Устройство для контроля электронных схем

/28 ГОС ОПИСАН ИЗОБРЕ ВТОРСНОМУ ж 6 ил.ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР 9 417748, кл. С 01 К 31/26, 1984.Авторское свидетельство СССР , У 947790, кл. С 01 К 31/26, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительнои технике. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных воэможностей устройства. Устройство содержит датчик 2 тока, операционный усилитель 4, усилитель 13 рассогласования, источники 14 и 15 напряжений уставок по напряжению, источники 16 и 17 напряжений чставок по току и источники 8 и 19 максимального и минимального напряений соответственно. Введение блока 3 управления, включающего ицвертор, операционных усилителй 5,6 и 7, блоков 8 и 9 выделения минимального и максимального сигнала соответственно, переключателей 10,11 и 12 позволяет исключить задержки в нормирующих преобразователях и уменьшить время переходных процессов в усилителе 4, работающем в линейном режиме. Кроме того, устройство позволяет автоматически выбирать режим контроля по току и напряжению.с возможностью ограничения значений испытательных токов и напряжений без использования специального преобразования токов и напряжений. 3 з.п. ф-ль1270Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля электронных схем.Цель изобретения - повышение 5 быстродействия и расширение функцио.нальных возможностей устройства за счет автоматического, выбора режима контроля по току и напряжению с возможностью ограничения значений испы-10 тательных токов и напряжений без использования специального преобразования токов и напряжений.На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема блока управления; на фиг.З - схема блока выделения минимального сигнала; на фиг,4 - схема блока выделения максимального сигнала; на фиг.5- 1таблица возможных режимов работы устройства; на фиг.б а - вольт-амперная характеристика в случае, когда сиГнал на втором входе управления устройства равен 0; на фиг.б б - то же, когда сигнал на втором входе уп 25 равления устройства равен 1.Устройство (фиг,1) для контроля электронной схемы 1 содержит датчик 2 тока, блок 3 управления, первый 4, второй 5, третий б и четвертый 7 операционные усилители, блок 8 вьделения минимального сигнала, блок 9 выделения максимального сигнала третий 10, второй 11 и первый 12 переключатели, усилитель 13 рассогласо ванин, первый 14 и второй 15 источники напряжений уставок по напряжению первый 16 и второй 17 источники напряжений уставок по току, источник 18 максимального и источник 19 минимального напряжений.Блок 3 управления (фиг,2) содержит второй 20 и первый 21 элементы И, инвертор 22.Блок 8 выделения минимального 45сигнала (фиг.3) содержит первый 23, второй 24 и третий 25 р-п-р-транзисторы, второй 26 и первый 27 и-р-и- транзисторы, первый источник 28 тока, первый 29, второй 30, третий 31, 50четвертый 32, пятый 33 и шестой 34резисторы, источник 35 напряженияпитания, первый 36 и второй 37 диодыБлок 9 выделения максимального 55сигнала (фиг.4) содержит третий 38,четвертый 39 и пятый 40 п-р-и-транзисторы, пятый 41 и четвертый 42 732 йр-и-р-транзисторы второй источник 43 тока, седьмой 44, восьмой 45, девятый 46, десятый 47, одиннадцатый 48 и двенаццатый 49 резисторы, второй источник 50 напряжения питания, четвертый 51 и третий 52 диоды.Усилитель 3 рассогласования соединен выхоцом через датчик 2 тока с клеммой,цля подключения вывода контролируемой электронной схемы . Источник 18 максимального напряжения соединен первым выводом с первым выводом .источника 19 минимального напряжения, с первым выводом первого источника 14 напряжения уставки по напряжению, с общей шиной устройства и с клеммой для подключения общего вывода контролируемой электронной схемы. 