Устройство для контроля цифровых сигналов

(19) (11) Е ИЗОБРЕТСВИДЕТЕЛЬСТВУ Я АВТОРСН перГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) 1. Авторское свидетельство СССРМф 734625, кл,05 В 23/02, 1978,2. Информационный листок й 79-1883ВИНИ, 1979 (прототип),(54)(57) УСТРойство Для контРОляЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ, содержащее формирователь сигнала "Сброс", блок фикса.ции обрыва, первый и второй элементы И, первый переключатель режимови последовательно соединенные счетчик, дешифратор и блок индикации,причем вход сброса счетчика церезпервый элемент НЕ подключен к положительной шине питания, о т л и ч аю щ е е с я тем, что; с целью расширения области применения устройства,в него .введены восемь элементовИ-НЕ, пять элементов НЕ, два элемента И-ИЛИ-НЕ, три Э -триггера, Р,г -триггер, элемент согласования уровней ивторой перекЛючатель режимов, одинвход которого непосредственно, а другой вход через элемент согласования уровней соединены с входом уст"ройства, выход первого элементаИ-ИЛИ-НЕ соединен с первым входомпервого элемента И-НЕ и через второй элемент НЕ - с первым входом второго элемента И-НЕ, вторым входомподключенного к выходу блока фиксации обрыва, первый вход которогосоединен а выходом второго переключателя режимов и через третий элементНЕ - с входом четвертого элементаНЕ и с первыми входами первого элеш 0 05 В 23/02; 0 06 р 11/ мента И и первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ, а второй вход - с выходом четвертого элемента НЕ, с вторыми входами первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ и с первым входом второго элемента И, подключенного выходом к И -входу КЬ-триггера, 5 -вход которого соединен с выходом первого элемента И, а прямой и инверсный выходы - с третьим и четвертым входами соответственно второго элемента И-ИЛИ-НЕ, подсоединенного выходом к первому входу третьего элемента И-НЕ и к С-входу первого 2-триггера и через пятый элемент НЕ - к С-входам второго 2-триггера и счетчика, выход с одного из разрядов которого подключен к С-входу третьего 3-триггера, соединенного 5 -входом с 5 - входами первого и второго 2 -триггеров, с положи" тельной шиной питания и через формиФфС рователь сигнала "Сброс" - с отрица- Я тельной шиной питания, выходы младшего и старшего разрядов счетчика через четвертый элемент И-НЕ подключены к первому входу первого переключателя режимов, соединенного выходом с пятыми входами второго элемента И-ИЛИ-НЕ, инверсный выход пер- вогоЭ -триггера связан с вторым 4 фь входом третьего и с первыми входамИ пятого и шестого элементов И-НЕ а инверсный выход второго 2-триггера с первыми входами седьмого и восьмого элементов И-НЕ, прямой выход третьего Э-триггера подключен к вторым входам первого, второго, пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов И-НЕ, соединенных выходами с соответствюущими входами блока индикации, вторые входывого и второго элемвнтов И подклю,чены к.выходу первого элемента НЕ,.З-входы первого второго и третьегоЭ-триггеров и второй вход первогопереключателя режимов соединены с 103228отрицательной шиной устройства, а выход третьего элемента И-.НЕ непосредственно и через шестой элемент НЕ подключен к третьим входам первого элемента И-ИЛИ-НЕ.Изобретение относится к автомати.ке и может быть использовано дляоперативного визуального контроляза состоянием логических элементовв цифровой аппаратуре. 5Известно устройство для проверкилогических блоков, содержащее инвертор, первый и второй элементьГИ-НЕ, интегратор, пороговый блок,первый и второй формирователи сигналов Опервый и второй триггеры, фильтр,генератор импульсов а также третийи четвертый триггеры, первый и второй индикаторы 1Недостатком устройства является 15ограниченная полнота контроля, таккак не фиксируются перепады, не отображаются фронты импульсов и ир, по 1,лярности, нет .