Устройство для контроля электронных схем

(51)5 С 01 К 31 Комитет сссР НИЙ И ОТКРЫТИИ ГОСУДАРСТ 8 ЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗО р" ор рь ОПИ ИЗОБРЕТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯТРОННЫХ СХЕИ(57) Изобретение относится к электронной технике, Цель изобретения -повышение быстродействия и расширение функциональных .возможностей засчет ограничения тока при заданиинапряжения н ограничения напряжениязри задании тока, контроля реактивных параметров - емкости и индуктивности, Устройство содержит усилитель 1 рассогласования, датчик 2 тока,усилитель-повторитель 4, первый переключатель 9, источники 15, 16 напряжений уставок минимального и максимального значений напряжения; первый 5 операционный усилитель. Для достижения поставленной цели в него дополнительно введены второй 6, третий7, четвертый 8 операционные усилители, второй 10, третий 11, четвертый12 переключатели,.КЯ-триггер 19, блок13 выделения минимального максимального сигнала, источники 17, 18 напря"жений уставок минимального и максимального значений тока. Устройствоможет быть использовано для контроляемкости и индуктивности электронныхфсхем в большом интервале значений безотключения от вывода контролируемойсхемы, 1 з,п, ф лы, 4 ила С:1 13028Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для контроля электронных схем.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства, расширениефункциональных воэможностей эа счетограничения тока при задании напряжения или ограничения напряжения призадании тока, контроля реактивньж параметров - емкости и индуктивности. ОНа фиг.1 представлена функциональная схема устройства контроля; нафиг.2 - блок выделения минимальногосигнала; на фиг.З - блок выделениямаксимального сигнала; на фиг.4 в . осциллограмма напряжения на выводе контролируемой схемы в режиме измеренияемкости.Устройство контроля электроннойсхемы (см.фиг.1) содержит усилитель 20рассогласования, соединенный вьжодом через датчик 2 тока с выводомконтролируемой схемы 3, который,кроме того, соединен с входом усилителя-повторнтеля 4, операционные усилители 5 - 8, перектпочатели 9 - , 12,блоки 13 и 14 выделения соответственно ьинимального и максимального сигналов, источники 15 - 18 напряженийуставок минимальных и максимальных 30значений напряжения и тока; КБ-триггер 19. 70симального сигналов соединены с выходами сигналов контроля устройства и с Б- и К-входами триггера 19, выход которого соединен с первым входом переключателя. 2, соединенного вторым входом с входом управления уровнем устройства контроля.Вход управления переключателя 12 соединен с первым входом управления режимом устройства контроля, а выход переключателя 12 соединен с первым входом управления переключателя 1 1, второй вход управления которого вместе с входами управления переключателей 9 и 1 О соединен с вторым входом управления режимом устройства контроля, Неинвертирующие входы операционных усилителей 5 и 6 соединены порознь с первыми выводами источников 15 и 16 напряжений уставок соответственно минимального и максимального значений напряжения, а вторые выводы источников 15 и 16 соединены с общей шиной.Неинвертирующие входы операционных усилителей 7 и 8 соединены порознь с выводами источников 17 и 18 напряжений уставок соответственно минимального и максимального значений тока, а другие выводы этих источников соединены вместе с выводом датчика 2 тока.Инвертирующие входы операционных.усилителей 5 н 6 соединены с выходомусилителя-повторителя 4, инвертирующие входы операционных усилителейи 8 соединены с первым выводом датчика 2 тока. Выходы операционных усилителей 5 и б соединены порознь .с пер" выми выводами переключателей 9 и 10, а выходы операционных усилителей 7 и8 - с вторыми выводами переключате-.,лей 9 и 10, Кроме того, выходы операционных,усилителей 5 - 8, соединены порознь с четырьмя выводами переключателя 11, выход которого соединен с входом блока 13 выделения минималь-ного сигнала, другой вход которого соединен с выходом переключателя О, Выход блока 13 выделения минимального сигнала и выход переключателя 9 соединены нороэнь с входами блока 14выделения максимального сигнапа, выход которого, в свою очередь, соединен с входом усилителярассогласования.Выходы сигналов состояния блоков13 и 14 выделения минимального и макБлок выделения минимального сигнала (см.