1 ервый операционный усилитель 4 соединен неинвертирующим входом с вторым выводом первого источника 14 напряжения уставки по напряжению Клемма для подключения вывода контролируемой электронной схемы 1 соединена с инвертирующими входами первого 4 и второго 5 операционных усилителей, выход первого операционного усилителя 4 соединен с первым входом блока 8 вьделения минимального сигнала, соединенного первым выходом с первым входом первого переключателя 12 и с первым входом второго переключателя 11, второй вход блока 8 выделения минимального сигнала соединен с выходом третьего операционного усилителя 6, третий вход - с выходом третьего переключателя 10, первый вход которого соединен через источник 18 максимального напряжения с общей шиной устройства, второй вход - с вторым входом первого переключателя 12 и первым выходом блока 9 выделения максимального сигнала, первый вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя 5, второй вход - с выходом четвертого операционного усилителя 7, третий вход - с выходом второго переключателя 11, соединенного вторым входом через источник 19 минимального напряжения с общей шиной устройства, соединенной с первым выводом второго источника 15 напряжения уставки по напряжению, второй вывод которого соецинен с неинвертирующим входом второго операционно 1270732го усилителя 5. Первый выход датчика 2 тока соединен с инвертирующими входами третьего 6 и четвертого 7 операционных усилителей, второй выход - с первыми выводами первого 16 5 и второго 17 источников напряжения уставок по току, вторые выводы которых соединены соответственно с неинвертирующими входами третьего 6 и четвертого 7 операционных усилителей,10 Выход первого переключателя соединен с входом усилителя 13 рассогласования, третьи входы третьего 1 О и второго 11 переключателей соединены соответственно с первым и вторым 15 выходами блока 3 управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами управления устройства. Второй вход управления устройства соединен 20 с третьим входом первого переключателя 12, вторые и третьи выходы блока 8 выделения минимального и блока 9 выделения максимального сигналов являются соответствующими вы ходами сигналов контроля устройства.В блоке 3 управления инвертор 22 соединен входом с первым входом первого элемента 21 И и с вторым входом блока 3 управления. Выход инверто- ЗО ра 22 соединен с первым входом второго элемента 20 И, второй вход. которого соединен с вторым входом первого элемента И и с первым входом блока 3 управления. Выходы первого 21 35 и второго 20 элементов И являются первым и вторым выходами блока 3 управления.В блоке 8 выделения минимального сигнала первый 23, второй 24 и тре-. 40 тий 25 р-и-р-транзисторы соединены базами соответственно с первым, вторым и третьим входами блока 8, эмиттерами - с первым выводом первого источника 28 тока и с первым выходом 45 блока 8, коллектор первого р-п-ртранзистора 23 соединен с базой первого и-р-и-транзистора 27 непосредственно, а через первый резистор 29 с первым выводом первого источника 50 35 питания, коллектор второго р-и-ртранзистора 24 соединен с базой второго и-р-и-транзистора 26 непосредственно, через второй резистор 30 - с первым выводом первого источника 55 35 питания, соединенным с коллектором третьего р-и-р-транзистора 25 непосредственно, а через третий 31 и чет- о вертый 32 резисторы соответственно с эмиттерами второго 26 и первого 27 п-р-п-транзисторов, коллекторы которых соединены соответственно с катодами первого 36 и второго 37 диодов и с третьим и вторым выходами блока 8 непосредственно, а через пятый 33 и шестой 34 резисторы - с шиной смещения устройства, аноды первого 36 и второго 37 диодов соединены с общей шиной устройства и с вторым выводом первого источника 28 тока.