Пробник для диагностики логических схем Советский патент 1984 года по МПК G05B23/02 

2. Пробник по р« 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что согласующее устройство выполнено в виде дифференциального каскада, входы которого

являются первым и вторым входами соГласующего устройства „а резисторы эмит терной и коллекторной нагрузок - соотI ветст.венно первым и вторым его выходами,

1. ПРОБНИК ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ, содержащий последа-. вательно соединенные чувствительный элемент, согласующее устройство, компаратор уровня, дешифратор и индикатор, a также формирователь сигналу Импульсы, выход которого подключен к дешифратору, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности бесконтактного контроля наличия последовательности импульсов, в него введены первьй и второй усилители и элемент ИЛИ a чувствительный элемент выполнен комбинированным, состоящим из контактного и неконтактного датчиков, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам согласующего устройства, при этом выход элемента ИЛИ соединен с входом формирователя сигнала Им.пульсы, a входы - с выходами первого и второго усилителей, подключенных соответственно к первому и второму выходам согласующего устройства.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для контроля и диагностики неисправностейлогических узлов.

Известно устройство для контроля цифровых схем, в состав которого входит семисегментный индикатор, подключенный через токоограничивающий резистор к шине питания, эмиттерный повторитель, вход которого подключен к входу третьего вентиля, а выход - к входу второго вентиля, который в свою очередь подает сигнал на второй вход индикатора, первый вход индикатора подключен к выходу третьего вентиля, к которому одновременно подключены входы четвертого и пятого вентилей, выход пятого вентиля подключен к второму, а выход четвертого - к третьему входу индикатора. Указанное устройство позволяет производить

контроль логических устройств и ИНДИцировать состояние Обрыв, логический О, логическая 1, Генерация 1 .

Недостатком данного устройства является низкая точность контроля, которая связана с неопределенностью трактовки сигнала Обрыв. Он индицируется как в случае отсутствия гальванического контакта между измеряемой точкой и входом устройства, так и в случае, если значение измеряемого сигнала лежит в промежутке между уровнями логических 1 и О. Индикация потока импульсов (Генерация) в случае больших значений скважности (более 10) при частотах повторения более 100 Гц не воспринимается из-за низкой яркости свечения индикатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является логический пробник, содержащий чувствительный элемент, компаратор уровней, предназначенный для выделения уровней логических О и формирователь сигнала Импульсы, который служит для генерирования- в удобной для визуального наблюдения форме сигнала, свидетельствующего о наличии импульсной последовательности; семисегментный индикатор и дешифратор, предназначенный для управления индикатором. При: этом контролируемый сигнал поступает на последовательно соединенные чувствительный элемент, компаратор уровней, дешифратор и индикатор. Кроме того, выход компаратора уровней соединен с входом формирователя сигнала Импульсы, а выход последнего соединен с входом дешифратора. Указанное устройство позволяет контролировать

уровни логических О и 1, в удобной для наблюдения форме индицирует

наличие импульсов в измеряемой точке Г 21.

Недостатком известного устройства является отсутствие сигнализации о .наличии гальванического контакта между входом устройства и контролируемой точкой, а также отсутствие возможности бесконтактного контроля наличия импульсов в контролируемой точке.

Диагностика неисправностей логических узлов эксплуатируемых изделий связана с определенными трудностями, которые вызваны наличием специального защитного покрытия, предохраняю- щего элементы и печатную плату узла от коррозии. Индикация наличия гальванического контакта позволяет значительно уменьшить повреждение защитного покрытия при проведении диагностирования отказавшего элемента. Зачастую для диагностирования достаточно иметь информацию о наличии импульсов в контролируемой точке. Такую информацию можно получить бесконтактным способом, не разрушая защитное покрытие.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности бесконтактного контроля наличия последователь ности импульсов. Указанная цель достигается тем, что в пробник для диагностики логических схем, содержащий последовательно соединенные чувствительный элемент, согласующее устройство, компаратор уровня, дешифратор и индикатор, а также формирователь сигнала импульсы, выход которого под ключен к дешифратору, введены первы и второй усилители и элемент ИЛИ, а чувствительный элемент выполнен комбинированным, состоящим иэ контактного и неконтактного датчиков, выходы которых подключены соответст венно к первому и второму входам согласующего устройства, при этом выход элемента ИЛИ соединен с входом формирователя сигнала Импульсы , а входы - с выходами первого и второго усилителей, подключенных соответственно к первому и второму выходам согласующего устройства. Согласующее устройство выполнено в виде дифферециального каскада, входы которого являются первым и вторым входами согласующего устройства, а резисторы эмиттерной и коллекторной нагрузок - соответственно первым и вторым его выходами. На фиг. 1 изображен пробник, фун циональная схема; на фиг. 2 - кодированное изображение на индикаторе, вариант; на фиг. 3 - чувствительный элемент, пример выполнения. Пробник (фиг. 1) содержит чувствительный элемент 1, согласующее устройство 2, компаратор 3 уровня. дешифратор 4, индикатор 5, формиров

тель 6 сигнала Импульсы, первый 7 и второй 8 усилители, элемент ИЛИ 9, контактный (игла) 10 и неконтактный (отрезок проводника) 11, датчики, резисторы 12 и 13 коллекторных нагрузок, резистор 14 смещения, резистор 15 эмиттерной нагрузки и разделительный конденсатор 16.

