Устройство для контроля электронных схем Советский патент 1990 года по МПК G01R31/28 

1 1

Изобретение сзтносится к электронной технике и может быть использовано для контроля электронных схем.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства, расширение функциональных возможностей за счет ограничения тока при задании напряжения или ограничена напряжения при задании тока, контроля реактивных параметров - емкости и индуктивности.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства контроля; на фиг.2 - блок выделения минимального сигнала; на фиг.З - блок выделения максимального сигнала;-на фиг.4 - осциллограмма напряжения на выводе контролируемой схемы в режиме измерения емкости.

Устройство контроля электронной схемы (см.фиг.1) содержит усилитель 1 рассогласования, соединенный выходом через датчик 2 тока с выводом контролируемой схемы 3, которьш, кроме того, соединен с входом усилителя-повторителя А, операционные усилители 5 - 8, переключатели 9 -. 12, блоки 13 и 14 выделения соответственно минимального и максимального сигналов, источники 15 - 18 напряжений уставок минимальных и максимальных значений напряжения и тока; RS-триг- гер 19.

Инвертирующие входы операционных .усилителей 5 и 6 соединены с выходом усилителя-повторителя 4,-инвертирующие входы операционных усилителей 7 и 8 соединены с первым выводом датчика 2 тока. Выходы операционных усилителей 5 и 6 соединены порознь .с первыми выводами переключателей 9 и 10, а выходы операционных усилителей 7 и 8 - с вторыми выводами переключате--. ,лей 9 и 10, Кроме того, выходы операционных .усилителей 5-8, соединены порознь с четырьмя выводами переключателя 11, выход которого соединен с входом блока 13 выделения минимального сигнала, другой вход которого соединен с выходом переключателя 10. Выход блока 13 выделения минимального сигнала и выход переключателя 9 соединены порознь с входами блока 14 выделения максимального , выход которого, в свою очередь, соединен с входом усилителя I рассогласования.

Выходы сигналов состояния блоков 13 и 14 выделения минимального и мак02870-2

симального сигналов соединены с выходами сигналов контроля устройства .и с S- и R-входами триггера 19, выход которого соединен с первым вхо- 5 дом переключателя. 12, соединенного вторым входом с входом управления уровнем устройства контроля.

Вход управления переключателя 12 соединен с первым входом управления О режимом устройства контроля, а выход переключателя 12 соединен с первым входом управления переключателя 1.1, второй вход управления которого вместе с входами управления переклю 5 чателей 9 и 10 соединен с вторым входом управления режимом устройства контроля. Неинвертирующие входы операционных усилителей 5 и б соединены порознь с первыми выводами источ- 20 НИКОВ 15 и 16 напряжений уставок соответственно минимального и максимального значений напряжения, а вторые выводы источников 15 и 15 соединены с общей шиной.

Неинвертирующие входы операционных усилителей 7 и 8 соединены порознь с выводами источников 17 и 18 напряжений уставок соответственно минимального и максимального значе- 30 НИИ тока, а другие выводы этих источников соединены вместе с выводом датчика 2 тока.

Блок выделения минимального сиг25 нала (см.фиг.2) содержит первый 20 и второй 21 транзисторы р-п-р-типа,. третий 22 транзистор п-р-п-типа, первый источник 23 тока смещения, три резистора 24 - 26, первый источник 27

40 напряжения питания, диод 28, инвертор 29. При этом базы первого 20 и второго 21 транзисторов соединены с входами блока, эмиттеры этих транзисторов соединены вместе с выводом пер45 вого источника 23 тока и с выходом блока, коллектор первого 20 транзистора соединен с выводом первого источника 27 напряжения питания, коллектор второго 21 транзистора соедиJJQ нен с базой третьего 22 транзистора непосредственно и через первый резистор 24 с выводом источника питания 27, соединенным через другой резистор 25 с эмиттером третьего 22 транзисто55 ра, коллектор которого соединен с катодом диода 28 непосредственно, через третий резистор 26.с источником положительного смещения, а через ин- вертор 29 с выходом сигнала .состоя

3

ния блока, причем анод диода 28 соединен с общим выводом устройства котроля.

