Логический пробник Советский патент 1983 года по МПК G01R31/3177 

1 Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности-к срецствам визуального контроля исправности цифровых логических устройств. Известен логический пробник, содер жаший входной буферный каскац, два ком паратора, формирователь, мультивибратор, ключ, элемент И-НЕ и индикаторные лампы .l3 . Недостатками этого пробника являются большая условность индикации и невысокая достоверность получаемой инфор мации. Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является логический пробник, соцеркащий входной узел, первы и второй компараторы, анализатор, регист шифратор, коммутатор, индикатор, эле- . мент И-НЕ, первый и второй формирователи и последовательно соединенные клю обостритель, оановибратор анализа и: одновибратор индикации J2 J, Недостатком известного логического пробника является низкая достоверность контроля, поскольку он не позволяет получать информацию о длительности кон ролируемого сигнала на первом выходе пробника и его задержку относительно импульса синхронизации на втором входе пробн1иса, в результате чего в общем сл чае невозможно сделать однозначный вывод об исправности контролируемой логи ческой схемы. Кроме того, в известном пробнике имеет место снижение достоверности контроля вследствие отображения избыточной информации, наложения отображения избыточной информации на отображение результатов анализа контро лируемого сигнала и возникающих по указанным причинам искажений полезной отображаемой информации и затруднения считывания ее оператором. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Поставленная цель достигается тем, что в логический пробник, содержащий последовательно соединенные крюч, обостритель, одновибратор анализа и одновибратор индикации, входной узел, соединенный входом с первым входом ло гического пробника, первый и второй выходы входного узла подключены к нхоцам первого и второго компараторов, .выход первого компаратора соединен с первым входом анализатора и первым вх дом коммутатора, выход второго компар тора - с вторым входом анализатора и вторым входом коммутатора, первый и второй выходы анализатора соединены 782 соответственно с третьим и четвертым входами коммутатора, третьи выходы анализатора - с первыми входами регист- ра, первые выходы которэго соединены с входами шифратора, первые выходы которого соединены с пятыми входами коммутатора, а вторые выходы - с первыми выводами индикатора, вторые выводы которого соединены с выходами коммутато- ра, шестой вход которого соединен с вторым выходом регистра, а седьмой вход - с вторым входом регистра, четвертым выходом анализатора и первым контактом ключа, второй контакт которого соединен с вторым входом логического пробника, первый и второй входы элемента И-НЕ соединены соответственно с выходами одновибратора анализа и одновибратора индикации, а выход через пермвый формирователь соединен с четвертым входом регистра, вход второго формирователя соединен с выходом одновибрато- ра анализа, а выход - с объединенными третьими входами анализатора и регистра, введены дополнительный одновибратор, элемент ИЛИ, первый элемент И, элемент задержки, триггер и второй элемент И, причем первый вход первого элемента И подключен к ыходу обострителя, второй вход соединен с выходом одновибратора анализа и через элемент гзадержки - с первым вхолюм элёмен та ИЛИ, выход первого элемента И соединен с входом дополнительного одно- вибратора, подключенного выходом к второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с четвертым входом анализатора, первый и второй входы триг rQpa подключены соответственно к вы- ходам первого и второго юрмировате- лей, первый выход -. к восьмому входу коммутатора, второй выход - к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом одно вибратора анализа, а выход - с девятым входом коммутатора. На фиг. 1 представлена схема логического пробника; на фиг. 2 - схема анализатора; на фиг. 3 - эпюры, поясняющие принцип определения длительности контролируемого импульса и его задержки относительно синхроимпульса; на фиг. 4 - эпюры, отражающие порядок формирования и смены отображаемой информации на индикаторе логического пробника. Логический пробник содержит входной узел 1, вход 2 логического пробника, компаратор 3 верхнего уровня сиг |Нала, вьЕсоа 4 которого соецинен с первым входом 5 аиализатора 6 и первым вхоаом коммутатора 7, компаратор 8 нижнего уровня сигнала, выход 9 которого соединен с вторым входом 10 анализатора 6 и вторым входом коммутатора 7, третий и четвертый входы которог соединены соответственно с первым 11 и вторым 12 выходами анализатора 6, третий выход 13 которого соединен с вторым входом регистра 14, седьмым входом 15 коммутатора 7 и первым контактом ключа 16, вторым контактом соединенного с вторым входом 17 ло- гйческоро пробника, четвертые выходы 1 анализатора 6 соединены с первыми вхо дами регистра 14, второй выход 19 которого соединен с шестым входом 20 ксялмутатора 7, а первые выходы 21 с входами шифратора 22, первые выхб- ды 23 соединены с пятыми входами кт мутатора 7, индикатор 24, выводы электродов горизонтальных сегментов которого подключены к выходам комму татора 7, а выводы электродов верти кальных сегментов которого подключены к вторым выходам 25 шифратора 22, обостритель 26, выход 27 которого соедвяен с входом одновибратора анализа 28, первый выход 29 которого соединен с входом одновибратора индикации 30, выход 31 которюго соединен с вторым входом элемента И-НЕ 32, вход которого соединен с выходом 2 одновибратора 2А, выход 33 элемента И-НЕ 32 соединен с входом первого формирователя 34, выход 35 которого соединен с четвертым входом регистра 1 (входом обнуления этого регистра), второй формирователь 36, вход которого со единен с выходом 29 одновибратора 28, а выход 37 - Ь объединенными третьим входом 38 анализатора 6 и третьим вхо дом регистра 14, первый элемент И 39, первый вход которого подключен к выходу 27 обострителя 26, второй вход - к выходу 29 одновибре1тора 28 и через элемент задержки 4О к первому входу элемента ИЛИ 41, а выход - к входу дополнительного одновибратора 2, выход 43 которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 41, выход 44 которого соединен с четвертым ксодом 4 анализатора 6, триггер 46, первый вход (вход сброса) и второй вход (вход установа в ес1иничное состояние) которого соединен соответственно с выходами формирователей 34 и 36, первый выход 4 Iтриггера 46 соединен с восьмым вхоДОМ 4В коммутатора 7,.