Измеритель переходных характеристик электронных блоков Советский патент 1980 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения и контроля параметров операцион ных усилителей, компараторов, логических элементов, ключей и т. д.. Известен измеритель переходной характеристики четырехполюсника, со держащий генератор испытательного сигнсша, первый выход которого соединен с входной клеммой устройства, схему измерения и индикации, первый вход которой подключен к выходной клемме устройства, второй вход - ко второму выходу генератора испытател ного сигнала, а-выход - ко входу ге нератора испытательного сигнала. В процессе измерения измеряемый параметр испытуемого -четырехполюсника вначале преобразуется в пропорциональный (умноженный в К раз, где К - коэффициент преобразования) вре менной интервал, который затем преобразуется в код. Измеритель имеет возможность измерения длительности фронтов импульса выходного напряжения испытуемого четырехполюсника 1 Известен также измеритель динами ческих параметров функциональных электронных устройств, содержгиций последовательно соединенные пороговой элемент, первый вход которого соединен с подвижньм контактом переключателя, неподвижные контакты которого подключены к входной и выходной клеммам устройства, а второй вход - к источнику опорного напряжения, блок преобразования масштаба времени, генератор испытательного сигнала, выход которого подключен ко входу блока измерения и обработки выходного сигнала и ко входной клемме устройства 2. С помощью известного измерителя можно измерить люб .по часть фрюнта или спада импульса, а такжевремя задержки импульса выходного напряжения испытуемого блока, однако точность измерения динамических пар.эметров эле стронных блоков, для формы импульсов выходного напряжения которых характерны затухающие автоколебания довольно низка. Цель изобретения - повышение точности измерения динамических параметров электронных блоков в том лучае, когда форма их выходных импульсов характеризуется затухаюгдими автоколебаниями. Эта цель достигается за счет того, что в измеритель динамических параметров электронных блоков, содер жащий последовательно соединенные пороговый элемент, первый вход которого соединен с подвижным контактом переключателя, неподвижные контакты которого подключены к входной и выходной клеммам устройства, блок преобразования масштаба времени и ге нератор испытательного сигнала, выход которого подключен ко входу блока измерения и обработки выходного сигнала и ко входной клемме устройства, введены компаратор напряжений, блок счета и памяти, блок управления дополнительным переключателем, допол нительный переключатель, блок управления и дополнительный источник напряжения, причем первый вход порогового элемента соединен с одним из входов компаратора напряжений, второй вход которого подключен к выходу источника опорных напряжений, а выход - ко входу блока счета и памяти и к одному из входов блока управления дополнительным переключателем, второй вход которого соединен с выходом блока счета и памяти, а выход - с управляющим входом дополнительного переключателя, выход гене ратгора испытательного сигнала подклю чен ко входу блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами блока счета и памяти, блока управления дополнительным переключателем, блока измерения и обработки выходного сигнала, а второй вход порогового элемента соединен с подвижным контактом дополнительного перекл чателя, один из неподвижных контакто которого соединен с источником опор.ных напряжений, а другой - с дополни тельным источником напряжения. На фиг. 1 представлена блок-схема измерителя переходных характеристик электронных блоков на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие процесс формирования информативного выходного параметра в режиме измерения времени задержки импульса выходного напряжения испытуемого блока в первом такте измерения. Измеритель содержит испытуемый блок1, генератор 2 испытательного сигнала, блок 3 измерения и обработки шлходного сигнала, пороговый элемент. 4, переключатель 5, блок 6 преобразования масштаба времени, источник 7 опорных напряжений, схему 8 сравнения, формирователь 9 управляюшего сигнала, компаратор 10 напряжений, блок 11 счета и памяти., схему 12 управления дополнительным переклю чателем, дополнительный переключатель 13, блок 14 управления и дополнительный источник 15 напряжения. Рассмотрим работу измерителя в ежиме измерения времени задержки импульса выходного напряжения испытуемого блока 1. Алгоритм измерения динамических параметров испытуемого блока 1 включает три такта измерения. При включении питающих напряжений в структуре измерителя возникают автоколебания, период следования которых Т формируется аналогично известному, т. е. Т несет весьма незначительную информацию о t..Наряду с этим, в процессе формирования периода импульсной последовательности в измерителе выходное напряжение испытуемого блока 1 сравнивается с выходньм напряжением источника 7 опорных напряжений посредством компаратора 10, который фиксирует моменты их равенства. Импульсы выходного напряжения компаратора 10 поступают на вход блока 11 счета и памяти. При поступлении в блок 14 управлеН1 я команды Начало измерения , блок 14 управления запрещает прохождение импульсной последовательности (информативного выходного параметра) на вход блока измерения и обработки выходного сигнала 3, а также устанавливает блок 11 в режим счета выходных импульсов компаратора 10. Таким образом, первый после прихода команды Начало измерения период выходного сигнала блока 2 не может быть измерен блоком 3 измерения и обработки выходного сигнала, а блок 11 счета и памяти в процессе формирования первого периода насчи-. тывает число п, которое тем больше, чем больше раз выходное напряжение испытуемого блока 1 превысит уровень Upf, выходного напряжения блока 7. в момент окончания первого (начало второго), после команды Начало измерения , периода (момент времени Ц) блок 14 управления вырабатывает сигнал, по которому блок 11 счета и памяти из режима счета устанавливается в режим памяти и запоминает число п. По этому же сигналу разрешается прохождение в блок 3 измерения и обработки сигнала информа- . тинного выходного параметра, схема 12 управления дополнительным переключателем устанавливается в режим сравнения двух чисел, одно из которых п, а второе - текущее значение числа выходных импульсов компаратора 10 в интервале времени t4-t. В результате в момент времени t, (начало второго периода) дополнительный переключатель 13 под воздействием управлякхцего сигнала с выхода схемы управления дополнительным переключателем 12 переключается в положение 1 (так как в данный момент времени число импульсов на одном входе