Блок вьщеления максимального сигнала (см.фиг.3) содержит транзисторы 30, 31 п-р-п-типа, транзистор 32 р-п-р-типа, источник 33 тока смешения, резисторы 34 - 36, источник 37 напряжения питания, диод 38. При этом базы транзисторов 30, 31 соединены с входами блока, эмиттеры этих транзисторов соединены вместе с выводом источника 33 тока смещения и выходом блока, коллектор транзистор 30 соединен с выводом источника 37 напряжения питания, коллектор транзистора 31 соединен с базой транзистора 32 непосредственно и через резистор 34 с выводом источника 37 напряжения питания, соединенным через резистор 35 с эмиттером транз истора 32, коллектор которого соединен с выходом сигнала состояния блока и анодом диода 38 непосредственно., и через резистор 36 - с общим выводом ус тройства контроля, причем катод диод 38 соединен с источником положитель- Hoj-o смещения.

Устройство работает следующим образом. Операционные усилители 5 и 6 усиливают сигналы разности напряжени на выходах источников 15 и 16 соответственно и выходе усилителя-повторителя 4, который повторяет напряже,- ние на выводе контролируемой схемы 3 Операционные усилители 7 и 8 усиливают разность напряжений на вьгходах источников 17 и 18 соответственно и на датчике 2 тока.

Выходные сигналы операционных уси лителей 5-8 поступают на входы блоков 13, 14 выделения минимального и максимального сигналов в зависимости от сигналов управления, подаваемых на входы управления устройства.

Возможные режимы работы устройства приведены в таблице, где приняты следующие обозначения:

и

мин

- значение напряжения источ- 50

ника 15 напряжения уставки минимального значения напряжения;

Если для вольт-амперной характеристики контролируемой схемы 3 при 0„м« справедливо „ 7 1„а /Rj открывается транзистор 21 и уровень мстес через транзистор 30 поступает на вход усилителя I рассогласования замыкая контур отрицательной обратной связи по току в цепи вывода кон тролируемой схемы 3 через усилит ь 8, тем самым переводя устройство ко троля в ограничения тока на уровне /R. В этом случае тракмопс значение напряжения источ- зисторы 20, 31 32 закрыты. Так как ника 16 напряжения уставки максималь- транзистор 21 открыт, на резисторе него значения напряжения;

24 появляется напряжения, {смещающее переход транзистора 22 в- прямом направлении, транзистор 22 от крывается и на его коллекторе появля

IMHK значение напряжения источ- ника 17 напряжения уставки минимального значения тока;

fO

15

0

5

0

мс кс значение напряжения источ-, ника 18 напряжения уставки максимального значения тока;

и - действительное значение напряжения на выводе контролируемой схемы 3;

1 - действительное 31{ачение тока в цепи вывода контролируемой схемы 3.

Рассмотрим случай, когда сигналы на входах управления устройства контроля равны 0. При этом к выходу переключателя 1I подключены выходной сигнал операционного усилителя 5 иин ВЫХОДУ переключателя 9 подключен выходной сигнал Операционного усилителя 7 (1 выходу переключателя 10 подключен выходной сигнал операционного усилителя 8

(IMCTKC).

Если вольт-амперная характеристика контролируемой схемы 3 .f (Цц) удовлетворяет условию

IMMH /RZ (UH и„,,) i

IH

где R /nмин - МИК - мaltc г

сопротивление датчика 2 тока, сигнал с выхода переключателя 11 .передается транзисторами 20, 30 на вход усилителя 1 рассогласования.При этом транзисторы 21, 22, 31, 32 закрыты, и на выходах сигналов состоя- . ния блоков 13, 14 выделения минимального и максимального сигналов будут сигналы, соответствующие логи- 5 ческому О. Отрицательная обратная связь усилителя 1 рассогласования замыкается через усилитель 5 и на выводе контролируемой схемы 3 будет поддерживаться напряжение, равное

Если для вольт-амперной характеристики контролируемой схемы 3 при 0„м« справедливо „ 7 1„а /Rj,, открывается транзистор 21 и уровень мстес через транзистор 30 поступает на вход усилителя I рассогласования, замыкая контур отрицательной обратной связи по току в цепи вывода контролируемой схемы 3 через усилит ь . 8, тем самым переводя устройство контроля в ограничения тока на уровне /R. В этом случае тракмопс 2зисторы 20, 31 32 закрыты. Так как транзистор 21 открыт, на резисторе

зисторы 20, 31 32 закрыты. Так как транзистор 21 открыт, на резисторе

24 появляется напряжения, {смещающее переход транзистора 22 в- прямом направлении, транзистор 22 открывается и на его коллекторе появляется отрицательное напряжение, которое ограничивается до нулевого уровня диодом 28. Таким образом, на выходе инвертора 29 (т.е. на выходе сигнала состояния блока 13 вьщеления с минимального сигнала) будет уровень, соответствующий логической 1, свидетельствующий о том, что устройство находится в режиме ограничения. Если для вольт-амперной характериртики Ш контролируемой схемы 3 при и„ Уцдмн справедливо „ IMHK открыт транзистор 20, транзисторы 21, 22 закрыты. Следовательно, сигнал с выхода усилителя 7 (1мин ) .подключается к базе транзистора 31, транзистор 31 . открывается и уровень поступает на вход усилителя 1 рассогласования, замыкая контур отрицательной обратной связи по току в цепи вывода контроля- 20 руемой схемы 3 через усилитель 7, : тем самым переводя устройство в ревыходы операционных усилителей 5, 6 соответственно.

