УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА Советский патент 1972 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к характериографам с маштабно-временным преобразованием и может быть использовано в измерительной и вычислительной технике, автоматике, медицинской электронике, экспериментальной физике, при автоматическом проектировании и расчете электронных схем с помощью вычислительиой машины и в массовом производстве различных электронных приборов. Благодаря возможности многократного электрического считывания при одновременном визуальном отображении записанной информации область применения изобретения может быть значительно расширена.

Известное устройство для получения характеристик транзистора, содержащее генератор синхронизации, генераторы пилообразного и ступенчатото напряжений, фиксаторы уровней входного и выходного напряжений, индикатор (электроннолучевую трубку) и блок измерения токов и напряжений при калибровке транзистора, позволяет получать семейства выходных и входных характеристик транзистора и затем с помощью эталоннОГо семейства характеристик производить их калибровку.

Иедостатками известного устройства являются невозможность автоматической обработки характеристик транзистора и ввода их в ЭВМ, отсутствие автоматической калибровки

характеристик, необходимость периодического воспроизведения характеристик на экране трубки для получения немерцающего изображения, низкие точность и скорость обработки

информации.

Цель изобретения - повышение точности и скорости обработки исследуемых характеристик и обеспечение возможности одновременного считывания семейства характеристик

электронного прибора и ввода их в ЭВМ.

Цель достигается благодаря автоматическому нанесению на изображение семейства характеристик калибрационной сетки или калибрационных меток, соответствующих определенным значениям токов и напряжений. Для этого предлагаемое устройство дополнительно содержит калибратор ианряжение - ток, коммутаторы вертикального и горизонтального отклонений, кольцевой раопределитель, дифференциатор и блок подсветки луча, причем вход калибратора связаи со вторым выходом генератора энергии, а выходы - со входами коммутаторов вертикального и горизонтального отклонений, выходы которых подключены по входам соответствующих усилителей отклонений; управляющий выход переключателя характеристик подключен к соответствующим Вьходам коммута1ТорОВ вертикального и горизонтального отклонений и но

ним из входов блока визуализации и считывания; третий выход геиератора энергии связаи через кольцевой распределитель с уиравляющими входами коммутаторов вертикального и горизонтального отклонений и с одним из входов блока подсветки луча, другой вход которого связан с четвертым выходом генератора энергии, а выход - с одним из входов блока визуализации и считывания.

Цель достигается также тем, что блок подсветки луча состоит из последовательно соединенных источника постоянного на пряжения, кнопки, триггера управления, переключателя, узла задержки, каскада разрешения и электронного ключа, причем один вход блока подсБстки луча соединен со вторым контактом переключателя, а другой вход - со вторым входом электронного ключа, выход которого соединен с выходом блока подсветки, а в блок электрического преобразования включены ключи, каждый из которых связан своими входными зажимами с соответствующим выходом блока визуализации и с преобразователем предыдущего канала, а выходным зажимом - с преобразователем своего канала..

.На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для обработки характеристик электронного прибора; на фиг. 2 приведены эпюры напряжений, поясняющие принцип записи характеристик и калибрационных сеток (мето-к): а - синхроимпульсов ступенчатого и пилообразиого напряжений, б и е - ступенчатого и пилообразного напряжений, г - прямоугольных импульсов генератора энергии, д, е, - напряжений вертикального и горизонтального отклонений, ж - синхроимпульсов кадра записи, 3, и, к - импульсов разделелия первого, второго и третьего каналов, л - синхроимпульсов первого канала, м - импульсов задержки разрешения подсветки, я - им1пульса разрешения подсветки, о - импульсов подсветки модулятора записывающего прожектора, п - импульса синхронизации оператора, р - импульса триггера управления. На фиг. 3 показаны примеры изображений на экране бистабильной запоминающей электроннолучевой трубки {ЭЛТ) при записи: а- осциллограмма семейства выходных характеристик электронного прибора, б, в - калибрационные сетки токов и напряжений, г, д - кривые семейства выходных характеристик электронного прибора с наложенной калибрациопными сеткой и осями токов и напряжений. На фиг. 4 приведены эпюры напряжений, поясняющие принцип электрического считывания характеристик электронного прибора: а - нескольких строк считывающего растра на семействе выходных характеристик, б - синхроимпульсов считывающих строк, в - импульсов-отметок в цепи сигнальной пластины трубки, г - импульсов триггера широтно-импульсНОй модуляции (ШИМ) преобразоват ля первого канала, д - напряжений амплитудно-импульсной модуляции первого канала.