фиг.2) содержит первый 20 и второй 21 транзисторы р-п-р-типа,. третий 22 транзистор п-р-п-типа, пер" вый источник 23 тока смещения, три резистора 24 - 26, первый источник 27 напряжения питания, диод 28, инвер" тор 29. При этом базы первого 20 и второго 21 транзисторов соединены с входами блока, эмиттеры этих транзисторов соединены вместе с выводом пер" вого источника 23 тока и с выходом блока, коллектор первого 20 транзистора соединен с выводом первого источника 27 напряжения питания, коллектор второго 21 транзистора соединен с базой третьего 22 транзистора непосредственно и через первый резистор 24 с выводом источника питания 27, соединенным через другой резистор 25 с змиттером третьего 22 транзистора, коллектор которого соединен с катодом диода 28 непосредственно, через третий резистор 2 б,с источником положительного смещения, а через инвертор 29 с выходом сигнала .состоя3 302 ния блока, причем анод диоца 28 соединен с общим выводом устройства контроля.Блок выделения максимального сигнала (см.фиг,3) содержит транзисторы 30, 31 п-р-п-типа, транзистор 32 р-п-р-типа, источник 33 тока смешения, резисторы 34 - 36, источник 37 напряжения питания, диод 38. При этом базы транзисторов 30, 31 соеди О иены с входами блока, эмиттеры этих транзисторов соединены вместе с выводом источника 33 тока смещения н с выходом блока, коллектор транзистора 30 соединен с выводом источника 37. 5 напряжения питания, коллектор транзистора 31 соединен с базой транзистора 32 непосредственно и через резистор 34 с выводом источника 37 напряжения питания, соединенным через 20 резистор 35 с эииттером транзистора 32, коллектор которого соединен с выходом сигнала состояния блока и анодом диода 38 непосредственно., и через резистор 36 - с общим выводом устройства контроля, причеи катод диода 38 соединен с источником положительного смещения.Устройство работает следующим образом. Операционные усилители 5 и 6 30 усиливают сигналы разности напряжений на выходах источников 15 и 16 соответственно и выходе усилителя-повторителя 4, который повторяет напряжение на выводе контролируемой схемы 3. 15 Операционные усилители 7 и 8 усиливают разность напряжений на выходах источников 17 и 8 соответственно и на датчике 2 тока.Выходные сигналы операционных усилителей 5 - 8 поступают на входы блоков 13, 14 выделения минимального и максимального сигналов в зависимости от сигналов управления, подаваемых на входы управления устройства. 45 Возможные режимы работы устройства приведены в таблице, где приняты следующие обозначения:Бщ - значение напряжения источ" 50 ника 15 напряжения уставки минимального значения напряжения; 1 с - значение напряжения источника 16 напряжения уставки максимального значения напряжения;1 - значение напряжения источника 17 напряжения уставки минимального значения тока; 870 41 м , - значение напряжения источ-.ника 18 напряжения уставки максимального значения тока;Цц - действительное значениенапряжения ка выводе контролируемойсхемы 3;1 - действительное значениетока в цепи вывода контролируемойсхемы 3.Рассмотрим случай, когда сижалына входах управления устройства контроля равны О. При этом к выходу переключателя 11 подключены выходнойсигнал операционного усилителя 5(Пм ), к выходу переключателя 9 под-ключен выходной сигнал операционногоусилителя 7 (1. ) и к выходу переключателя 1 О подключен выходнойсигнал операционного усилителя 8(1 макс )Если вольт-амперная характеристика контролируемой схемы 3 1 =,передается транзисторами 20, 30 навход усилителя 1 рассогласования.Приэтом транзисторы 21, 22, 31, 32 закрыты, и ка выходах сигналов состояния блоков 13, 4 выделения минимального и максимального сигналовбудут сигкалы, соответствующие логическому "0". Отрицательная обратнаясвязь усилителя 1 рассогласованиязамыкается через усилитель 5 и навыводе контролируемой схемы 3 будетподдерживаться напряжение, равноеминЕсли для вольт-аиперкой характеристики контролируемой схемы 3 при "П = Ом справедливо 1 н 7 1 с,с В открывается транзистор 21 и уровень 1 , через транзистор 30 поступает ка вход усилителя 1 рассогласования, замыкая контур отрицательной обратной связи по току в цепи вывода контролируемой схемы 3 через усилитель .8, теи самым переводя устройство кон" троля в режим ограничения тока на уровне 1 мсц,с И. В этом случае транзисторы 20, 31, 32 закрыты. Так как транзистор 21 открыт, на резисторе 24 появляется падение напряжения, смещающее переход транзистора 22 в- прямом направлении, транзистор 22 открывается и на его коллекторе появля 5 13028 ется отрицательное напряжение, кото" рое ограничивается до нулевого уровня диодом 28. Таким образом, на выходе инвертора 29 (т.е. на выходе сигнала состояния. блока 13 выделения минимального сигнала) будет уровень, соответствующий логической "1", свидетельствующий о том, что устройство находится в режиме ограничения, Если для вольт-амперной характеристики О контролируемой схемы 3 при Пн =Умн справедливо 1 ( 1, В, открыт транзистор 20, транзисторы 21, 22 закрыты. Следовательно, сигнал с выхода усилителя 7 (1 мнн ) .