Если выход операционного усилителя 7 через переключатель 1 и блоки 13, 14 выделения минимального и максимального сигналов подключается к входу усилителя 1 рассогласования, тем самым замыкая контур отрицательной обратной свя-зи по току в цепи вывода контролируемой схемы 3.

Таким образом, на нагрузке будет задаваться ток 1„ц /R. Если вольтжим ограничения тока на уровне ,

амперная характеристика контролируе- 15 мой схемы 3 такова, что Иц и„у„ , к входу усилителя 1 рассогласования подключается выход операционного усилителя 5 и устройство ограничивает напряжение на уровне и,„ .

Если вольт-амперная характеристика контролируемой схемы 3 такова, что Чц 7 и,д,у,с, к входу усилителя 1 рассогласования подключается выход

Благодаря тому, что транзистор 31 от- операционного усилителя 6 и устройст- крыт, на .резисторе 34 создается паде- 25 во ограничивает напряжение на уров- ние напряжения, смещающее переход не Un, .

транзистора 32 в прямом направлении, , Аналогично при задании на второй вследствие чего транзистор 32 откры- , вход управления режимом и вход уп- вается и на его коллекторе появляется положительный потенциал, который ограничивается диодом 38 на уровне

используемой логики (ТТЛ или КМОП). устройство ограничивает напряжение Таким образом, на выходе сигнала со- на уровне U,,, , а если и„ . , стояния блока 14 вьщеления максималь- , устройство ограничивает напряжение

ного сигнала будет уровень, соответ- 35 уровне Vм

Процесс измерения емкости происходит следующим образом. В этом случае на первый и второй входы управления режимом устрой- jfQ ства подается I. В данной ситуации выход RS-триггера 19 переключателем 12 подключается к перв.ому входу управления переключателя II (т.е. к входу управления уровнем). При этом

равления уровнем устройства 1, ес- 30 ли Пц и„о(кс, устройство задает ток I.,rtK:c/R

2- н УМИКС ,

ствующий логической 1.

Аналогично работает устройство, когда сигнал управления уровнем устройства равен 1, с той разницей, что к выходу переключателя 11 подключен выход операционного усилителя 6, при IMUH/RZ IH f(UH .c) IMHUC Г

На выводе контролируемой схемы 3 бу 45 значения IIAHH мсякс выбирают так.

дет задаваться напряжение, равное UMMKC- Если

/R-,,

45 значения IIAHH мсякс выбирают так.

что /IUMU / /I.

-WdKC

0,

IH f (UH ) 7 1««цс

мсткс

0 Возьмем первоначальное состояние сигнала управления уровнем - 1. Тогда к выходу переключателя 50 11 подключен выхоД операционного усилителя 8, а к выходам переключателей 9, 10 подключены выходы усилителей 5, 6 соответственно. В этом случае устройство задает ток IMOKC под дей- рой вход управления режимом устрой- ствием которого емкость заряжается

до уровня . При этом устройство ререходит в режим ограничения напряустройство ограничивает ток на уровне IMUKC/RZ. а если

1„ f(UH ) IMMH /RZ

устройство ограничивает ток на уровне . В случае, когда на вто

ства подается 1 (режим задания тока), к выходу переключателя П подключен выход операционного усилителя 7, а к выходам переключателей 9, 10 МСХКС

а сигнал сосжения на уровне U,

тояния блока 3 выделения минимальновыходы операционных усилителей 5, 6 соответственно.

Если выход операционного усилителя 7 через переключатель 1 и блоки 13, 14 выделения минимального и максимального сигналов подключается к входу усилителя 1 рассогласования, тем самым замыкая контур отрицательной обратной свя-зи по току в цепи вывода контролируемой схемы 3.

Таким образом, на нагрузке будет задаваться ток 1„ц /R. Если вольтАналогично при задании на второй вход управления режимом и вход уп-

устройство ограничивает напряжение на уровне U,,, , а если и„ . , устройство ограничивает напряжение

равления уровнем устройства 1, ес- ли Пц и„о(кс, устройство задает ток I.,rtK:c/R

2- н УМИКС ,

мсякс выбирают так.

