ЛОГИЧЕСКИЙ ТЕСТЕР Российский патент 1999 года по МПК G01R19/17 G01R31/28 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве устройства диагностики при проведении пусконаладочных работ, эксплуатации и ремонте устройств автоматики и вычислительной техники на микросхемах эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ).

Известен логический тестер, содержащий щуп, шесть компараторов, блок индикатора, переключатель режимов, три резистора, источники опорного напряжения, элемент И и два элемента ИЛИ [1].

Известен логический тестер, содержащий щуп, два регулируемых источника опорного напряжения, источник напряжения смещения, два блока сравнения, логический преобразователь и индикатор уровней [2].

Известен логический тестер, содержащий три компаратора, одни входы которых соединены с соответствующими источниками опорного напряжения, а другие входы - со входом логического тестера, блок защиты, усилители, индикаторы и элемент И [3].

Известен логический тестер, содержащий щуп, блок защиты, два пиковых детектора, четыре компаратора, четыре элемента И-НЕ, два одновибратора, один элемент 2И, два элемента индикации, RS-триггер, переключатель, источник опорных напряжений, шину питания и общую шину [4].

Недостатком данных устройств является сложность схемотехнического решения и наличие разнотипных элементов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является логический пробник, содержащий входное устройство из четырех компараторов, одни входы которых соединены с соответствующими источниками опорного напряжения, а другие входы - со входами пробника через схему защиты, и три элемента индикации, управляемых соответствующими компараторами [5]. Такой логический пробник обладает ограниченной областью применения, так как не имеет возможности подсчета и индикации числа проследовавших импульсов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства посредством подсчета, фиксации и индикации числа проследовавших импульсов, при сохранении малых габаритов и веса.

Поставленная цель достигается тем, что в логический тестер, содержащий схему защиты, входное устройство и три элемента индикации, отличающийся тем, что три элемента индикации соединены с выходами входного устройства через транзисторные ключи, базы которых подключены к соответствующим выходам входного устройства, коллекторы - к катодам элементов индикации и к шине питания через резисторы, эмиттеры - к первому контакту кнопки сброса, к катоду ограничительного диода и через резистор к шине питания, введены логический элемент 2И-НЕ, один вход которого подключен через конденсатор к выходу на индикацию логической "1" и через соответствующий резистор к общей шине, а второй вход подключен ко второму контакту кнопки сброса и через соответствующий резистор к общей шине, двоичный счетчик, вход с которого подключен к выходу логического элемента 2И-НЕ и через резистор к шине питания, а остальные входы подключены через соответствующие резисторы к общей шине, четыре транзисторных ключа, базы которых подключены к соответствующим выходам двоичного счетчика и через соответствующие резисторы к шине питания, а эмиттеры подключены к первому контакту кнопки сброса, катоду ограничительного диода и через резистор к шине питания, четыре элемента индикации, аноды которых подключены к коллекторам соответствующих транзисторных ключей, а катоды подключены через соответствующие резисторы к шине питания, кнопка сброса, третий контакт которой подключен ко входу S1 двоичного счетчика, ограничительный диод, анод которого подключен к общей шине.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: логический элемент 2И-НЕ, двоичный счетчик, четыре транзисторных ключа, четыре элемента индикации, кнопки сброса, ограничительный диод. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что логические элементы 2И-НЕ, двоичные счетчики, транзисторные ключи, элементы индикации, кнопки и диоды широко известны, однако при их введении в указанных связях с остальными элементами схемы в заявляемом устройстве проявляют новые качества и дают возможность подсчитывать, фиксировать и индицировать число проследовавших импульсов. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию изобретения "существенные отличия".

На чертеже приведена схема логического тестера. Логический тестер содержит входное устройство, состоящее из делителя на резисторах 1 и 2, логических элементов 2И-НЕ 3, 4 и инвертора 6, логический элемент 2И-НЕ 5, двоичный счетчик 7, транзисторные ключи 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, элементы индикации 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, ограничительный диод 22, токозадающие резисторы 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, согласующие резисторы 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, кнопку сброса 44, схему защиты 45, щуп 46, дифференцирующую цепь: резистор 47 и конденсатор 48.