счета импульсов, неудобное отображение выходной информации 20с помощью светодиодов,Наиболее близким техническимрешением к предлагаемому является логический пробник, содержащийвзаимосвязанные Формирователь сигнала "Сброс", переключатель режимов,элементы И и блок фиксации обрыва,а также включенные последовательносчетчик, дешифратор и блок индикации,инвертор,соединенный выходом с обнуля- ЗОющим входом счетчика, а входом ". с шиной питания21Недостатком этого устройства является невозможность Фиксации перепадов контролируемых напряжений и знаков их фронтов.Цель изобретения - расширение области применения устройства путем расширения диапазона характеристик контролируемых цифровых сигналов.Поставленная цель достигается, 40 тем, что в устройство для контроля цифровых сигналов, содержащее Формирователь сигнала "Сброс", блок Фиксации обрыва первый и второй элемен ты И, первый переключатель режимов 2и последовательно соединенные счетчик, дешифратор и блок индикации, причем вход сброса счетчика черезе первый элемент НЕ подключен к положительной шине питания, введены восемь элементов И-НЕ, пять элементов НЕ, два элемента И-ИЛИ-НЕ, три З-триг" гера, К 5-триггер элемент согласования уровней и второй переключатель режимов, один вход которого непосредственно, а другой вход через элемент согласования уровней соединены с входом устройства, выход первого элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с первым входом первого элемента И-НЕ и через второй элемент НЕ - с первым входом второго элемента И-НЕ, вторым входом подключенного к выходу блока фиксации обрыва, первый вход которого соединен с выходом второго переключателярежимов и через третий элемент НЕ " с входом четвертого элемента НЕ и с первыми входами первого элемента И и первого и второго элементов И-ИЛИНЕ, а второй вход - с выходом четвертого элемента НЕ, с вторыми входами первого и второго элементов И-ИЛИНЕ и с первым входом второго элемента И, подключенного выходом к к-входу Рб-триггера, 6-вход которого соединен с выходом первого элемента И, а прямой и инверсный выходы - с третьим и четвертым входами соответственно второго элемента И-ИЛИ"НЕ, подсоединенного выходом к первому входу третье,го элемента И-НЕ и к С-входу первогойтриггера и через пятый элемент НЕ- к С-входам второгоЪ -триггера и счетчика, выход одного из разрядов которого подключен к С-входу третьего ;о-триггера соединенного 6 -входом с 5-входами первого и второго З-триггеров, с положительной шиной питания и через формирователь сигнала "Сброс" с отрицательной шиной питания, выходы младшего и старшего разрядовНа фиг., 1 представлена схема,устройства, на фиг. 2 - временнаядиаграмма работы устройства,Устройствофиг 1) содержит третий 1, четвертый 2 и пятый 3 элементы НЕ, первый ч и второй 5 элементыИ, второй переключатель 6 режимов,элемент 7 согласования уровней, блок З 58 фиксации обрцва, Щ -триггер 9, второй 10 и первый 11 элемнты И-ИЛИ-НЕ,первый 12 и второй 13 З-триггеры,счетчик 11, дешифратор. 15, третийЪ-триггер 16, группу элементов И-НЕ 4017 состоящую из первого 17. 1, второго 17.2, пятого 17,3, шестого 17,4,седьмого 17.5 и восьмого 17.6 элементтов И-НЕ, блок 18 индикации, состоящий из семи сегментов А, В, С,.о, Е,9455, четвертый 19 и третий 20 элементы И-НЕ, первый 21, второй 22 ишестой 23 элементы НЕ, формирователь2 ч сигналов "Сброс" первый переключатель 25 режимов, блок 8 состоит из 50диода 26, резисторов 27-30 и транзистторов 31 и 32, образующих электронный ключ 33, и из элементапИ-НЕ 3,в состав устройства также входитрезистор 35 ( токоограничивающиерезисторы блока 18 не показаны,Устройство работает следующимобразом. ЗО 1032счетчика через четвертый элемент И-НЕподключены к первому входу первогопереключателя режимов, соединенноговыходом с пятыми входами второго элемента И-ИЛИ-НЕ, инверсный выход первогоЪ -триггера связан с вторым входом третьего и с первыми входами пятого и шестого элементов И-НЕ, а инверсный выход второгоЭ-триггера ".с первыми входами седьмого и восьмого 1 Оэлементов И-НЕ, прямой выход третьего З-триггера подключен к вторымвходам первого, второго, пятого,шестого, седьмого и восьмого элементов И-НЕ, соединенных выходами с 5соответствюущими входами блока индикации, вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходу первого элемента НЕ, а Ъ-входыпервого, второго и третьего Л)-триггеров и второй вход первого переключателя режимов соединены с отрицательной шиной устройства, а выходтретьего элемента И-НЕ непосредственно и через шестой элемент НЕ .