Устройство для измерения параметров аналоговых электронных схем Советский патент 1984 года по МПК G01R31/316 

1 Изобретение относится к контроль- но-йзмерительной технике и предназна чено для измерения параметров аналоговых электронньк схем (-усилителей компараторов, пороговых элементов и т.д.) по передаточной характеристи ке схемы. Извес тно устройство для измерения статических параметров цифровых интегральных схем, содержащее задающий генератор импульсов, формирователь пилообразного напряжения, двухканальный коммутатор, осциллограф, управляемый генератор смещения, блок гашения обратного хода луча и эквивалент нагрузки m . Недостатком известного устройства является ограниченная область примен ния ввиду возможности контроля только несмещенной передаточной характеристики логических интегральных схем Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения параметров аналоговых интегральных схем, содержащее источник питания и вольтметр, вход которого через пер ключатель соединен с выходом генерат ра двуполярного треугольного напряжения, соединенного выходом через первый аттенюатор с клеммой для подключения входа контролируемой электронной схемы, клемма для подключени выхода которой соединена с выходом элемента нагрузки непосредственно, а через второй аттенюатор - с сиг-, нальным входом первого аналогового ключа, второй аналоговый ключ, соединенньй сигнЁШЬНЫм входом с выходом генератора двуполярного треугольника напряжения, а выход соединен с выходом первого аналогового ключа 2J. Недостатком известного устройства является ограниченная область применения, обусловленная ограниченностью числа измеряемых параметров. Известное устройство не позволяет, наприме (Измерять смещение нуля передаточной характеристики, коэффициент передачи (усиления), диапазон изменения коэффициента усиления для схем с регулируемым усилением и т.д. Цель изобретения -расширение области применения устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения параметров аналоговых электронных схем, содержащее генератор двуполярного треугольного напряжения, соединенный 22 выходом через первый аттенюатор с клеимой для подключения входа контролируемой электронной схемы, клемма для подключения выхода которой соединена с выходом элемента нагрузки непосредственно, а через второй аттенюатор - с сигнальным входом первого аналогового ключа, второй аналоговый ключ, -соединенньй сигнальным входом с выходом генератора двуполярного треугольного напряжения,а выходом соединен с выходом первого аналогового ключа, введены третий и четвертый аналоговые ключи, осциллоскоп, третий аттенюатор и блок управления ключами, причем выходы третьего и четвертого аналоговых ключей соединены с входом горизонтального отклонения осциллоскопа, сигнальный вход третьего аналогового ключа соединен через третий аттенюатор с входом первого аттенюатора, с сигнальным входом четвертого аналогового ключа и с входом блока управления ключами, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого аналоговых ключей, выход первого аналогового ключа соединен с входом вертикальног о отклонения осциллоскопа. Блок управления ключами содержит компаратор,, соединенный первым входом с входом блока, вторым входом - с общей шиной устройства, выходом.- с С-входом .первого Б -триггера, соединенного неинвертирующим выходом с первым входом первого элемента И, инвертирующим выходом - с собственным D -входом, с первыми входами второго и третьего элементов И и с С-входом второго D -триггера, соединенного инвертирующим выходом с собственным D -входом, с вторыми входами первого и третьего элементов И, неинвертирующим выходом - с вторым входом второго элемента И и с четвертым выходом блока, соединенного первым, вторым и Третьим выходами с выходами второго, первого и третьего элементов И соответственно. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, на фиг. 3 - пример осциллограммы, формируемой с помощью устройства на экране осциллоскопа. Устройство для измерения параметров аналоговой электронной схемы 1 с держит первый аттенюатор 2, генератор 3 двухполярного треугольного напряжения, элемент 4 нагрузки, второй аттенюатор 5, первый 6 и второй 7 .аналоговые ключи, выход 8 генератора 3, третий .9 и четвертый 10 аналоговы ключи, блок 11 управления ключами, вход 12 горизонтального отклонения осциллоскопа 13, третий аттенюатор 14, вход 15 вертикального отклонения осциллоскопа 13, вход 16 блока 11 управления. Блок 11 управления ключами содержит первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20-выходы, компаратор 21 первый 22 и второй 23 D -триггеры, второй 24, первьм 25 и третий 26 эле менты И. Выход 8 генератора 3 двуполярного треугольного напряжения соединен через первый аттенюатор 2 с клеммой для подключения входа контролируемой электронной схемы 1, клемма для подключения выхода которой соединена с выходом элемента 4 нагрузки непосред ственно, а через второй аттенюатор 5 - с сигнальным входом первого, аналогового ключа 6, второй аналоговый ключ 7, соединенный сигнальным входом с выходом 8 генератора 3 двуполя ного треугольного напряжения, а выходом соединен с. выходом первого ана логового ключа 6. Выходы третьего.9 и четвертого 1.0 аналоговых ключей соединены с входом 12 горизонтального отклонения осциллоскопа 13, сиг нальный вход третьего аналогового ключа 9 соединен через третий аттеню атор 14 с входом первого аттенюатора 2, с сигнальным входом четвертого аналогового ключа 10 и с входом 16 блока 11 управления ключами, первый 17, второй 18,: третий 19 и четвертый 20 выходы которого соединены с управ ляйщими входами соответственно перво го 6, второго 7, третьего 9 и четвер того 10 аналоговых ключей, выход пер вого аналогового ключа 6 соединен с входом вертикального отклонения ос- циллоскопа 13, В блоке 11 управления ключами первый вход компаратора 21 соединен со входом блока 11, вторым входом-с общей шиной устройства, выходом - с С-входом первого В -триггера 22, сое диненного неинвертирующим выходом с первым входом первого элемента 25И, инвертирующим выходом с собственным) -входом, с первыми входами второго 24 и третьего 26 элементов И и с С-входом второго)-триггера 23, соединенного инвертирующим выходом с собственнымD-входом, с вторыми входами первого 25 и третьегЬ 26элементов И, неинвертирующим вы- ; ходом - с вторым входом второго .