Вход устройства посредством щупа 46 через схему защиты 45 подключен к первому входу логического элемента 2И-НЕ 3 и через резистор 1 ко входу инвертора 6 и к общей шине через резистор 2. Второй вход элемента 2И-НЕ 3 подключен к выходу инвертора 6 (выход на индикацию логической "1") к первому входу логического элемента 2И-НЕ 5, через конденсатор 48, который подключен к общей шине через резистор 47, ко второму входу логического элемента 2И-НЕ 4, к базе транзисторного ключа 10 и к шине питания через резистор 33. Выход логического элемента 2И-Не 3 (выход на индикацию промежуточного уровня) подключен к первому входу логического элемента 2И-НЕ 4, к базе транзисторного ключа 8 и к шине питания через резистор 31.

Выход логического элемента 2И-НЕ 4 (выход на индикацию логического "0") подключен к базе транзисторного ключа 9 и к шине питания через резистор 32. Коллекторы транзисторных ключей 8, 9, 10 подключены к катодам элементов индикации 15, 16, 17 соответственно и к шине питания через резисторы 23, 24 и 25 соответственно, а аноды элементов индикации 15, 16, 17 подключены к общей шине, эмиттеры транзисторных ключей 8, 9, 10 подключены к первому контакту кнопки сброса 44, к шине питания через резистор 30, к эмиттерам транзисторных ключей 11, 12, 13, 14 и к катоду ограничительного диода 22, анод которого подключен к общей шине.

Второй вход логического элемента 2И-НЕ 5 подключен ко второму контакту кнопки сброса 44 и к общей шине через резистор 35, а выход - к счетному входу счетчика 7 и к шине питания через резистор 34.

Входы P1, S1, S2, D0-D3 счетчика 7 подключены к общей шине через резисторы 36, 37, 38, 39 соответственно, а вход S1 еще и к третьему контакту кнопки сброса 44. Выходы Q0-Q3 счетчика 7 подключены к шине питания через резисторы 40, 41, 42, 43 соответственно и к базам транзисторных ключей 11, 12, 13, 14, соответственно, коллекторы которых подключены к анодам элементов индикации 18, 19, 20, 21 соответственно, катоды которых подключены к шине питания через резисторы 26, 27, 28, 29 соответственно.

В исходном состоянии у кнопки сброса 44 замкнуты первый и третий контакт, а при нажатии на кнопку - первый и второй.

Логический тестер работает следующим образом. При отсутствии входного сигнала или наличии промежуточного уровня на первом входе логического элемента 2И-НЕ 3 присутствует уровень логической "1", а на входе инвертора 6 - уровень логического "0". На выходе инвертора 6 (выход на индикацию логической "1"), на вторых входах логических элементов 2И-НЕ 3 и 4, на первом входе логического элемента 2И-Не 5 и на базе транзисторного ключа 10 присутствует уровень логической "1". На выходе логического элемента 2И-НЕ 3 (выход на индикацию промежуточного уровня) и на базе транзисторного ключа 8 присутствует уровень логического "0". На выходе логического элемента 2И-НЕ 4 (выход на индикацию логического "0") и на базе транзисторного ключа 9 присутствует уровень логической "1". Транзисторы 9 и 10 открыты и уровень логического "0" с катода ограничительного диода 22 подается на катоды элементов индикации 16 и 17 соответственно, поэтому они не светятся. Транзистор 8 закрыт и через элемент индикации 15 и резистор 23 протекает ток, поэтому элемент индикации 15 светится и индицирует "обрыв" (отсутствие связи) или наличие промежуточного уровня. На втором входе логического элемента 2И-НЕ 5 присутствует уровень логической "1", а на выходе логического элемента 2И-НЕ 5 и на счетном входе счетчика 7 присутствует уровень логического "0". На входе S1 счетчика 7 присутствует уровень логического "0" с катода ограничительного диода 22 через замкнутые контакты 1 и 3 кнопки сброса 44. На входах P1 и S2 - уровни логической "1", счетчик 7 находится в исходном (нулевом" состоянии и на его выходах Q0-Q3 и на базах соответствующих транзисторных ключей 11, 12, 13, 14 присутствуют уровни логического "0", поэтому они закрыты и ток через элементы индикации 18, 19, 20, 21 не протекает и они не светятся.