/I.

-WdKC

0,

мсткс

МСХКС

а сигнал сосжения на уровне U,

тояния блока 3 выделения минимального сигнала становится равным 1 и, поступая на S-вход триггера 19, переключает состояние триггера 19 на нулевое. Если же на первый вход управления переключателя 11 подается нулевой сигнал, к входу усилителя I рассогласования подключается выход операционного усилителя 7. Под действием тока /Rj : О емкость начинает разряжаться, пока напряжение на ней не достигнет уровня U . В этом случае устройство переходит в режим ограничения напряжения на уровне

и,

мин

а на выходе сигнала состояния

1 , Устройство для контроля электронных схем, содержащее усилитель рассогласования, соединенный выходо через датчик тока с клеммой для под ключения объекта контроля и входом усилителя-повторителя, два источник напряжений уставок минимальных и ма симальных значений напряжений, первый операционньм усилитель, первый переключатель, отличающееся тем, что, с целью повьппения стро действия устройства и расширени

Ч ,, 5функциональных возможностей, в него

блока 14 вьщеления максимального сиг- - ,

ititiвведены второй, третий и четвертый нала появится t , которая поступит н , Fи

на R-вход триггера 19 и переключит его в верхнее состояние. Сигнал логиоперационнь е усилители, второй, третий и четвертый переключатели, два источника напряжений уставок минимал ных и максимальных значений тока, RS-триггер, блоки выделения минималь ного и максимального сигналов, первые выходы которых соединены, соответ ственно с S- и R-входами RS-триг- гера и с соответствующими выходами устройства, второй выход блока выделения минимального сигнала соединен с первым входом блока выделения максимального сигнала, второй вход.которого соединен с выходом первого пе реключателя, первый, второй и управляющий входы которого соединены с выходами третьего и первого операционных усилителей, и с первым вхо- ог дом управления режимом устройства со ответственно, первый, второй и управляющий входы второго переключателя соединены соответственно с выходами четвертого и второго опера- ционньгх усилителей и с управляющим входом первого переключателя, а выход - с первым входом блока выделения минимального сигнала, второй вход которого соединен с выходом 4 третьего переключателя, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четвертого операционных усилителей, fQ неинвертирующие входы которых соединены соответственно с первыми выводами источников напряжений уставок минимальных и максимальных напряжений

ческой 1 с выхода триггера 19 поступает на первый вход управления переключателя 11, и к входу усилителя 1 рассогласования подключается вход усилителя 8. Емкость снова начинает заряжаться током . т-я- Графически процесс перезаряда емкости «показан на фиг,4

С

По времени t,j , определенному с помощью известных методов, например преобразованием длительности в частоту, можно вычислить емкость С

I tl)3M

ди

. где I llMOKcf/Rj;

ли - .

Аналогично происходит процесс измерения, индуктивности, только на второй вход управления режимом устройства подается О, т.е. устройство находится в режиме задания напряжения. (ограничения тока), а значения напряжений источников напряжений уставок 15. - 18 минимальных и максимальных значений напряжений и токов выбираются так, что /UM«KC/ /и

UMOKC O, ( Описанным методом, определив время

/ /

, можно вычислить индуктивность L

т yj tj4lftL и

I

где и Д1

/UM«.C /; (I«dKc - Ii

мин )/&2- Широкий диапазон задаваемых токов

операционнь е усилители, второй, третий и четвертый переключатели, два источника напряжений уставок минимал ных и максимальных значений тока, RS-триггер, блоки выделения минималь ного и максимального сигналов, первые выходы которых соединены, соответ ственно с S- и R-входами RS-триг- гера и с соответствующими выходами устройства, второй выход блока выделения минимального сигнала соединен с первым входом блока выделения максимального сигнала, второй вход.которого соединен с выходом первого переключателя, первый, второй и управляющий входы которого соединены с выходами третьего и первого операционных усилителей, и с первым вхо- ог дом управления режимом устройства соответственно, первый, второй и управляющий входы второго переключателя соединены соответственно с выходами четвертого и второго опера- ционньгх усилителей и с управляющим входом первого переключателя, а выход - с первым входом блока выделения минимального сигнала, второй вход которого соединен с выходом 4 третьего переключателя, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четвертого операционных усилителей, fQ неинвертирующие входы которых соединены соответственно с первыми выводами источников напряжений уставок минимальных и максимальных напряжений