подключен к третьим входам первогоэлемента И-ИЛИ-НЕ,28 4Рассмотрим работу устройства в режимах ТТЛ при уровнях входных сигналов не более +5 В и ИИП счетный),При этом переключатели б и 25 находятся в положении ТТЛ и ИМП соответственно,Перед началом контроля устройствообнуляется от формирователя 21, Приэтом на 5 -входы триггеров 12, 13 и16 кратковременно поступает низкийуровень напряжения, устанавливаяих в единичное состояние, которомусоответствует низкий логический уровень "0" аа инверсных выходах. Навыходе элемента НЕ 21 при обнулениипоявляется соответственно высокийлоигческий уровень "1" , которыйобнуляет счетчик 11 и устанавливаеттриггер 9 через элементы И-НЕ 1 и 5в состояние, сответствующее начальному уровню входного сигнала. Еслиначальное значение входного сигнала"0", то триггер 9 при обнулении устанавливается через элемент И -НЕ 4по Я -входу в единичное состояние,при котором "1" с его прямого входаразрешает работу элемемта И-ИЛИ-НЕ10 по нижнему плечу. Если начальноезначение входного сигнала "1", тотриггер 9 при обнулении устанавливается через элемент И-НЕ 5 поИ -входу в нулевое состояние, при котором"1" с его инверсного выхода разрешает работу элемента И-ИЛИ-НЕ 10по верхнему плечу. Элемент И-ИЛИ-НЕ11 в исходном состоянии открыт дляпрохождения входного сигнала черзэлементы КЕ 1 и 2 по верхнему пле"чу, так как "1" с инверсного выходатриггера 12, поступая через элементИ-НЕ 20 и элемент НЕ 23, запрещаетего работу по нижнему плечу. Такимобразам, при начальном значениивходного сигнала "1" на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 11 будет "1", котораячерез элемент И-НЕ 17.1 ( представляющий собой схему с открытымколлектором на выходе), зажигает сегментЗ блока 18, что соответствует изобра",жению низкого логического уровнявходного сигнала, При начальном значении входного сигнала "1" на выходеэлемента И-ИЛИ-НЕ 11 будет "1", которая через элемент НЕ 22 и элементИ-НЕ 17.2 зажигает сегмент А блока18, что соответствуетизображениювысокого лоигческого уровня входногосигнала, 1032428Работа двшифратора 15 запрещена и", поступающей с инверсного выхода триггера 16 на Г-вход. С прямого выхода триггера 16 "1" разрешает работу группы элементов И-НЕ 17, При 5 изменении уровня входного сигнала, т.е, по переднему фронту первого входного импульса, на выходах элементов И-ИЛИ-НЕ 10 и 11 уровни сигналов изменяются на противоположные,10 Изменеяия сигнала на выходе элемента 11 приводит к зажиганию сегмента блока 18, противоположного предыдущему ( сегменты А и З изображают противоположные уровни входного сигнала15 ф" и "0" соответственно .На выходе элемента И-ИЛИ-НЕ 10 сигнал изменится на ."0", который через элемент НЕ 3 устанавливает триггер 13 по С"входу в нулевое сос"20 тояние, при котором "1" с его инвер сного выхода через элементы 17.5 и 17,6 зажигает сегменты Е иблока. 18, что соответствует изоЬраженйю переднего фронта первого входного 25 импульса.Таким образом, при появлении пере.пада уровня из "0" в "1" или из "1" в "0" на блоке индикации 18 горит сегмент А или соответственно и сег- з 0 менты Е иР.При следующем изменении входного сигнала, т.е, по заднему фронту первого входного импульса, на выходе ,элемента И-ИЛИ-НЕ 10 снова будет35 "1", которая устанавливает по С-входу триггер 12 в нулевое состояние, при котором "1" с его инверсного выхода через элементы 17.3 и 17.4 зажигает сегменты В и С блока 18, что соответствует изображению заднего фронта входного импульса.Одновременно "1" с инверсного выхода триггера 12 изменяет уровни сигналов на выходах элемента И-НЕ 20 и элемента НЕ 23 на противоположные,разрешая работу элемента И-ИЛИ-НЕ 11 по нижнему плечу и запрещая поверхнему, Этим сохраняется значение сигнала на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ50 11. Таким образом, поеле окончания первого импульса на входе устройства на блоке 18 горят сегменты В,;С", Е, Ф и А или Ъ в зависимости от полярности импульса,. что соответствует изображению поступившего импульса, Одновременно по заднему фронту пер" вого входного импульса, т.