В блоке 9 выделения максимального сигнала базы третьего 38, четвертого 39 и пятого 40 п-р-и-транзисторов соединены соответственно с вторым, первым и третьим входами блока 9, эмиттеры - с первым выводом второго источника 43 тока и с первым выходом блока 9, коллектор третьего и-р-птранзистора 38 соединен с базой четвертого р-и-р-транзистора 42 непосредственно, а через седьмой резистор 44 с выводом второго источника 50 напряжения питания, коллектор чет-. вертого и-р-и-транзистора 39 соединен с базой пятого р-и-р-транзистора 4 непосредственно, а через восьмой резистор 45 с первым выводом второго источника 50 напряжения питания, соединенным с коллектором пятого п-р-и-транзистора 40 непосредственно, а через девятый и десятый резисторы соответственно с эмиттерами пятого 41 и четвертого 42 р-и-ртранзисторов, коллекторы которых сое-:,динены соответственно с анодамитретьего 52 и четвертого 51 диодови с вторыми и третьими выходами блока 9 непосредственно, а через одиннадцатый 48 и двенадцатый 49 резисторы - с общей шиной устройства,катоды третьего 52 и четвертого 51диодов соединены с шиной смещенияустройства, второй вывод второгоисточника 43 тока соединен с общейшиной устройства,Устройство работает следующимобразом. Операционные усилители 4 и 5 усиливают сигналы разности напряжений на выходах источников 14 и 15 соответственно и на выводе контролируемой схемы 1. Операционные усилители 6 и 7 усиливают разность напряжений на выходах источников 16 и 17 соответственно и на датчике 2 тока.1270732 минимального сигнала цепи вывода контролируемой схемы 1;значение напряжения источника 14 Пмакс напряжения уставки максимального значения напряжениязначение напряжения источника 17 1 мин. напряжения уставки минимального значения тока;значение напряжения источника 1 б 1 макс. напряжения уставки максимального значения тока;значение напряже -ния источника 15 мин напряжения уставки минимального 50 55 Выходные сигналы операционных усилителей 4 - 7 поступают на входы блоков 8 и 9 вьделения минимального и максимального сигналов. В зависимости от сигналов управления устройства сюда же поступают через переключатели 10 и 11 значения минимального и максимального, напряжений от источников 18 и 19.Возможные режимы работы устройст-ва иллюстрируются с помощью таблицы (фиг.5) . В таблице (фиг.5) приняты следующие обозначения:С 1, С 2 - сигналы управления устройства;У 1,У 2,УЗ,У 4 - сигналы контроляустройства;Бс - действительноезначение напряжения на выводеконтролируемойсхемы 1;1 - действительноезначение тока в значения напряжения;К - сопротивление датчика 2 токаРассмотрим случай, когда сигналы С 1,С 2 управления устройства контроля равны 0 (фиг.5) . При этом к входу блока 8 вьделения минимального сигнала через переключатель 10 подключено напряжение источника 18 максимального напряжения, к входу блока 9 выделения максимального сигнала через переключатель 11 подключено напряжение источника 19 минимального напряжения, а к входу усилителя 13 рассогласования через переключатель 12 подключен выход блока 8 выделения Если вольт-амперная характеристика контролируемой схемы 1 удовлетворяет условию 1 мии 7 К 2 1 к = (1 к= смаке) 1 максК 2сигнал с выхода операционного усилителя 4 передается транзистором 23в блоке 8 (фиг.3) на вход усилителя13 рассогласования, тем самым замыкаяотрицательную Обратную связь усилите-ля 13 рассогласования через усилитель 4, и на выводе контролируемойсхемы 1 будет поддерживаться напряжение, равное Б ,с, Транзисторы 24 и25 при этом закрыты. Так как транзистор 23 открыт на резисторе 29 появляется падение напряжения, открывается транзистор 27 и на его коллекторе появляется отрицательное напряжение, которое ограничивается до нулевого уровня диодом 37. Таким образом,на выходе сигнала состояния У 1 блока8 выделения минимального сигнала будет уровень, соответствующий логическому "0", а У 2 - логической .В то же время транзисторы 38 и 39в блоке 9 (фиг.4) закрыты, открыттранзистор 40 и на выходе блока 9вьделения максимального сигнала будет напряжение источника 19 минимального напряжения, а значение сигналовсостояния УЗ и У 4 блока 9 соответствуют уровню логического "0. Этотучасток вольт-ампернойхарактеристики устройства контроля изображен горизонтальной линией на фиг.ба. Значение сигналов состояния блоков 8 и 9 вьделения минимального и максимального сигналов У 1, У 2, УЗ, У 4, те, сигналов контроля устройства, равно 0100.