Пробник работает следующим образом. ,

.В режиме контактного съема сигнала потенциал контролируемой точки поступает через иглу 10 чувствительного элемента 1 на устройство 2. Роль устройства 2 выполняет дифференциальный каскад, на оба входа которого в данном режиме работы подается потенциал контролируемой точки.

переднему или заднему - контролируемой последовательности. С выхода.элемента ИЛИ 9 запускается формирователь сигнала Импульсы, в качестве которого можно использовать лодущий мультивибратор. Сигнал о наличии импульсов с формирователя 6 сигнала Импульсы поступает на дешифратор 4, где преобразуется в код, соответствующий изображению на индикаторе 5 знака Импульсы.

При бесконтактном съеме сигнала определяется только наличие импульсов в контролируемой точке. Неконтактным датчиком чувствительного элемента 1 в этом случае является отрезок проводника 11, который при проведении измерений располагается При контактном съеме сигнала дифференциальный каскад используется как эмиттерный повторитель и его выходом является резистор 15, с которого сигнал поступает на два канала. Первый, канал предназначен для анализа уровня входного сигнала с последующей индикацией состояний логический О, Логическая 1, Помеха - промежуточный уровень между логическими О и 1, Нет контакта - отсутствует гальванический контакт между наконечником и контролируемой точкой. Анализ уровня сигнала производится компаратором 3 уровня, который определяет принадлежность потенциала контролируемой точки одному из перечисленных состояний. Для выявления наличия контакта через резистор 14 подано напряжение смещения. Дешифратор 4 преобразует полуг нньгй сигнал в код соответствующего знака для индикации на индикаторе 5. На фиг. 2 указан один из вариантов кодирования изображения. Второй канал служит для индикации наличия импульсов в контролируемой точке. В этом случае сигнал также снимается с резистора 15, но далее через конденсатор 16 поступает на усилитель 8. Емкость и входное сопротивление усилителя образуют диф-. ференцирующую цепь, поэтому на вход усилителя 8 поступают короткие импульсы, соответствующие моментам перепада потенциала в контролируемой точке. Усилитель 8 усиливает эти импульсы до уровня, достаточного для срабатывания элемента ИЛИ 9. Можно ограничиться усилением импульсов. соответствующих одному из фронтов параллельно печатному проводнику контролируемого узла с минимальным зазором. Сигнал, наведенный в датчике, имеет две составляюпчие - емкостную и индуктивную. Изменение потенциала в контролируемой точке будет передаваться через емкость, образованную печатным проводником контролируемого узла и неконтактным датчиком 11, на устройство 2. Потенциал,|( наведеннь{й емкосТной составляющей, поступает синфазно на оба входа дифференциального каскада. Выходом для емкостной составляющей, как и в случае контактного съема сигнала, будет резистор 15, с которого через разделительный конденсатор 16 сигнал проходит по цепи, рассмотренной для режима контроля наличия импульсной последовательности в случае контактного дъема сигнала. Индуктивная составляющая сигнала появляется за счет взаимоиндукции печатного проводника контролируемого Она выражается в поя узла и датчика ллнин разности потенциалов на концах датчика в момент изменения тока в нвчатном проводнике. Эта разность усиливается дифферециальным каскадом и с резисторов 12 и 13 поступает на усилитель 7, где усиливается до уров ня, необходимого для срабатывания элемента ИЛИ 9, а далее работа схемы аналогична режиму контроля наличия импульсной последовательности, рассмотренному для случая контактного съема сигналов. Комбинированный чувствительньй элемент (фиг. 3) состоит из иглы 10, которая используется при контактном съеме сигнала, неконтактного датчика 1 1 и соединительных проводов 17. Конструкци} (фиг. 3) запрессовывается в пластмассу, при этом открытыми остаются наконечник иглы и рабочая поверхность неконтактного датчика. Боковые поверхности чувствительного элемента экранируются для уменьшения влияния соседних печатных проводников контролируемого узла на результаты измерений. По сравнению с прототипом предпа- , гаемый пробник, характеризуется значи тельно меньшими затратами времени на проведение контрольно-диагностических операций, так как определение наличия импульсной последовательности в контролируемой точке бесконтактным способом требует в 3 - 10 раз меньше времени, чем контактным. Это позволяет производить предрарительную диагностику цепей прохождения сигнала бесконтактным способом, а в случае подозрения на неисправность конкретная точка исследуется контаютным способом с помощью того же самого пробника. При этом уменьшается вероятность повреждения печатных проводников, что часто происходит при разрушении защитного покрытия. Одновременное использование емкост-ной и индуктивной составляющей сигнала, наведенного в датчике при бесконтактном съеме, расширяет возможности применения пробника в этом режиме. Указанное обстоятельство вызвано тем, что емкостная составляющая преобладает в случае относительно небольших изменений токов, но при достаточно высоких перепадах напряжения между уровнями логических О и 1 (отдельные серии транзисторнотранзисторной логики, логики на МОПструктурах и др. ). Индуктивная составляющая преобладает п;ри небольших перепадах напряжения между уровнями логических О и 1, но при значительной разнице токов, потребляемых входом микросхем для разных логических уровней (инжекционная логика и др.). Таким образом, пробник для контроля логических схем в режиме бесконтактного съема сигнала может использоваться для контроля и диагностики устройств, выполненных с использованием различных серий микросхем.