е. по изменению сигнала на выходе элемента И -ИЛИ-НЕ 1 О иэ0" в н" в сцетцике 14 по С-входу записывается "1".При следующем изменении уровнявходного сигнала, т.е. по переднемуфронту второго входного импульса навыходе эелмента И-ИЛИ-НЕ 10 сновапоявляется "0", который изменяетуровни сигналов на выходах элементов 20 и 23 на противоположные,разрешая работу элемента И-ИЛИ-НЕ 11снова по верхнему плечу и запрещаяпо нижнему. В результате значениясигнала на выходе элемента И-ИЛИ-НЕ11 сохраняются, а состояние блока18 не изменится. По окончании второговходного импульса, т.е, по его заднемуфронту на выходе элемента И-ИЛИ"НЕ10 снова будет и", которая цереээлемент НЕ 3 записывает в счетчик 14по С-входу число два, при котором"1" с его второго выхода устанавливает по С-входу триггер 16 в нулевоесостояние, Логическая "1" с его инверсного выхода разрешает работу дешифратора 15, а "0" с его прямого выхода запрещает работу группы элементов И-НЕ 17, Таким образом, последвух импульсов на входе устройстваблок 18 высвецивает цифру два от де-шифратора 15,При поступлении следующих импульсовна вход устройства счетцик 14 работает в счетном режиме по С-входу, а егосостояние индицируется через дешифратор 15 на блоке 18. По девятомуимпульсу сработает элемент И-НЕ 9,на выходе которого "0" запрещаетработу элемента И-ИЛИ-НЕ 10, т.е.дальнейший счет входных импульсовпрекращается. Для последующей работыустройство обнуляется от кнопкиСБРОС,Потенциаяьный режим устройства(переключатель 25 в положенииПОТЕНЦ.) является частным случаемрежима ИМП. При этом работа элементаИ-ИЛИ-НЕ 10 запрещена низким потенциалом от переключателя 25. В этом режиме элемент И-ИЛИ-НЕ 11 работает только пО верхнему плечу, так как триггер12 в.единичном состоянии, а блок 18высвечивает текущее значение входного сигнала, т.е. при "0" горитсегмент 6, а при "1" - сегмент А. Обнуление устройства в этом режиме нетребуется,При обрыве на входе устройства 1,или состояний высокого импульса )элемент НЕ 1 реагирует как на "1",что свойственно для всех схем ТТЛ.При этом транзисторы 31 и 32 электронного ключа 33 закрыты, что аналогично подаче на вход элемента И-НЕ 53 Й "1". Таким образом элемент И-НЕ3 ч сработает и "0" с его выхода запретит работу эелмента И-НЕ 17.2;тем самым, исключив ложное отображение высокого уровня в блоке 18, кото. 10рый будет высвечивать только одинсегмент Н точками который горитвсегда, указывая, что питание наустройство подано,Так как блок 8 реагирует на "0" 15как яа обрыв (транзисторы 31 и 32закрыты) то "О" на входе устройства чврвз элементы НЕ 1 и 2 запрещаетработу блока 8,В режиме ИДПпри уровнях входных 20сигналов более +5 В) устройство работает аналогично описанному выше.При этом переключатель 7 в положенииИДП, а входной сигнал поступает вустройство через элемент 7 согласова" 25ния уровней ИДП-сзем с уровнямиТТЛ-схем.Устройство позволяет наблюдатьимпульсные последовательности любой частоты и скважности. При этом в бло" ке 18 высвечивается цифра девять ( в 1 режиме ИМП), несмотря на многократне обнуление устройства, или горят сразу два сегмента А и( в режиме ПОТЕНЦ .Резисторы 27-30 обеспечивают выклю. чение блока 8 при уровнях входных напряжений2 МВ,Предлагаемая схема устройства обеспечивает в отличие от известных устройств, кроме прочего индикацию фронтов импульсов. обеих полярностей, причем способ индикации мнемонически соответствует иэображению на экране осциллографа, что исключает необходимость в каком-либо дополнительном переводе.Широкие возможности расширяют сферу применения устройства при наладке, обслуживании, ремонте устройств цифровой техники, логических устройств, устройств связи, в удобная для восприятия форма представления выходной информации ускоряет и упро щает работы, снижает утомляемость, в конечном счете повышает производительность труда, качество выполня" емых работ.