л второй выход 49 (выход нулевого плеча) - с первым входом второго элемента И 5О, второй вход которого соединен с вторым выходом одновибратора 28, а выход 51с девятым входом 52 коммутатора 7. Логический пробник работает следую- . шим образом. В исходном состоянии, характеризуе- IMOM отсутствием перепадов KOHTponnpfyeмого сигнала на входе 2 при верхнем Положении ключа 16, а также импульсов на входе 17 при нихгаем положе- |нии ключа 16, на выходах анализатора6, регистра 14, выходе элемента И-НЕ 32, выходе обострителя 26, выходах элементов И 39 и 50, выходах формирователей 34 и 36 присутствует . потенциал логического уровня (лог. О), а на выходах одновибраторов 28 и ЗО и элемента ИЛИ 41 присутствует потенциал высокого логического уровня (лог. 1). Запись в регистр 14 осуществляется передним фронтом вь1ходного сигнатю формирователя 36. Потенциал лог. 1 на входе 45 анализатора 6 соответствует рабочему режиму анализатора, при котором он фиксирует изменения потенциала на своих входах 5 и 10. Потенциал лог. О на входе 45 анализатора 6 соответствует режиму хранения анализатора, не реагируя на изменения потенхшала на своих входах -5 и Ю. Поэтому в исходном состоянии анализатор 6 находится р рабочем режиме, Одновибраторы 28 и 42 аапуска1отся передним фронтом входного импульса соответствукнцего одновибратора, а одновибратор 30 - задним фронтом импульса на его входе. Длительность импульса, формируемого каждым из одновибраторов 28, 30 и 42, определяется постбянной времени Jшyтpaш{eй хр ягерующей цепи каждого из этих одновибраторов. Опновибраторы 28 и ЗО формируют : импульсы рашюй, фиксированной длительности«(О,1 - О,5) с. Длительность импульса, фо{ 4ируемого одновибратором 42, может регулироваться по желанию оператора. При 9ТОМ регулировка длительности импульса одновибратора 42 имеет оцифрованную шкалу, по которой оператор может определить длительность фо{ мируемого на выходе этого одновибратора нмпульса. В качестве индикатора 24 используют стандартный семисегментный индикатор. Верхний горизонтальный электрод такого индикатора используют цля индикации уровней потенциала, превышающих .минимально допустимое значение потенциала лог. 1 для контролируемой логической схемы ,. Нижнийгоризонталь ный сегмент D индикатора 24 используют для индикации уровней потенциала, не превышающих максимально допустимое значение потенциала лог. О для контролируемой логической схемы N:,nx Средний горизонтальный сегмент Q использует ся для индикации уровней потенциала, промежуточных между указанными значениями. Сегменты В, С,Ей F используются цля отображения перепадов потенциала контролируемого сигнала. Положим также, что сегмент индикатора 24 излучает свет при подаче на вывод соответствующего электрода высокого уровня потенциала. В исходном состоянии в соответствии с уровнем потенциала выхода 2 пробника светится один из сегментов А, G или В. Пусть ключ 16 нахо дится в верхнем положении. Появление перепада по1 нциала на входе 2 пробника приводит к появлению перепада потенциала на выходе одного из компараторов 3 и 8. Анализатор 6 определяет наличие этого перепада потенциала, в результате чего на выходе 13 анализатора 6 появляется потенциал лог. 1, запускающий одновибраторы 28 и 42. В течение времени, определяемого длительностью выходного импульса одновибратора 42, анализатор 6 определяет и фиксирует наличие и последовательность перепадов потенциала выходных сигналов компараторов 3 и 8. После окончания длительности выходного импульса одновибратора 42 на выходе 44 элемента ИЛИ 41 появляется потенциал лег. О переводящий анализатор 6 в режим хранения. Элемент И 39 обеспечивает блокировку одновибратора 42 от повторных запусков до окончания выходного импуль са одновибратора 28. Для исключения перевода анализатора 6 в режим хранени в момент запуска одновибратора 28 величина задержки сигнала в неинвертирую щем элементе задержки 40 должна быть не меньше задержки включения элемент та И 39, если считать одинаковыми вели чины задержки включения одновибрато- ров 28 и 42. В момент окончания выход ного импульса одновибратора 28 осущест вляется запуск одновибратора ЗО, и одно временно формирователь 36 формирует импульс, обеспечивающий запись информа ции в регистр 14 и сброс анализатора 6 в исходное состояние. Триггер 46-устанавливается в единичное состояние, в результате чего на входе 48 коммутатора 7 появляется потенциал лог. 1, а на входе 52 - лог. О. Шифратор 22 преобразует выходные сигналы регистра 14 в сигналы возбуждения сегментов индикатора 24. В резуль тате на индикаторе 24 отоб-ражается результат анализа контролируемого сигнала. Схема пробника возвращается в исходное состояние, если в течзние времени, определяемого длительностью выходного импульса одновибратора 30, на вход 17 пробника не поступил ни один синхроимпульс. При этом