При появлении на входе логического тестера со щупа 46 уровня логической "1" через схему защиты 45 этот уровень попадает на первый вход логического элемента 2И-НЕ 3 и через резистор 1 на вход инвертора 6, в результате на выходе инвертора 6 (выход на индикацию логической "1"), на втором входе логических элементов 2И-НЕ 3 и 4, на первом входе логического элемента 2И-НЕ 5 и на базе транзисторного ключа 10 появится уровень логического "0", который закроет транзистор 10 и через элемент индикации 17 и резистор 25 потечет ток, поэтому элемент индикации 17 светится и индицирует уровень логической "1". На выходах логических элементов 2И-НЕ 3 (выход на индикацию промежуточного уровня) и 4 (выход на индикацию логического "0") и на базах транзисторных ключей 8 и 9 соответственно присутствуют уровни логической "1", транзисторы 8 и 9 открыты и уровень логического "0" с катода ограничительного диода 22 подается на катоды элементов индикации 15 и 16 соответственно, поэтому элементы индикации 15 и 16 не светятся. На выходе логического элемента 2И-НЕ 5 и на счетном входе счетчика 7 появится уровень логической "1" и, поскольку на входе S1 присутствует уровень логического "0", на входах S2 и P1 уровень логической "1", что является разрешением работы счетчика 7, по перепаду из "0" в "1" счетчика 7 срабатывает один раз и на выходе Q0 и на базе транзисторного ключа 11 появится уровень логической "1", транзистор 11 откроется и через ограничительный диод 22, открытый транзистор 11, элемент индикации 18 и резистор 26 потечет ток, поэтому элемент индикации 18 светится и индицирует прохождение одного импульса. При поступлении на счетный вход счетчика 7 следующего перепада из "0" в "1", счетчик 7 срабатывает аналогичным образом и будет светиться элемент индикации 19 и индицировать прохождение второго импульса, а элемент индикации 18 светиться не будет. И так далее до 15 импульсов.

При появлении на входе логического тестера со щупа 46 уровня логического "0" через схему защиты 45 этот уровень попадает на первый вход логического элемента 2И-НЕ 3 и через резистор 1 на вход инвертора 6, в результате на выходе инвертора 6 (выход на индикацию логической "1"), вторых входах логических элементов 2И-НЕ 3, 4 и на базе транзисторного ключа 10 появится уровень логической "1", который откроет транзистор 10, и на катоде элемента индикации 17 появится уровень логического "0" с катода ограничительного диода 22, поэтому элемент индикации 17 не светится.

На выходе логического элемента 2И-НЕ 3 (выход на индикацию промежуточного уровня), на первом входе логического элемента 2И-НЕ 4 и на базе транзисторного ключа 8 появится уровень логической "1", который откроет транзистор 8, и на катоде элемента индикации 15 появится уровень логического "0" с катода ограничительного диода 22, поэтому элемент индикации 16 светиться не будет.

На выходе логического элемента 2И-НЕ 4 (выход на индикацию логического "0") и на базе транзисторного ключа 9 появится уровень логического "0", который закроет транзистор 9 и через элемент индикации 16 и резистор 24 потечет ток, поэтому элемент индикации 16 светится и индицирует уровень логического "0".

На втором входе логического элемента 2И-НЕ 5 присутствует уровень логической "1", а на выходе логического элемента 2И-НЕ 5 и счетном входе счетчика 7 - уровень логического "0", поэтому счетчик 7 не изменит своего состояния.