е - преобразованного напряжения первого канала в цифровом коде, ж - импульсов-отметок второго канала, з - импульсов триггера ШИМ второго канала, и, к - преобразованного напряжения второго канала в аналоговом и цифровом кодах.

Предлагаемое устройство содержит генератор 1 энергии, переключатель 2 характеристик, исследуемый электронный прибор 3,

коммутатор 4 вертикального отклонения с усилителем 5, коммутатор 6 горизонтального отклонения с усилителем 7, кольцевой распределитель 8, калибратор 9 напряжение - ток, дифференциатор 10, запоминающую бистабильную осциллографическую ЭЛТ 11, триггер 12 управления, узел задержки /3, каскад разрешения 14, электронный ключ 15, генератор 16 считывающих разверток, преобразователь 17 первого канала, электронный

ключ 18 второго канала, преобразователь 19 второго канала, блок 20 визуализации и считывания, блок 21 подсветки луча, блок 22 электрического преобразования. Блок визуализации и считывания служит

для воспроизведения семейства характеристик и параметров электронного прибора и калибрационной сетки (меток) ток - напряжение и содержит бистабильную запоминающую осциллографическую ЭЛТ 11, переключатель Я/

сигнала запись -считьивание и переключатель П2 режима работы трубки. В зависимости от положения переключатель Л/ соединяет отклоняющие пластины первого луча трубки 11 с усилителями 5 и 7 вертикального

и горизонтального отклонений соответственно, вертикально отклоняющие пластины второго луча трубки - с дифференциатором 10, а горизонтально отклоняющие пластины - с усилителем 7. Переключатель П2 в положении,

показанном на чертеже, устанавливает нулевой потенциал коллектора трубки 11 и тем самым обеспечивает осциллографический режим ее работы; в противоположном положении переключателя потенциал коллектора равен примерно 150 в, что обеспечивает режим запоминания трубки. Первый вход переключателя 2 связан с генератором энергии, вход электронного прибора соединен с первым выходом, а выход - со вторым входом переключателя характеристик, первые входы коммутаторов 4 ц 6 соединены со вторым выходом переключателя характеристик, вход калибратора 9 подключен ко второму выходу генератора энергии, выход - ко второму и третьему входам коммутаторов 4 и 6 соответственно. Вход каждого из усилителей 5 и 7 связан с выходами соовтествующих коммутаторов 4 и 6, а выход - через переключатель 2 с соответствующими пластинами первого луча

трубки. Вход дифференциатора 10 связан со вторым выходом переключателя 2, а выход - через переключатель сигнала Я/г с вертикально отклоняющими пластинами второго записывающего луча трубки. Вход кольцевого

генератора энергии, а выход - с коммутаторами 4 к 6 каналов «У и «X соответственно. Биста-бильная заломинающая ЭЛТ используется в блоке в качестве индикатора и запоминающего устройства, обеспечивающего последующее электрическое считывание залисанной информации без ее разрушения. Остальные узлы и блоки вырабатывают напряжения, обеспечивающие изображение на экране трубки семейства характеристик и параметров электронного прибора, а также калибр ационной сетки ток - напряжение.

Блок 21 подсветки обеспечивает периодическое или однократное высвечивание семейства характеристик и параметров электронного прибора, а также выбор любого числа характеристик этого семейства и содержит переключатель ПЗ подсветки, первый вход которого связан с выходом кольцевого распределителя 8, а также узел задержки 13, вход которого постоянно связал с выходом переключателя ПЗ, каскад разрешения 14, вход которого связан с узлом задержки 13, электронный ключ /5, входы которого связаны соответственно с выходом каскада 14 и четвертым выходом генератора энергии, а выход - через переключатель сигнала П1в с модулятором обоих электронных лучей трубки.