в момент окончания выходного импульса одновибратора 30 формирователь 34 формирует импульс обнуления регистра 14 и триггера 46. Коммутатор 7 подключает к выводам электродов соответствующих горизонтальных сегментов индикатора 24 или выходные сигналы 4 и 9 компа заторов 3 и 8 при отсутствии сигналов (потенциала лог. О) на входах 52 и 48, или сигналы с выходов 11 и 12 анализатора 6 при наличии сигналов на входах 15 и 52 иОтсутствии сигнала на входе 48, или выходные сигналы 23 шифратора 22 при наличии сигналов на входах 20 и 48 коммутатора 7, при этом сигнал возбуждения сегмента Q индикатора 24 формируется на выходе коммутатора 7 в соот ветствующие моменты времени при одновременном отсутствии сигналов на выходах 4 и 9 компараторов .3 и 8, или сигналов на выходах 11 и 12 анализатора 6. В случае нижнего положения ключа 16 схема логического пробник:а функционирует аналогично с той лишь разницей, что запуск одновибраторов 28 и 42 осуществляется первым перепадом потенциала самого контролируемого сигнала, а возврат схемы в исходное состояние происходит, если в течение; времени, определяемого длительностью выходного импульса одновибратора ЗО, на входе 2 пробника не произошло изменений потенциала контролируемого сигнала. Процессу определения длительности конПролируемого сигнала и его задержки относительно синхроимпульса на входе 17 пробника представлен эпюрами фиг. 3. Индекс напряжения относит соответствующую эпюру к точке схемы на фиг. 1, обозначенной тем же номером. Эпюры , р иЛ; приведены для трех положений регулировки длительности импульса оано- вибратора 42. Против кажаой из этих эпюр приведена соответствующая из эпюр Л , м и н , каждая из которых пока эывает отображаемую каргинкуреаульгатов анализа контролируемого сигнала для трех соответствующих положений регулировки. Из совместного анализа зпюра,е, МИ Н следует, что для определения а.п№ тельности импульсов импульсной после- довательности и задержки контролируемы импульсов относительно синхроимпульсов оператор должен последовательно изменять положение регулировки, отмечая те поиоисения регулировки t п-Ьу, при которьи Происходит изменение отображаемой на индикаторе 24 картины результатов анализа контролируемого сигнала. Тогда меньшее положение регулировки, соответствукмдее длительности импульса оцновибратора 42, равной -t, соответств ет задержке контролируемого импульса относительно синхроимпульса, также равной fe. Разница двух отсчетов, cooTBeivствующих двум положениям регулировки, определяет длительность t,- -fc контролируемого сигнала. При установке ключа 16 в верхнее положение логический пробник позволяет определить, очевидно, только длительност контролируемого сигнала. Для этого достаточно произвести тольло один отсчет положения регулировки, прк которой прои ходит изменение индицируемой картины, причем длительность выходного импульса одновибратора 42, соответствующая этому положению регулировки, равна длитель ности контролируемого сигнала. Определение в результате анализа длительности контролируемого сигнала и задержки его относительно синхроимпульса позволяет произвести сравнение этих величин с априо{шыми данными, что повышает точность контроля. Пример- реализации анализатора 6, содержащего триггеры 53-65 и формирователи 66 и 67, приведен на фиг. 2. Переброс триггеров 53, 55, 57-64 осуществляется положительным перепадом сигнала на синхронизирующем С-«ходе триггеров, тогда как переброс триггеров 54 и 56 осуществляется отрицательным перепадом сигнала на входе синхронизации этих триггеров. Триггеры 53-56 фиксируют перепады потенциала сигналов на входах 5 и 1О анализатора 6 твлько при наличии потенциала лог; 1 на V-входе этих триггеров. При наличии по- тенциала лог. О наУ-рхоце этих триггеров они не реагируют на изменения потенциала на .С-входах триггеров, а значит и на изменения потенциала сигналов на входах 5 и 1О анализатора 6. В качестве триггеров 53-56 могут быть использованы не толькоiJ-V-триггеры, но и 3-К-триггеры. Триггеры 57 и 58 фиксируют информацию об уровнях потенциала на входах 5 и 1О анализатора 6 до первого изменения потенциала на этих входах прн наличии потенциала лог. 1 на входе 45 и обнуленном состоянии триггеров 53-56. Эта информация определяет уровень потенциала на входе 2 логического пробника в исходном состоянии и отображается на индикаторе 24 в течение интервала времени С (эпюра 3, фиг. 4). Триггеры 59-64 определяют очередность изменений потенциалов на входах 5 и Ю анализатора 6. Триггер 65 устанавливается в единичное состояние, если время перепада контролируемого сигнала между уровнями потенциалов лог. 1 и лог. О превышает длительность импульсов, формируемых формирователями 66 и 67 при появлении на входе этих формирователей потенциала лог. 1. На семисегментном индикаторе 24 возможно отображение одной из 21 ситу ацйй, возникающих при переключений контролируемого сигнала. Фс-рмирование отображения результата анализа контролируемого сигнала осуществляется бинационным шифратором 22 кз выходных сигналов на выходах 18 анализатора 6. Эпюры фиг. 4 показьюают порядок формирования к смены индицируемых на индикаторе 24 изображений в процессе п юведения анализа контролируемого сиг- нала. При. этом эпюра 3 показывает по- рядок смены индицируемых изображений для предлагаемого логического пробника, а эпюра и - для известного. Из анализа этих эпюр следует, что в прецлагаер мом логическом пробнике исключены инашк ция избыточной информации в интервалы времени и искажение полезной инфо1 мацин за счет дополнительной индикации избыточной информации в интервалы времени 7, что повьш1ает достоверность контроля и облегчает считывание информации оператором.