элемента 24 И и с четвертым выходом 20 блока 11, соединенного первым 17, вторым 18 и третьим 19 выходами с выходами второго 24, первого 25 и третьего 26 элементов И соответственно. Устройство работает следующим об-: разом. : Генератор 3 вырабатывает на выходе 8 двуполярное Треугольное напряжение (см. фиг. 2), которое поступает не- ; посредственно, на вход 16 блока 11 управления и на сигнальные входы аналоговых ключей 7 и 10, через аттеню-aTdp 2 на вход измеряемой схемы 1, а через аттенюатор 14 на cиг aльный вход аналогового ключа 9. Компаратор 2.1 блока 11 управления формирует на выходе посдедаователь- -.t ность прямоугольных импульсов с длительностью, равной времени превышения сигналом генератора 3 нулевого , уровня (см. фиг. 2). Первый 22 и второй 23 триггеры вырабатывают последовательности прЯмо- . угольных импульсов с частотой следования в два и четыре раза меньшей, чем частота следования импульсов на выходе компаратора 21. I . В интервале времени bi(см. фиг. 2. н 3) на выходе 18 блока 11 управ- : ления .(выход элемента 25 И) установ-: лен уровень 1 и аналоговый ключ 7 замкнут. На выходах 17, 19 и 20 бло-; ка 11 управления установлен уровень О и аналоговые ключи 6,9 и 10 ра-. зомкнуты. Через замкнутый аналоговый. . ключ 7 напряжение треугольной формы поступает на вход 15 вертикального отклонения осцшшоскрпа 13, на экране которого луч прочерчивает от центра экрана вертикальную линию - ось пря- моугольной системы координат. Масштаб вертикальной оси .равенгЛи 2V /Ьц, В/деление, где V - амплитуда напряжения генератора 3, Ру - длина вертикальной оси. В конце интервала й,-Ц Луч возвращается к центру экрана, а 1аналоговый ключ 7 размыкается. В интервале itg выходах 17 и 20 блока управления установлены уровни 1 и аналоговые ключи 6 и 10 замкнуты. На выходах 18 и 19 блока управления существуют уровни 0 ианалогог вые ключи 7 и 9.разомкнуты. В этом интервале на вход 15 вертикального отклонения, осциллоскопа 13 доступает через аттенюатор 2 выходное напряжение измеряемой схемы 1, а на вход 12 горизонтального, отклонения - сигнал треугольной формы с выхода генератора 3 (см. фиг. 2). Под действием указанных напряжений на экране осциллоскопа изображается амплитудная характеристика измеряемой схемы 1 (см. фиг. 3). При этом масштаб по горизонтали р.авен / № 2v/exK размер амплитудной характеристики по горизонтали (по горизонтальной оси, формируемой на экране в третьем интерв.але) коэффициент ослабления аттеню атора 2. Если, например, амплитуда сигнала генератора 3 равна В, число делений шкалы по вертикальной и горизонтальной осям равно Ки ЕХ 0, коэффициент ослабления аттенюатора 2К 40 дБ (0,01), коэффициент ослаблёния аттенюатора 5-K(jjg ОдБ, то маештабы по осям равны: IB/деление, fti 0,01 В/деление. При проведении измерений в схеме, размах, вькодного напряжения которой превышает размах сигнала генератора 3, вводится затухание в аттенюатор 5. Если затухание например (-20 дБ), то масштаб вертикальной О.СИ изменяется в 10 раз и составляет 10 В/деление. . К окончанию интервала времени луч возвращается к центру экрана, на. выходе 17 .блока 11 управления уста навливается уровень О, на выходе 20 сохраняется уровень 1. В интервале времени ut аналоговый -КЛЮЧ 6 разомкнут, аналоговый ключ 10 замкнут и напряжение треугольной формы с выхода генератора 3 проходит только на вход 12 горизонтального отклонения осциллоскопа 13. На экране прочерчивается горизонтальная ось. К окончанию интервала времениiijлуч во вращается к центру экрана, на выходе 20 блока 11 устанавливается уровень О, а аналоговый ключ 10 размыкается (см. фиг. 2,3). В интервале времени uij уровень 1 действует только на выходе 19 блока 11 управления и только аналоговый ключ 9 замкнут. Через замкнутый аналоговый ключ 9 на вход 12 горизонтального отклонения осциллоскопа 13 поступает выходное напряжение аттенюатора 14, составляющее часть, например 1/10, сигнала генератора 3. Электронный луч перемещается около центра экрана по горизонтали и создает горизонтальный штрих, длина которого 6ц, соответствует 2V i K(j,(B), где где коэффициент ослабления аттенюатора 14. С помощью этого штриха калибруется горизонтальная ось„(см. фиг. 3). К концу интервала ut луч возвращается к центру экрана, на выходе 19 блока 11 управления устанавливается уровень О и аналоговый ключ 9 размыкается. Далее процесс протекает циклично. Таким образом, в течение четырех периодов сигнала треугольной формы генератора 3 на экране осциллоскопа 13 высвечиваютс вертикальная и горизонтальная оси, амплитудная характеристика измеряемой схемы 1 и калибрационный горизонтальный штрих при отсутствии линий обратного хода. С помощью устройства измеряется значительно большее число параметров и-характеристик схемы приобеспечении оперативности измерений и наглядности информации о свойствах измеряемой схемы, что обеспечивает, эффективное применение устройства при настройке и производственном контроле электронных схем различного функционального назначения: линейных и функциональных усилителей с определенным характером амплитудной характеристики, ограничителей, усилителей с регулируемым коэффициентом усиления, компараторов . По амплитудной характеристике измеряемой схемы, полученой совместно с координатными осями на экране осциллоскопа 13, можно измерить: коэффициент усиления, диапазон изменения коэффициента усиления схем с регулируемым коэффициентом усиления, максимальное и минимальное выходное напряжение линейного участка амплитудной 7112 характеристики, напряжения положительного и отрицательного насьщения, нагрузочную характеристику схемы при коммутации сопротивления нагрузки, относительньй диапазон автоматической регулировки усиления, уровни ограничецкя, а оценить влияние сопротивления нагрузки и изменения напряже ния питания измеряемой схемы на параметры амплитудной характеристики. Формирование на экране осциллоскопа одновременно амплитудной характеристики и координатных осей устраня ет влияние качества балансировки уси.лителей осциллоскопа на точность измерения и позволяет измерять напряжение смещения -нуля усилителей постоянного тока, а также коэффициент передачи синфазного напряжения для схем с двумя входами в заданном диапазоне. Формирование на экране калибрационного горизонтального штриха позволяет повысить точность измерения смещения нуля при увеличенном (с помощью регуг лировок усиления усилителей осцилло-i скопа) размере изображения начального участка амплитудной характеристики ; измеряемой схемы. Кроме того, устройство обеспечивает измерение параметров компараторов с положительной обратной связью: напряжения срабатывания и возврата, ги стерезис, а также передаточных-характеристик цифровых интегральных схем (при введении, если они отсутствуют в цифровой схеме) элементов защиты измеряемой схемы по входу от Нерабочей полярности входного сигнала. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает измерение большого числа параметров различных электрических схем при оперативности и наглядности процесса измерения, что способствует его широкому применению как при исследовательской работе, так и при производственном контроле продукции.