подклкчается 5 к базе транзистора 31, транзистор 31 открывается и уровень 1 поступает на вход усилителя 1 рассогласования, замыкая контур отрицательной обратной связи по току в цепи вывода контроли руемой схемы 3 через усилитель 7, тем самым переводя устройство в режим ограничения тока на уровне 1 мн/В, Благодаря тому, что транзистор 31 от.крыт, на .резисторе 34 создается паде ние напряжения, смещающее переход транзистора 32 в прямом направлении, вследствие чего транзистор 32 открывается и на его коллекторе появляется положительный потенциал, который ЗО ограничивается диодом 38 на уровне используемой логики (ТТЛ или КМОП), Таким образом, на выходе сигнала состояния блока 14 выделения максимального сигнала будет уровень, соответствующий логической "1".Аналогично работает устройство, когда сигнал управления уровнем устройства равен "1", с той разницей, что к выходу переключателя 11. под ключеи выход операционного усилителя 6, при 1 млн В 2 ( 1 н =Г Р н =Плакс )1 мыкс ф яНа выводе контролируемой схемы 3 будет задаваться напряжение, равное 45 П мыкс1 н - Жн= Пмыкс) ) 1 мыкс 1 Вр устройство ограничивает ток на уровне 1,кс/К, а если501 н =й н =Пмыкс ) ( 1 иин ф 2 устройство ограничивает ток на уровне 1 В . В случае, когда на второй вход управления режимом устройства подается "1" (режим задания то"ка), к выходу переключателя 11 подключен выход операционного усилителя7, а к выходам переключателей 9, 10706выхоцы операционных усилителей 5, 6соответственно.Если Оман (Цн ( Пмаксвыход операционного усилителя 7 через переключатель 11 и блоки 13, 14 выделенияминимального и максимального сигналов подключается к входу усилителя 1рассогласования, тем самым замыкаяконтур отрицательной обратной связипо току в цепи вывода контролируемойсхемы 3.;лТаким Образом, на нагрузке будетзадаваться ток 1В . Если вольтамперная характеристика контролируемой схемы 3 такова, что 11 н ( 11 нк входу усилителя 1 рассогласованияподключается выход операционного усилителя 5 и устройство ограничиваетнапряжение на уровне П .Если вольт-амперная характеристи"ка контролируемой схемы 3 такова,что Ци 7 11 мкс, к входу усилителя 1рассогласования подключается выходоперационного усилителя 6 и устройство ограничивает напряжение на уровне Пм ксАналогично при задании на второйвход управления режимом и вход управления уровнем устройства "1", если Бмн( Цн ( Умакс, устройство задает ток 1 м. Если УнПмксустройство ограничивает напряжениена уровне Ущкс, а если Ц ( Ц,устройство ограничивает напряжениена уровне 1 м,Процесс измерения емкости происходит следующим образом. В этомслучае на первый и второй входы управления режимом устройства подается 1". В данной ситуациивыход КЯ-триггера 19 переключателем12 подключается к первому входу управления переключателя 11 (т.е. квходу управления уровнем), При этомзначения 1 н и 1выбирают так,что /1 мнн / - /1 мркс /, 1 макс Р О,1 м ( О. Возьмем первоначальное состояние сигнала управления уровнем"1". Тогда к выходу переключателя11 подключен выходоперационного уси"лителя 8, а к выходам переключателей9, 10 подключены выходы усилителей 5,6 соответственно, В этом случае устройство задает ток 1/К, под действием которого емкость заряжаетсядо уровня 11При этом устройствопереходит в режим ограничения напряжения на уровне 0 ы , а сигнал состояния блока 13 выделения минимально 7 1302870 8го сигнала становится равным "1" и, Формула и з о б р е т е н и япоступая на 8-вход триггера 9, переключает состояние триггера 19 на Устройство для контроля элекнулевое. Если же на первый вход уп-. тронных схем, содержащее усилительр вления переключателя 11 подается 5 Рассогласования, соединенный выходомнулевой сигнал, к входу усилителя 1 через датчик тока с клеммой для подрассогласования подключается выход юче ия объ екта контроля и входомоперационного усилителя 7. Под дей- усилителя-повторителя, два источникаствием тока 1 /К ( 0 емкость начи- напряжений уставок минимальных и макнает разряжаться, пока напряжение на 1 О з ачешй напряжений, персимальных значений напряжений ней не достигнет уровня и. В этом вый операционный усилитель, первыйпереключатель, о т л и ч а ю щ е -случае устройство переходит в режиме с я тем, что, с целью повышения быограничения напряжения на уровнестроцействия устройства и расширения 1 ц, а на выходе сигнала состояния Р Дфункциональных возможностей, в негоблока 14 выделения максимального сигюс и введены второй, третий и четвертыйнала появится, которая поступитна К-вход триггера 19 и переключиттий и четвертый переключатели, два его в верхнее состояние. Сигнал логической 1 с выхода триггера 19 посею 11 источника напряжений уставок минимальных и максимальных значений тока реключателя 11, и к входу усилителя1 рассогласования подключается входного и максимального сигналов, перусилителя 8, Емкость снова начинаетвые выходы которых соединены соответзаряжаться током т /К и т.