Фаг. 2

|««|««| |-1-| |-|1«| |иЫ

« X: а

ЛОГИЧЕСКИЙ ПРОБНИК, coii аержаший поспецовательно соецинеиные ключ, обостритель, оановибратор аиалиэа и оановибратор инпикации, вхоцной узел, соецинениый вхоцом с первым вхоаом по гического пробника, первый и второй выходы вхоцного узла поаключены к вхо аам первого и второго компараторов, выхоа первого компаратора соепинен с первым входом анализатора я первым входом .коммутатора, выход второго компаратора - с вторым «входом анализатора и вторым входом коммутатора, первый и вто рой выхооы анализатора соединены соответствейно. с третьим и четвертым входами коммутатора, третьи выходы анализатора - с первыми входами регистра первые выходы которого соединены с входами шифратора, первые выходы которого соединены с пятыми входами коммутатора, а вторые выходы - с выводами индикатора, вторые выводы которого соединены с выходами коммутатора, шестой вход которого соединен с вторым выходом регистра, а седьмой вход - с вторым входом регистра, 4ei вертым анализатора и первым контактом ключа, второй контакт которо го соединен с вторым входом псигвческо- го пробника, первый и второй входы эле- . мента И-НЕ соединены соответственно с выходами одновибратора анализа и одновибратора индикации,а выход через пе вый формирователь соединен с четвертым входом регистра, вход второго формирователя соединен с выходом одновибратора анализа, а выход - с объединенными третьими входами анализатора и регистра, отличающийся тем, что, с целью повышения aocTOBepHoctti контроля, в него введены дополнительный одновибратор, элемент ИЛИ, первый элемент И, Э11емент задержки, триггер и второй эле(Л мент И, причем первый вход первого элемента И подключен к выходу обострителя, второй вход соединен с выходом дновибратора анализа и через элемент задержки - с первым входом элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с входом дополнительного одновибратора, подключенного выходом к CD второму входу элемента ИЛИ, выход кое м торого соединен с четвертьпи входом анализатора, первый и второй входы три1 90 гера подключены соответстэенно к выходам первого я второго формирователей, выхоа - к восьмому входу коммутатора, второй вьосод - к первому Лкоду второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом Ъдновибратора анализа, а выхоа - с ; девятым входом коммутатора.

-J

to

VO

е «S) сэ г S

о: ««