На выходе генератора 8 пилообразного напряжения постоянно присутствует отрицательный пьедестал напряжения. Для определенности примем, 40что устройство контролирует сигналыв случае положительной логики.Это отрицательное напряжение поступает на вход распределительного коммутатора б. 45Распределительный коммутатор б подключает это напряжение на свой первый выход, соединенный с первым входом дополнительного коммутато-,: .Локальное воздействие - отрицательное напряжение через дополнительный коммутатор 5 поступает, как и контролируеьый сигнал на вход компаратора 7, где суммируется с контролируемым сигналом.Компаратор 7 определяет знак подаваемой на его вход суммы двух напряжений (локального воздействия и контролируемого сигнала), то есть при О Ъ 0 на его выходе будет присутствовать сигнал, например, логи- щ) .ческая единица, при 0 ( 0 - логический нуль.С выхода компаратора 7 результат измерения поступает на вход блока 9управления. 65 По истечении времени, необходимого для включения дополнительного коммутатора 5, распределительного коммутатора б, и времени срабатывания компаратора 7 происходит запись результата измерения в первый триггер, входящий в состав блока 9 управления.Одновременно с выхода блока 9 управления на управляющий вход генератора 8 пилообразного напряжения подается разрешающий сигнал. С выхода генератора 8 пилообразного напряжений на вход распределительно го коммутатора б поступает отрицательное пилообразное напряжение.Начинается второй этап измерения.Пилообразное напряжение проходиттот же путь, что и отрицательныйпьедестал, т.е. суммируется с контролируемым, и попадает на вход компаратора 7.Одновременно с запуском генератора 8 пилообразного напряжения блокуправления начинает непрерывно стробировать вход записи второго триггера, входящего в состав блока 9 управления.Отрицательное пилообразное напряжение продолжает убывать до тех пор,в пределах отведенного для второго этапа измерения времени, пока дешифратор блока 9 управления не обнаружит определенного состояния триггеров.После этого блок 9 управдениязапрещает работу генератора 8 пилообразного напряженияЭапрещеыне дальнейшего изменения:апряжения генератора 8 пилообразного напряжения вызвано тем, что недопустимо подавать отрицательное локальное воздействие на выход контролируемой микросхемы, находящейсяв третьем состоянии. В момент прекра" щения изменения напряжения пилообраз-,ного напряжения суммарное напряжениена входе устройства равно нулю.Для того, чтобы различить высокоомное состояние контролируемой микросхемы от состояния "Обрыв", напряжение отрицательного пьедестала генератора 8 пилообразного напряжения и его выходное сопротивление выбранытаким образом, чтобы при высокоомном состоянии контролируемой микросхемы суммарное напряжение на входе устройства, а следовательно, на входе компаратора 7 должно быть положительным. В случае, если на входе устройства имеется состояние "Обрыв", напряжение на входе компаратора 7 отрицательноеВ таблице приведены состояния триггеров блока 9 управления на первом и втором этапах измерений,а также зоны отображения результатовизмерений по (фиг.2) на экране осциллографа, а также отражены резуль868606 Этап Нормальные Состояние Высокоомное Состояние уровни триггеров состояние триггеров Зона а-О Зона е Состояние Состояние "Обрыв" триггеров Зона О Ъ 0 О ) О О ) 0 ОО О ( 0 О0 Формула изобретения таты измерений для трех случаев, которые могут иметь место в результате контроля: а) нормальные уровни (состояния исследуемых микросхем имеют уровни: логическая единица, логический нуль, электрический нуль, вход контролируемой микросхемы никуда не подсоединен); б) высокоомное (третье состояние), в) состояние "Обрыв".Ввиду того, что выходное сопротивление генератора пилообразного напряжения достаточно велико, на ре. зультат измерения в случае нормальных уровней контролируемой микросхемы выходное напряжение генератора влияния не оказывает. 15По окончании второго этапа измерения блок 9 управления снимает напряжение со своего выхода (входа Е), гасящее луч на экране осциллографа, и по управляющей шине подает код на 20 вход коммутирующего элемента 10.В итоге, коммутирующий элемент 10 в зависимости от кода на управляющей шине, т.е. от результатов измерения, имеет на своем выходе напряжения, смещающие луч осциллографа по вертикали - линии 1 и е (фиг.2), или подключает на свой выход напряжение, поступающее с выхода многоканального коммутатора 1Многоканальное устройство для контроля логических сигналов цифровых схем, содержащее многоканальный коммутатор, эадакщий генератор, выход которого подключен кь входу счетчика импульсов, выход которого подключен к управляющему входу многоканального коммутатора и ко входу цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контролй, в него введены дополнительный и распределительный коммутаторы, 55 кофаратор, генератор пилообразного напряжения, блок управления и коммутирующий элемент, причем входы многоканального коммутатора объединены со входами дополнительнбго и выходами распределительного коммутаторов, выход многоканального коммутатора Данное состояние своего выхода коммутирующий элемент 10 сохраняет до конца формирования первой ступеньки линейноступенчатого напряжения, подаваемого на вход Х осциллографа цифроаналоговым преобразователем.В дальнейшем работа устройства повторяется. По приходу с выхода генератора 2 импульсов на вход счетчика 3 очередного импульса его состояние изменяется.Происходит опрос состояния контролируемого сигнала на втором общем входе устройства. С выхода цифроаналогового преобразователя 4 подается на вход Х осциллографа новая (вторая) ступенька линейно-ступенчатого напряжения и так далее. Начинает работать второй канал устройства контроля. Аналогично происходит работа всех й каналов.На второй вход элемента 7 (не показан) подано небольшое отрицательное смешение с тем, чтобы получить однозначность измерения.Предлагаемое многоканальное устройство для контроля логических сигналов цифровых схем применяется для контроля импульсно-модулированных сигналов и позволяет давать наиболее полную информацию о состоянии входов/выходов цифровой схемы. подключен ко входу коммутирующегоэлемента, а выход дополнительногокоммутатора через компаратор соединен с первым входом блока управления, первый выход которого черезгенератор пилообразного напряженияподключен ко входу распределительного коммутатора, управляющие входыраспределительного и дополнительногокоммутаторов подключены к выходусчетчика импульсов, выход задающегогенератора соединен со вторым входомблока управления, второй выход которого подключен к управляющему входукоммутирующего элемента. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 9513330, кл. 6 0131/28, 1974,2. "Е 1 ес гоп 1 св" (США), 1973,Р 24 (прототип).868606 16/6 оное каз Филиал ППП "Патент" г.Ужгород, Ул.Проек вниипиТираж 73 У)