Если для вольт-амперной характеристики контролируемой схемы 1 при Бк = Бмакс справедливо 1 с (1/й 2, открывается транзистор 38 в блоке 9 (фиг,4) и на резисторе 44 появляется падение напряжения, благодаря чему открывается транзистор 42 и на его коллекторепоявляется положительное напряжение, которое ограничивается диодом 51 на уровне используемой логики (ТТЛ, КМОП и т.п.) . Следовательно, на выходе сигнала состояния У 4 блока 9 вьделения мак1270732 7симального сигнала будет уровень, соответствующий логическои "1". Этот участок вольт-амперной характеристики устройства изображен на фиг.бй горизонтальной линией со значением сигналов контроля устройства У 1, У 2, УЗ, У 4, равным 010.Если вольт-амперная характеристика контролируемой схемы 1 удовлетворяет условию 0 ( Б с 11то 1 О на выходе операционного усилителя 6 сигнал становится меньше, чем на выходе операционного училителя открывается транзистор 24 и на вход усилителя 13 рассогласования посту. - 15 пает сигнал с выхода операционного усилителя 6, тем самым замыкая контур отрицательной обратной связи по току в цепи вывода контролируемой схемы 1 через усилитель 6 и 20 переводя устройство в режим задания (ограничения) тока на уровне 1,И 2. Благодаря тому, что открыт транзистор 24. на резисторе 30 появляется падение напряжения, открывающее тран зистор 26, и на его коллекторе появляется отрицательное напряжение, которое ограничивается до нулевого уровня диодом Зб, т,е. на выходе сигнала состояния У 2 блока 8 выделе-. 30 ния минимального сигнала будет уровень, соответствующий логическому "0". Усилители 5 и 7 находятся в сос - тоянии отрицательного насьшения, следовательно, максимальным из сигналов,35 поступающих на блок 9 выделения максимального сигнала, будет напряжение источника 19 минимального напряжения. В этом случае открыт транзистор 40, а транзисторы 38, 39, 41 и 42 закры ты и на выходах сигналов состояния УЗ, У 4 блока 9 будут уровни логического "0 . Этот участок вольт-амперной характеристики устройства изображен на фиг.б вертикальным отрез ком со значениями сигналов контроля устройства 1000.Если вольт-амперная характеристика контролируемой схемы 1 удовлетворяет условию Б0, напряжение на выходе операционного усилителя 5 становится положительным, открывается транзистор 39, а на резисторе 45 появляется падение напряжения, открывающее транзистор 41, и на его кол лекторе, т.е. на выходе сигнала состояния УЗ блока 9 вьщеления максимального сигнала появляется полокительное напряжение, которое ограничивается диодом 52 до уровня используемой логики. Этот участоквольт-амперной характеристики устройства изображен на фиг.ба вертикальным отрезком со значениями сигналов контроля устройства 10 О,Для уменьшения времени переходных процессов значения напряженийисточников 18 и 19 максимального иминимального напряжений выбираютсятаким образом, чтобы обеспечить работу усилителя 13 рассогласования влинейном режиме,Аналогичным образом работает устройство и в случае, когда его сигналы управления С 1, С 2 отличны от О.Если С 1=1, С 2=0, к входу блока 9выделения максимального сигнала через переключатель 11 подключен источник 19 минимального напряжения, аего выход подключен через переключатель 10 к входу блока 8 вьщеленияминимального сигнала, выход которогоподключен через переключатель 12 квходу усилителя .13 рассогласования.,Вольт-амперная характеристика устройства в данном режиме изображенана фиг.ба.ломаной линцей из двух вертикальных и двух горизонтальных отрезков.Если сигналы управления С 1=0,С 2=1, к входу блока 8 выделения ми-:нимального сигнала через переключатель 10 подключается источник 18максимального напряжения, к входублока 9 через переключатель 11 - источник 19, а его выход через переключатель 12 - к входу усилителя 13 рас-согласования. Этому случаю соответствует вольт.-амперная характеристикаиз одного горизонтального и одноговертикального отрезков на фиг.бб.Случай С=1, С 2=1 отличается отпоследнего только тем, что к входублока 9 выделения максимального сигнала через переключатель 11 подключается выход блока 8 выделения минимального сигнала, а вольт-ампернаяхарактеристика устройства состоитиз двух вертикальных и двух горизонтальных отрезков на фиг.