Для установки счетчика 7 в исходное (нулевое) состояние используется кнопка сброса 44. При нажатии на кнопку 44 контакты 1 и 3 размыкаются, а контакты 1 и 2 замыкаются, в результате на входе S1 счетчика 7 появится уровень логической "1", что является разрешением для записи информации со входов D0-D3 счетчика 7 на его выходы Q0-Q3 по перепаду из "0" в "1" на счетном входе счетчика 7, на втором входе логического элемента 2И-НЕ 5 появится уровень логического "0" с катода ограничительного диода 22 через замкнутые контакты 1 и 2 кнопки сброса 44, а на выходе логического элемента 2И-НЕ 5 появится уровень логической "1", поэтому счетчик 7 сработает, и уровни логического "0" со входов D0-D3 счетчика 7 появится на его выходах Q0-Q3 и на базах транзисторных ключей 11, 12, 13, 14, в результате транзисторы 11, 12, 13, 14 закроются и элементы индикации 18, 19, 20, 21 не светятся. Счетчик 7 установится в исходное (нулевое) состояние и готов к следующему циклу работы.

Таким образом, предлагаемый логический тестер по сравнению с прототипом позволяет подсчитывать, фиксировать и индицировать число проследовавших импульсов и значительно расширить функциональные возможности устройства.

Применяемые в логическом тестере интегральные микросхемы эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) не требуют источников опорного напряжения, дают возможность отказаться от применения элементов аналоговой техники, что позволяет унифицировать средства диагностики устройств автоматики и вычислительной техники на микросхемах ЭСЛ при сохранении малых габаритов и веса устройства диагностики.

Экономический эффект достигается за счет расширения функциональных возможностей устройства и области его применения.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 748263, кл. G 01 R 19/16.

2. Авторское свидетельство СССР N 513330, кл. G 01 R 31/28.

3. Акцептированная заявка Великобритании N 1447291, кл. GIN.

4. Авторское свидетельство СССР N 1108373 кл. G 01 R 31/28.

5. Патент США N 4189673, кл. G 01 R 19/16.

Устройство "Логический тестер" относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве устройства диагностики при проведении пусконаладочных работ, эксплуатации и ремонте устройств автоматики и вычислительной техники на микросхемах эмиттерно-связанной логики. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства посредством подсчета, фиксации и индикации числа проследовавших импульсов. Для этого в логический тестер, содержащий входное устройство, три элемента индикации и схему защиты, введены логический элемент 2И-НЕ, двоичный счетчик, четыре транзисторных ключа, которые управляют элементами индикации, и кнопка сброса. 1 ил.

Логический тестер, содержащий схему защиты, входное устройство и три элемента индикации, отличающийся тем, что три элемента индикации соединены с выходами входного устройства через транзисторные ключи, базы которых подключены к соответствующим выходам входного устройства, коллекторы - к катодам элементов индикации и шине питания через резисторы, эмиттеры - к первому контакту кнопки сброса, катоду ограничительного диода и через резистор - к шине питания, введены логический элемент 2И - НЕ, один вход которого подключен через конденсатор к выходу на индикацию логической "1" и через соответствующий резистор - к общей шине, а второй вход подключен ко второму контакту кнопки сброса и через соответствующий резистор - к общей шине, двоичный счетчик, вход C которого подключен к выходу логического элемента 2И - НЕ и через резистор - к шине питания, а остальные входы подключены через согласующие резисторы к общей шине, четыре транзисторных ключа, базы которых подключены к соответствующим выходам двоичного счетчика и через соответствующие резисторы к шине питания, а эмиттеры подключены к первому контакту кнопки сброса, катоду ограничительного диода и через резистор - к шине питания, четыре элемента индикации, аноды которых подключены к коллекторам соответствующих транзисторных ключей, а катоды подключены через соответствующие резисторы к шине питания, кнопка сброса, третий контакт которой подключен ко входу S1 двоичного счетчика, ограничительный диод, анод которого подключен к общей шине.