д. Ра- ственно с Я- и К-входами КБ-тригМаКс. фически процесс переэаряда емкости 25 геРа и с соответствующими выходами показан на фиг.4. устройства, второй выход блока выделения минимального сигнала соединенПо времени С,м, определенному с с первым входом блока выделения макпомощью известных методов, например . симального сигнала, второй вход.копреобразованием длительности в час торого соединен с выходом первого петоту, можно вь 1 числить емкость С реключателя, первый, второй и упСизм равляющнй входы которого соединеныЬБ с выходами третьего и первого опера,где=макс/К 21 ционных усилителей, и с первым вхоЗ 5 дом управления режимом устройства со-Аналогично происходит процесс иэ- ответственно, пеРвый, втоРой и Упмерения индуктивности, только на вто- Равляющий входы второго переключарой вход управления режимом устройст- теля соединены соответственно с выва подается "0", т.е. устройство на- ходами четвертого и второго опера- ходится в режиме задания напряжения 4 д ционных усилителей и с управляющим (ограничения тока), а значения напря- входом первого переключателя, а выжений источников напряжений уставок ход - с первым входом блока выделе 15 - 18 минимальных и максимальных ния минимального сигнала, второйзначений напряжений и токов выбира- вход которого соединен с выходом ются так что /ц / = /ц45 тРетьего переключателя, первый, вто 1 м 01 кс микфрой, третий и четвертый входы кото- Описанным методом, определив время рого соединены соответственно с вы- .С можно вычислить индуктивность , ходами первого, второго, третьего и йВМ фСия, четвертого операционных усилителей,д0 неинвертирующие входы которых соедигде О = /макс / иены соответственно с первыми вывода.ми источников напряжений уставок минимальных и максимальнь 1 х напряженийШирокий диапазон задаваемых токов и с первыми выводами источников наи напряжений устройства контроля поэ пряжений уетавок минимальных и макволяет определять емкость и индуктив- симальных значений тока, вторые выность электронных схем в большом ин- воды которых соединены с клеммой для тервале значений беэ отключения от подключения объекта контроля, инвервывода контролируемой схемы.тирующие входы первого и второго опеКонтролируемый параметр Задаваемый пара- метр Входы управления устройства контроля, Режимом Уровнем второй первый О О О Бмии 0 минцаре МИН ф МксОвинОвеете Н 9 13028 рацнонных усилителей соединены с выходом усилителя-повторителя, инвертирующие входы третьего и четвертого операционных усилителей соединены с выходом усилителя рассогласования, первый, второй и управляющий вход четвертого переключателя соединен соответственно с выходом КЗ-триггера, с входом управления уровнем устройства и с вторым входом управления ре жимом устройства, а выход - с первым управляющим входом третьего переключателя, второй .управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого переключателя, вторые выводы 15 источнчков напряжений уставок минийальньа: и максимальных значений напряжения соединены с общей шиной.2, Устройство по п о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блоки вы деления минимального и максимального сигналов содержатпервый, второй и третий транзисторы, источник тока смещения, источник смещения, три ре 70 . 10зистора, источник напряжения питания, диод и инвертор, при этом базы первого и второго транзисторов соединены с входами блока, эмиттеры - с первым выводом источника тока смещения и с выходом блока, коллектор первого транзистора соединен с первым выводом источника напряжения питания, коллектор второго транзистора соединен с базой третьего транзистора непосредственно, через первый реэистор - с первым выводом источника напряжения питания, через второй резистор - с эмиттером третьего транзнстора,коллектор которого соединен с катодом диода непосредственно, через третий резистор - с первым выводом источника .смещения и через инвертор - с выходом сигнала состояния схемы, при этом анод диода соединен с общей ши-. ной устройства, которая соединена с вторыми выводами источника напряжения питания, источника смещения тока и источника смещения.1302870 СоставиТехред ель Н.Номякше Кадар Редактор Т бкова ЕорректКол За одпис б, д.4/ производственно-полиграфическое предприятие,г.ужго Проектная,4 Тираж 557 НИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Иосква, В, Ра