бд.Все возможные режимы работы устройства приведены в таблице на фиг,5,Блок 3 управления (фиг.2) с помощью элементов 20,21 И и инвертора22 формирует из сигналов С 1 и С 2сигналы для управления переключа732 10 9 1270 телями 1 О и 11 во всех режимах работы устройства.Таким образом, в соответствии с таблицей (фиг.5) устройство позволяет, ограничивая величину тока 1 к значением Е (или Ец, ), контролировать по сигналам У 1, У 2, УЗ У 4 положение напряжения Б в диапазоне допустимых значений Б як с Ума или выход значения О эа пределы до- О пуска Бк1 миняк(1 макс и наоборот, ограничивая величину напряжения Б значением 11 нили Цммаьс контролировать по сигналам У 1, У 2, ,УЗ, У 4 положение тока 1 в диапазоне 15 допустимых значений 1/Е 211 /Р 2 или выход значения 1 за пределы допуска 1 к1 , /К 2, 11/Е 2, причем выбор режима контроля (задание напряжения 13, 20 контроль тока 1 или задание тока 1, контроль напряжения Б) осуществляется автоматически в зависимости от текущего значения Б и 1, т.е. вольт,амперной характеристики схемы 1, 25Указанные. особенности расширяют функциональные возможности устройства и позволяют исключить выход из строя схемы 1 эа счет автоматическо го ограничения напряжения или тока ЗО нагрузки.Кроме того, в устройстве отсутствуют преобразователи тока и напряжения, имеющиеся в прототипе, а усилитель 13 работает в линейном режиме, 35 за счет чего сокращается время установления необходимого режима на выводе схемы 1, что повышает быстродействие устройства. 40Формула изобретения 1, Устройство для контроля электронных схем, содержащее усилитель рассогласования, соединенный выходом 45 через датчик тока с клеммой для подключения вывода контролируемой электронной схемы, источник максимального напряжения, соединенный первым выводом с первым выводом источника мини О мального напряжения, с первым выводом первого источника напряжения уставки по напряжению, с общей шиной устройства и с клеммой для подключения общего вывода контролируемой электрон ной схемы, первый операционный усилитель, соединенный неинвертирующим входом с вторым выводом первого исгочника напряжения уставки по напряжению, о т л и ч а ю щ е е с ятем, чта, с целью повышения быстродействия и расширения функциональныхвозможностей устройства за счет автоматического выбора режима контроляпо току и напряжению с возможностьюограничения значений испытательныхтоков и напряжений без использованияспециального преобразования токов инапряжений, в него, введены блок управления, три переключателя, триоперационных усилителя, блок вьщеления минимального сигнала, блок выделения максимального сигнала, причемклемма для подключения вывода контролируемой электронной схемы соединена с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, выход первого операционногоусилителя соединен с первым входомблока вьщеления минимального сигнала,соединенного первым выходом спервым входом первого переключателяи с первым входом второго переключателя, второй вход блока вьщеленияминимального сигнала соединен с выхрдом третьего операционного усилителя,третий вход - с выходом третьего переключателя, первый вход которого соединен с вторым выводом источника максимального напряжения, второй вход -с вторым вхоцом первого переключате 1ля и первым выходом блока вьщелениямаксимального сигнала, первый входкоторого соединен с выходом второгооперационного усилителя, второй вход -с выходом четвертого олерационногоусилителя, третий вход - с выходом .второго переключателя, соединенноговторым входом с вторым выводом источника минимального напряжения, первыйвывод второго источника напряжения уставки по напряжению соединен с общейшиной, второй вывод - с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, первый выход датчика тока соединен с инвертирующими входами третьего и четвертого операционных усилителей, второй выход - с первыми выводами первого и второго источников напряжения уставок по току, вторые выводыкоторых соединены соответственно с неинвертирующими входами третьего и четвептого операционных усилителей, выходпервого переключателя соединен свходом усилителя рассогласования,третьи .