схемы 12 равно нулю, а на другом входе присутствует число п). При этом выходное напряжение испытуемого блок 1 сравнивается с Upn/цоп. поступающим на вхему 8 сравнения через дополнительный переключатель 13 с дополнительного источника 15 опорных напряжений. Значение UonAon устанавливается из условия /UonAon/-/ bbi W a /Следовательно, несмотря на автоколебательный характер переходного процесса при переключении блока 1, в этом интервале времени выходное напряжение схемы 8 сравнения линейно увеличивается. При этом компаратор 10 напряжения фиксирует момент равенства выходного напряжения испытуемого блока 2 и опорного напряжения Upf, источника 7 опорных напряжений. Так как блок 11 счета и памяти в течение всего времени, начиная с момента времени t, установлен в режим запоминания, то импульсы с выхода компаратора 10 напряжения поступают только на вход схемы 12 управления дополнительным переключателем, где их число постоянно сравнивается с числом п, присутствующим на выходе блока 11. Когда число импульсов выходного напряжения компаратора 10 станет равным п, т. е. когда переходной процесс на выходе испытуемого блока 1 закончен (момент времени t) на дополнительный переключатель 13 со схемы 12 управления переключателем поступит управляющий сигнал н переключит его в положение 2. При этом установившееся значение выходного напряжения испытуемого блока 1 сравнивается с UppH и,, поскольку, начиная с момента времени / BbnJ выходное напряжение .схемы 8 сравнения в момент окончания переходного процесса на выходе испытуемого блока 1 начинает линейно уменьшаться.

Таким образом, в процессе формирования второго периода на выходе схемы 8 сравнения наблюдается импульс, форма которого независит от форлал переходного процесса на выходе испытуемого блока 1, а на выходе формирователя 9 управляющего сигнала формируется импульс прямоугольной формы

(tti) , щительность которого равна удвоенному значёйию интервала времен

(), т. е. удвоенному значению времени задержки включения испытуемого блока 1 (tn 2tx) .Следовательно, первое промежуточное преобразование tj, к К, где К 2 выполняется с необходимой точностью.

Очевидно, что следующие два промежуточные преобразования также осуществляются с необходимой точностью,

т. V--UM24-V4U| 5

w 4, y|-. образом, сущность предлагь.мого технического решения заключается в том, чтобы в течение первого периода, который не является информативным, сосчитать и запомнить в виде числа импульсов информацию о длительности переходного процесса на выходе испытуемого блока 1, и в последующих периодах, являющихся информативными выходными параметрами измерителя, исключить влияние этого переходного

0 процесса на результат измерения.

Алгоритм измерения максимальной скорости нарастания выходного напряжения и длительности любого участка фронта, заключенного между двумя

S опорными уровнями В случае, когда форма импульсов выходного напряжения испытуемого блока 2 характеризуется затухаквдими колебаниями, аналогичен описанному алгоритму измерения вре0мени задержки.

Разница заключается в том, что схема управления дополнительным пере1слючателем 12 подключает источник 15 дополнительного напряжения 15,

5 значение выходного напряжения которого устанавливается в данном случае из условия /идоп/ / Bwx/, второму входу порогового элемента 4 в интервал времени т. е. начиная

0 с момента окончания длительности первого импульса с выхода компаратора 1-0 до момента окончания переходного процесса на выходе испытуемого блока 1.

5

Таким образом, измеритель имеет возможность измерения тех же параметров электронных блоков, что и известный, но в случае, когда- форма импульсов их выходных напряжений характеризуется затухающими автоколебаниями,

0 точность измерения предлагаемым измерителем вьше нежели известньм, т. е. обладая равными с известным функциональными возможностями, предлагаемый измеритель имеет по сравне5нию с ним лучшие точностные характеристики.

Формула изобретения

SO

Измеритель переходных характеристи электронных блоков, содержащий последовательно соединенные пороговый элемент, первый вход которого соединен с

5 подвижньм-контактом переключателя, неподвижные контакпы которого подключены к входной и выходной клеммам устройства, блок преобразования масштаба времени и генератор испытатель60ного сигнала, выход которого подклю чей ко входу блока измерения и обработки выходного сигнала и ко входной клемме устройства, отличающийся тем, что, с целью повыше65ния точности измерений, в него введены компаратор напряжений, блок счета и памяти, блок управления дополнительным переключателем, дополнительный переключатель, блок управления и дополнительный источник напряжения, причем первый вход порогового элемента соединен с одним из входов компаратора напряжений, второй вход которого подключен к выходу источника опорных напряжений, а выход - ко входу блока счета и памяти иК одному из входов блока управления дополнительным переключателем, второй вход которого соединен с выходом блока счета и памяти, а выход - с управляющим входом дополнительного переключателя, выход генератора испытательного сигнала подключен ко входу блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами блока счета и памяти, блока управления дополнительным переключателем, блока измерения и обработки БЫХОДкого сигнала, а второй вход порогового элемента соединен с подвижным контактом дополнительного переключателя, один из неподвижных контактов которого соединен с источником опорных напряжений, а другой - с дополнительным источником напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 31 Bill, кл. G 01 R 29/02, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР

532065, кл. G 01 R 31/28 (прототип)