и с первыми выводами источников на- и напряжений устройства контроля поз- 5 пряжений уставок минимальных и мак- воляет определять емкость и индуктив- симальных значений тока, вторые вы- ность электронных схем в большом ни- водь которых соединены с клеммой для тервале значений без отключения от подключения объекта контроля, ннвер- вывода контролируемой схемы.тирующие входы первого и второго one302870

Фор

мула изобретения

1 , Устройство для контроля электронных схем, содержащее усилитель рассогласования, соединенный выходом через датчик тока с клеммой для подключения объекта контроля и входом усилителя-повторителя, два источника напряжений уставок минимальных и максимальных значений напряжений, пер / вый операционньм усилитель, первый переключатель, отличающееся тем, что, с целью повьппения бы- стро действия устройства и расширения

введены второй, третий и четвертый н , Fи

0

5

0

0

операционнь е усилители, второй, третий и четвертый переключатели, два источника напряжений уставок минимальных и максимальных значений тока, RS-триггер, блоки выделения минимального и максимального сигналов, первые выходы которых соединены, соответ - ственно с S- и R-входами RS-триг- гера и с соответствующими выходами устройства, второй выход блока выделения минимального сигнала соединен с первым входом блока выделения мак- симального сигнала, второй вход.которого соединен с выходом первого переключателя, первый, второй и управляющий входы которого соединены с выходами третьего и первого операционных усилителей, и с первым вхо- г дом управления режимом устройства соответственно, первый, второй и управляющий входы второго переключателя соединены соответственно с выходами четвертого и второго опера- ционньгх усилителей и с управляющим входом первого переключателя, а выход - с первым входом блока выделения минимального сигнала, второй вход которого соединен с выходом третьего переключателя, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и .. четвертого операционных усилителей, Q неинвертирующие входы которых соединены соответственно с первыми выводами источников напряжений уставок минимальных и максимальных напряжений

рационных усилителей соединены с выходом усилителя-повторителя, инвертирующие входы третьего и четвертого операционных усилителей соединены с выходом усилителя рассогласования, первый, второй и управляющий вход четвертого переключателя соединен соответственно с выходом RS-триггера, с входом управления у эовнем устройства и с вторым входом управления ре-fo нен с базой третьего транзистора нежимом устройства, а выход - с первым управляющим входом третьего переключателя, второй управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого переключателя, вторые вьшоды источников напряжений уставок мини- йальньк и максимальных значений напряжения соединены с общей шиной.

2. Устройство по п., отличающееся тем, что блоки выделения зинимального и .максимального сигналов содержатfпервый второй и третий транзисторы, источник тока смещения, источник смещения, три ре

870

зистора, источник напряжения питания, диод и инвертор, при этом базы первого и второго транзисторов соединены с входами блока, эмиттеры - с первым выводом источника тока смещения и с выходом блока, коллектор первого транзистора соединен с первым выводом источника напряжения питания, коллектор второго транзистора соедипосредственно, через первый резистор- с первым выводом источника напряжения питания, через второй резистор - с эмиттером третьего транзистора,коллектор которого соединен с катодом диода непосредственно, через третий резистор - с первым выводом источника -смещения и через инвертор - с выходом сигнала состояния схемы, при

этом анод диода соединен с общей ши-- ной устройства, которая соединена с вторыми вьгаодами источника напряжения питания, источника смещения то- ка и источника смещения.

Uffr

фиг.2

t

Изобретение относится к электронной Технике. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей за счет ограничения тока при задании напряжения и ограничения напряжения .три задании тока, контроля реактивных параметров - емкости и индуктивности. Устройство содержит усилитель 1 рассогласования, датчик 2 тока, усилитель-повторитель 4, первый переключатель 9, источники 15, 16 на- . пряжений уставок минимального и максимального значений напряженияi первый 5 операционный усилитель. .Для дос тижения поставленной цели в него дополнительно введены второй 6, третий 7, четвертый 8 операционные усилители, второй 10, третий II, четвертый 12переключатели,.RS-триггер 19, блок 13выделения минимального максимального сигнала, источники 17, 18 напряжений уставок минимального и максимального значений тока. Устройство может быть использовано для контроля емкости и индуктивности электронгапс схем в большом интервале значений без Л отключения от вывода контролируемой схемы. 1 з.п. ф-лы. 4 ил. СО о ю 00; ч1 wtiti

Редактор Т.Зубкова

Составитель Н.Помякшева

Техред В.Кадар Корректор Т.Колб

Заказ 992 . i Тираж 557 . Подписное ВНЙИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-33, Раушская наб., д.4/5

Иронэ водств еино-полиграфнческое предприятие, г .Ужгород, ул, Проектная, 4