Блок 22 электрического преобразования служит для электрического считывания записанных характеристик и их преобразовалия в виде, удобном для ввода в ЭЦВМ. Режим электрического считывания позволяет с высокой яркостью наблюдать на экране трубки записанную информацию и одновременно осуществлять многократное электрическое считывание. При считывании нельзя наносить калибрационную сетку на семейство характеристик, это допускается лишь вне зоны прохождения считывающего прямоугольного растра.

В состав блока 22 электрического преобразования входят генератор 16 считывающих разверток, три выхода которого через переключатель Я/ связаны с отклоняющими пластинами и модулятором первого луча трубки, преобразователи первого 17, вто;рого 19 и прочих каналов (на фиг. 1 показаны только преобразователи первого- и второго каналов), входы которых связаны соответственно с четвертым выходом генератора 16 и сигнальной пластиной млшени трубки, электронные ключи второго 18, третьего и прочих каналов, один вход которых связан с выходом преобразователя предыдущего (на фиг. 1 - с выходом первого канала), другой вход - с сигнальной пластиной мишени трубки, а выход- с преобразователем данного канала.

Работает устройство следующим образом.

Перед обработкой семейства характеристик и параметров электронного прибора устанавливают осциллографический режим работы трубки 11, для чего переключатели П1, П2, ПЗ устанавливают в положение, показанно,е на фиг. 1. Осциллографнческий режим позволяет

оператору быстро выбрать необходимое число характеристик с наложенной на них калибрационной сеткой (осями), а также установить их масштаб благодаря соответствующей регулировке калибратора 9 и переключателя 2. После этого удобно перевести, бистабильпую запоминающую ЭЛТ в режим запоминания. Запись характеристик и их калибровку осуществляют в режиме однократного подсвета

луча трубки, для чего переключатели П2, ПЗ устанавливают в положение, противоположное показанному, & П1 - в первое положение (Я/а). Генератор энергии вырабатывает напряжения (токи) пилообразной и ступенчатой формы, которые через переключатель 2 поступают на соответствующие входные зажимы электронного прибора.

Характерные токи и напряжения с зажимов электронного прибора 3 поступают через переключатель характеристик 2 на один из входов трехканальных коммутаторов 4 канала «У и 6 занала «X. Например, при снятии выходных характеристик транзистора в схеме с 0|бщим эмиттером в промежутке времени

ti-tz необходимо подключить к выходным зажимам эмиттер- коллектор пилообразное напряжение (фиг. 2,8), а ко входным - ступенчатое (фиг. 2,6). Напряжения, прямо пропар-цнональные измеряемому току коллектора

(фиг. 2, д) и напряжению эмиттер - коллектор (фиг. 2, е) транзистора, поступают через переклю чатель 2 соответственно на коммутаторы 4 канала «У и 6 канала «X. Таким образом, в течение промежутка времени

на экране трубки 11 прочерчивается семейство выходных характеристик электронного прибора (фиг. 3, а).

В течение следующего кадра ступенчатого напряжения f/2 (фнг. 2,6), т. е. в промежутке

между моментами времени з и t, U и ts и т. д., (напряжения с электронного прибора поступают на первые входы коммутаторов 4 н 6. Кроме того, второй и третий входы коммутаторов 4 н 6 поступают с выхода калибратора

9, синхронизируемого генератором /, известной величины калиброванные ступенчатое Uz и пилообразное f/з (фиг. 2,0) напряжения, необходимые для воспроизведения на экране калибрационной сетки (меток) ток - напряжение. Электронные коммутаторы 4 и 6 обеспечивают последовательное воспроизведение семейства характеристик (например, выходных) электронного прибора в течение времени (фиг. 3,а), калибрационной сетки