входы третьего и второго пе1270732 12 реключателей соединены соответственас первым и вторым выходами блока. управления, первый и второй входы которого соединены соответственно спервым и вторым входами управленияустройства, причем второй вход управления устройства соединен с третьим входом первого переключателя, вторыеи третьи выходы блока выделения минимального и блока выделения максимального сигнала соединены с соответствующими выходами сигналов контроля устройства.2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управле ния содержит инвертор, вход которого соединен с первым входом первого элемента И и с вторым входом блока управления, выход инвертора соединен с первым входом второго элемента И, 20 второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и с первым входом блока управления, выходы первого и второго элементов И соединены с первым и вторым выходами блока управления.3. Устройство по и.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения минимального сигнала содержит три р-п-р-транзистора, соединенных 30 базами соответственно с первым, вторым и третьим входами блока, эмиттерами - с первым выводом первого источника тока и с первым выводом блока коллектор первого р-и-р-тран)эистора соединен с базой первогоРи-р-и-транзистора непосредственно, а через первый резистор - с первым выводом первого источника питания, ко; ектор второго р-п-р-транзистора 40 соединен с базой второго п-р-и- транзистора непосредственно, а через второй резистор - с первым выводом первого источника питания, соединенным с коллектором третьего р-и р-транзистора непосредственно, а через третий и четвертый резисторы соответственно с эмиттерами второгои первого п-р-п-транзисторов, коллекторы которых соединены соответст,венно с катодами первого и второгодиодов и с третьим и вторым выходамиблока непосредственно, а через пятыйи шестой резисторы - с шиной смещения устройства, аноды первого и второго диодов соединены с общей шинойустройства и с вторым выводом первого источника тока и с вторым выводомпервого источника питания,4. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок выде-,ления максимального сигнала содержиттри п-р-п-транзистора, соединенныхбазами соответственно с вторым,первым и третьим входами блока, эмиттеры - с первым выводом второго источника тока и с первым выходом бло-,ка, коллектор третьего и-р-р-транзистора соединен с базой четвертогор-и-р-транзистора непосредственно,а через седьмой резистор - с первымвыводом второго источника питания,коллектор четвертого п-р-и"транзистора соединен с бузойпятого р-и-ртранзистора непосредственно, а черезвосьмой резистор - с первым выводомвторого источника питания, соединенного первым выводом с коллекторомпятого и-р-и-транзистора непосредственно,а через девятый и десятЫйрезисторы соответственно с эмиттерами пятого и четвертого р-п-р-транэисторов, коллекторы которых соединенысоответственно с анодами третьего ичетвертого диодов и с вторым итретьим выходами блока непосредственно, а через одиннадцатый и двенадцатый резисторы - с.общей шиной устройства, катоды третьего и четверто-го диодов соединены с шиной смещенияустройства, второй вывод второго источника тока соединен с общей шинойустройства и с вторым выводом второго источника питания.1270732 Сиена лыупрс 4 лвшр1 етройсл 4 а УРН оаэи лачккоралю у СтрОц сккоРаЛонтракк арус моЕ )мракстрос У 1 уг уз и У 1,Уг и/РР 77 ил а ма сс исс мак Эиин ы иа ин 7 иокс lог ик ф 7 нокс Йг сн г 7 гнокс/с 7 л .7 лин Рг ф 7 иокс /л7 иин/Ю мин макс н(87 Э флокс 1 Р сн РиинlнРмакс"Эиин / макс ини а., к йиин 7имокс/ сФЬ Составитель В.Дв Техред И. Попович и ектор М,Самборская Редактор М.Банду Заказ 6240/ ве об 1130 изводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 ил скми ин КчиЬиин 1/нОм Тираж 72 Государс о делам и осква, ЖЪ Х око/Г Эн Этсн /О 7 л 7 мин//Рг и ил//Л 7.Ъо Подписи ного комитета СССР етений и открытий Раушская наб., д.4/5