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АНАЛОГОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ, содержащее генератор двуполярного треугольного напряжения, соединенньй выходом через первый аттенюатор с клеммой для подключения входа контролируемой электронной схемы, клемма для подключения выхода кото:рой соединена с выходом элемента на,грузки непосредственно, а через вто.рой аттенюатор - с сигнальным вхо:Дом первого аналогового ключа, второй аналоговый ключ, со.едйненный скг:Нальнь1м входом с выходом генератора двупрлярного треугольного напряжения, а выходом соединен с выходом .первого аналогового ключа, о т л и|Ч а ю ,щ е е с Я; тем, что, с целью ..расширения области применения устройства, в него введены третий и |четвертый аналоговые.ключи, осциллоicKon, третий аттенюатор и блок управления ключами, причем выходы третьего и четвертого аналоговых ключей соединены с входом горизонтального отклонения осциллоскопа, сигнальньй : . вход третьего аналогового ключа соединен через третий аттенюатор с входом первого аттенюатора, с сигнальным входом четвертого аналогового ключа и с входомблока управления ключами, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого аналоговых ключей, выход пер- вог.о аналогового ключа соединен с входом вертикального отклонения осциллоскопа. (Л 2, Устройство по п. 1, л ис ч ающе е с я тем, что блокудравления кличами содержит компаратор, соединенньй первым входом с входом блока, вторым входом - с общей шиной устройства, выходом с С-входом первого D -триггера, соединенного неинвертирующим выходом с первым входом S5 первого элемента И, инвертирующим ID выходом - с собственным I) -входом, :д с первыми входами второго и третьего элементов И и с С-входом второго D-триггера, соединенного инвертирующим выходом с собственньм D -входом, . с вторыми входами первого и третьего элементов И, неинвертирующим выхо. Дом - с вторым входом второго эле- мента И и с четвертым выходом блока, соединенного первым, вторым и третьим выходами с выходами второго, первого и третьего элементов И соответственно.

иг.1

, ./Ч ,А.

Z.J

Itj / л

Т

Ji/