тока в т&чение времени (фиг. 3,6), калибрационной сетки напряжений в течение времени (фиг. 3,б). Необходимая последовательность воспроизведения информации на экране трубки 11 обеспечивается благодаря подаче на коммутаторы 4 и 6 прямо.угольных разрешаюших импульсов Us, Ug, и 10 (фиг. 2,3, и, к) с кольцевого распределителя 4, на вход которого с генератора / поступают запускающие импульсы t/ (фиг. 2, дас) торения ступенчатого напряжения (/2. Напряжения t/5 (фиг. 2,5) и Uf, (фиг. 2, е) с выходов коммутаторов 4 и 5 поступают соответственно через усилители 5 и 7 и переключатель сигнала П1 на отклоняющие пластины трубки п. Последовательное воспроизведение семейства характеристик электронного прибора и калибрационной сетки ток - напряжение образуют один цикл воспроизведения на экране трубки. Нео;бходимая подсветка луча записывающего прожектора в осциллографическом режиме трубки обеспечивается следующим образом. Переключатель ПЗ устанавливают в положение, показанное на чертеже. При это импульсы, соответствующие началу цикла воспро.изведения (фиг. 2,л), поступают с кольцевого распределителя 8 на узел задержки 13, каторый вырабатывает прямоугольный импульс t/12 (фиг. 2,ж), своим задним фронтом запускающий каскад разрешения 14. Прямоугольный импульс с каскада 14 (фиг. 2, и поступает на электронный ключ 15 и дает разрещение на прохождение прямоугольных импульсов U/i (фиг. 2, г) с генератора / на модулятор первого записывающего луча трубки (фиг. 2,о). По окончании одного цикла воспроизведения на экране трубки 11 наблюдают семейство характеристик электронногоприбора 3 и калибрационную сетку (фиг. Зг) или калибрационные оси (фиг. 3, (3), у KOTOIрых расстояние между соседними линиялш (метками) соответствуют определенным численным значениям токов и напряжений. Одновременно с воспроизведением семейства характеристик в течение времени напряжение, пропорциональное току (при снятии выходных, .входных и управляющих характеристик) или напряжению (при снятии характеристики обратной передачи по напряжению) в электронном приборе, поступает со второго выхода переключателя 2 через дифференциатор 10 на вертикально отклоняющие пластины второго записывающего прожектора трубки //. На горизонтально отклоняющие пластины этого прожектора поступает пилообразное напряжение, пропорциональное напряжению, прикладываемому к транзистору с усилителя 7 через переключатель /7/. После выбора масщтаба характеристик в осциллографическом режиме трубки осуществляют режим запоминания. При этом переключатели П2, ПЗ, устанавливают в положения, противоположные показанным, а Я/-в первое положение (Я/а). В момент /о оператор нажимает на кнопку /Сие помощью импульса t/15 (фиг. 2,п), поступающего от источника напряжения Е, устанавливает триггер управления 12 в единичное состояние (фиг. 2,р). Затем с приходом импульса LI начала цикла (фиг. 2,л) триггер 12 возвращается в нулевое состояние, задний фроит импульса триггера (при ) запускает узел задержки 13; в дальнейшем остальная часть схемы блока 21 подсветки луча работает так же, как и в осциллографиче,скОМ режиме. Электрическое считывание и ввод характеристик электронного прибора в ЭВМ производят при установке переключателя Я/ в npoiтивоположное положение. При этом генератор считывающей развертки выдает пилообразное напряжение горизонтального и вертикального (фиг. 4, а) отклонений трубки и подсветньш импульс через переключатель Я/б да модулятор луча записывающего прожектора. Амплитуда подсветного импульса обеспечивает оптимальную эффективность коммутации считывающего луча. В результате на поверхности мищени 0|бразуется прямоугольный считывающий растр. Импульсы, соответствующие началу развертки считывания (фиг. 4,6), с генератора 16 считывающей развертки поступают на первый вход преобразователей каналов и устанавливают их в первоначальное состояние (фиг. 4,3, з). В момент пересечения считывающего луча с линиями записанного потенциального рельефа, т. е. при и 2 (фиг. 4,а), в цепи сигнальной пластины мишени (или коллектора) возникаютимпульсы-отметки t/jg (фиг. 4, в), которые поступают на второй вход преобразователя первого канала и на электрошный ключ второго канала. При этом преобразователь первого канала выдает прямоугольный импульс (фиг. 4, г), длительность которого пропорциональна ординате кривой первого канала в отсчетной точке, на вход электронного ключа 18 и обеспечивает прохождение импульса-отметки (/2з второго канала (фиг. 4,ж) на второй вход преобразователя второго канала. С выходов преобразователей первого и второго каналов снимаются напряжения в аналоговой Uzi, 25 (фиг. 4:,д,и) и дискретной , ze (фиг. 4, е, /с) форме. Предлагаемое устройство позволяет производить одновременно ручную обработку полученных характеристик оператором и автоматическую обработку с последующим вводом в ЭВМ. При этом можно определять величины пробивных напряжений во всех схемах включения электронного прибора, визуально просматривать участки кривых, которые трудно анализировать другими методами (начальные участки выходных характеристик, область лавины у лавинных триодов, область зажигания стабилитрона и т. д.), с нанесением калибрационной сетки, соответствующей определенным значениям токов и напряжений. Вовможность электрического считывания записанных мишени характеристик делает устройство особенно ценным для целей автома.тизации проектирования электронных схем. Устройство может найти широкое применение при контроле, измерении характеристик и параметров транзистора в массовом производстно убрать блок электрического преобразования.

Устройство позволяет также наблюдать и производить электрическое считывание одновременно нескольких функций, не соприкасающихся между собой,

В предлагаемом устройстве для записи изображения характеристик прибора достаточно однократного прочерчивания записывающего луча по экрану трубки. Это позволяет получить х-арактеристику прибора в виде, удобном для ввода в ЭЦВМ, в течение которого может быть изменен электрический режим электродов электронного прибора или установлен новый прибор. Это значительно сокращает вр-емя исследования партии приборов и повышает производительность труда оператора. Кроме того, непосредственно по.сле записи характеристик прибора можно снять питающие напряжения со значительной части устройства, отключить блоки записи и подсветки и тем самым снизить потребляемую мощность.

Предмет изобретения

1. Устройство для 0|бработки характеристик электронного прибора, содержащее генератор энергии, одним выходом подклЮ;ченный через переключатель характеристик ко входу исследуемого электронного прибора, блок визуализации и считывания, выполненный на бист-абильной запоминающей электроннолучевой трубке, входы которого подключены к выходам усилителей вертикального и горизонтального отклонений и к блоку электрического преобразования, содержащего генератор считывающих разверток, связанный с преобразователями, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и скорости обработки исследуемых характеристик, устройство содержит калибратор напряжение - ток, коммутаторы вертикального и горизонтального

10

отклонений, кольцевой распределитель, дифференциатор и блок подсветки луча, причем вход калибратора связан со вторым выходом генератора энергии, а выходы - со входами коммутаторов вертикального и горизонтального отклонений, выходы которых подключены ко входам соответствующих усилителей отклонений, управляющий выход переключателя характеристик подключен к соответствующим входам коммутаторов вертикального и горизонтального отклонений и ко входу дифференциатора, соединенного с одним из входов блока визуализации и считывания, третий выход генератора энергии связан через кольцевой распределитель с управляющими входами ко.ммутаторов и с одним из входов блока подсветки луча, другой вход которого соедииен с четвертым выходом генератора энергии, а выход - с одним из входов

блока визуализации и считывания.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, чтоб блок подсветки луча состоит из последовательно соединенных источника постоянного напряжения, кнопки, триггера управления,

переключателя, узла задержки, каскада разрещения и электронного ключа, причем один вход блока подсветки соединен со вторым контактом переключателя, а другой вход - со вторым входом электронного ключа, выход

которого соединен с выходом блока подсветки.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного считывания нескольких характеристик электронного прибора и ввода их в электронную вычислительную мащину, в блок электрического преобразования включены электронные ключи, каждый из которых связан своими входными зажимами с соответствующим выходом блока визуализации и считывания и с преобразователем предыдущего канала, а выходным зажимом - с преобразователем своего канала.

ГТТМ I I I I I I I I I I I

. I I I I I I I

ИпПМНМ

J Ji jt J J

и,,

ИИИИИИИИ

-ичЦ

1

.(

М п I

JMfot I ij II ll

И,о

I ll II ll

11 ll ii

/r I j IK I I ii I ii ii II

,, ч I I II ll ll I I I I

t Ui i i

f Ii II I I i | ll II II | +

I III :: I I; I

-i ИНН

«w

.tn

t

|| II I

иииичнм

I i

4-4fts

41-f

HПНННН ПП

t t

Фиг. 2

fua