Логический пробник Советский патент 1983 года по МПК G01R31/3177 

(Sk) ЛОГИЧЕСКИЙ ПРОБНИК

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для проведения контроля в цепях логических устройств. Известен индикатор состояния, содержащий первый элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с входом индикатора и входами второго элемента ИНЕ, а второй вход - с первым входом третьего элемента И-НЕ и шиной управления, второй вход третьего элемента И-НЕ подключен к выходу второго элемента И-НЕ, а его выход - к первому входу схемы индикации, выход первого элемента И-НЕ подключен к второму вхо ду схемы индикации. Известное устройство может различать и индицировать логические уровни О и 1, состояние Обрыв, т.е. отсутствие в контролируемой точке логической цепи напряжения, индицируется так же, как и уровень 1 Однако известное устройство не позволяет различать и индицировать наличие непрерывной импульсной последовательности. Недостатком известного устройства также являются ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия однозначности отсчета уровня 1 и состояние Обрыв и из-за отсутствия возможности различать и индицировать наличие непрерывной импульсной последовательности. Известно также устройство, содержащее два последовательно соединенных резистора, включенные между шиной питания и общей шиной к точке соединения которых подключены вход устройства , инвертирукщий вход первого компа- ратора и инвертирующий вход второго компаратора, неинвертирующий вход первого компаратора подключен к выходу первого источника опорного напряжения, а инвертирующий вход второго компаратора - к выходу второго источника . опорного напряжения, выходы компараторов через элементы индикации подключены к шине питания . Это устройство может различать и индицировать логические уровни О и и:состояние Обрыв, но не позволяет различать и индицировать наличие непрерывной импульсной последовательности, что ограяичивает его функциональные возможности. Наиболее близким к изобретению тех ническим решением является логический пробник, содержащий первый и второй транзисторы, первый резистор и второй диоды, второй резистор, первый инвертор, третий резистор, первый элемент .индикации, второй инвертор, третий диод, третий инвертор, первый и второй элементы 2И-2ИЛИ, четвертый резис ;тор, второй индикации, четвертый, пятый и шестой инверторы, элемент 2И-НЕ, пятый резистор, третий элемент индикации, конденсатор. Известное устройство позволяет раз личать и индицировать логические уров ни О и 1, наличие непрерывной импульсной последовательности, а также состояние Обрыв 3. Недостатком известного устройства является его сложность, что затрудняет его размещение в корпусе небольшой зондовой головки. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в логический пробник, содержащий первый резистор, включенный между общей шиной и входом первого инвертора, выход которого соединен с первым выводом первого элемента индикации, соединенного вторым выходом через второй резистор с шиной питания, второй инвертор, выход которого через после довательно соединенные второй элемент индикации и Третий резистор подключен к общей шине, третий инвертор, выход которого через последовательно соединенные третий элемент индикации и чет вертый резистор подключен к общей шине, пятый и шестой резисторы, первый конденсатор, диод, введены второй конденсатор и седьмой резистор, первый вывод которого подключен к шине питания, а второй - к входу второго инвер тора и первому выводу шестого резистора, соединенного вторым выводом с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого соединен с входом первого инвертора, конденсатор включен параллельно первому элементу индикации, второй вывод которого соединен с катодом диода, соединенного анодом с входом третьего инвертора, и первым выводом второго конденсатора, соединенного вторым выводом с общей шиной, точка соединения выводов пятого и шестого- резисторов соединена с входом логического пробника. На фиг. 1 представлена принципиаль ная схема пробника; на фиг. 2 -.временные диаграммы его работы. Логический пробник содержит первый резистор 1, первый инвертор 2, первый элемент 3 индикации, первый конденсатор k, второй резистор 5 второй инвертор 6, второй элемент 7 индикации, третий резистор 8, третий инвертор 9. третий элемент 10 индикации, четвертый резистор 11, диод,12, пятый 13, шестой 14 и седьмой 15 резисторы и второй конденсатор 16. На фиг. 2 изображены временные диаграммы сигнала 17 на входе пробника, сигнала 18 - на катоде диода 12 и сигнала 19 на входе третьего инвертора 9В качестве элементов 3, 7 и 10 индикации могут быть использованы светодиоды (фиг. 1) или же лампочки накаливания. В качестве инвертора 9 используется, например, вентиль МОП-типа, имеющий практически бесконечное входное сопротивление и определенную входную емкость (от нескольких единиц до нескольких десятков пикофарад), являющуюся эквивалентом конденсатора 16. Сопротивление резисторов 1, 13) 1 и 15 выбираются так, чтобы выполнялись следующие.условия: если вход пробника не подключен к контролируемому устройству, то напряжение на входе инвертора 2 должно быть ниже допустимого уровня логического нул.я и, а напряжение на входе инвертора 6 должно быть выше допустимого уровня логической единицы Ц| ; если на входе пробника действует напряжение логического нуля проверяемого устройства иog, напряжение на входе инвертора 6 должно быть меньше если на входе действует напряжение логической единицы проверяемого устройства , напряжение на входе инвертора 2 должно быть больше Щ . Логический пробник работает следующим образо. Когда вход пробника ни к чему не подключен, т.е. имеет состояние Об

рыв, напряжение на входе инвертора 2 меньше Ujj, а на входе инвертора 6 больше U|. Тогда на выходе инвертора 2 устанавливается напряжение, близкое к напряжению источника питания Е, а на выходе инвертора 6 - близкое к нулю (соответственно урйвни логической единицы и логического нуля). Ток через элементы 3 и 7 индикации не протекает, и они не светятся. Напряжение на катоде диода 12 близко к Е. Также близко к Е напряжение на входе инвертора 9 так как его входная емкость на конденсаторе 16 заряжена до Е через обратное сопротивление диода 12. При этом напряжение на выходе инвертора 9 близко, к нулю, ток через элемент 10 индикации не протекает и он не светится. Таким образом, отсутствием свечения всех элементов индикации индицируется состояние Обрыв. Если на вход пробника поступает О, на входах инверторов 2 и 6 устанавливается напряжение, меньшее U, а на их выходах - напряжение, близкое к Е. При этом элементы 3 и 10 индикации не светятся. Через элемент 7 индикации течет ток, определяемый величиной резистора 8, и он светится. Таким образом, наличием свечения элемен та 7 индикации и отсутствием свечения элементов 3 и 10 индикации индицируется О на входе пробника.

Если на вход пробника поступает на входе инв.ерторов 2 и 6 устанавливается напряжение, большее U , а на выходах - напряжение, близкое к нулю. При этом элемент 7 индикации не светится, а через элемент 3 индикации течет ток, определяемый величиной резистора 5, и он светится. Пара элемент 3 индикации - резистор 5 подобрана так, что напряжение в точке их соединения и больше U-J при протекании тока через резистор 5 при действии на входе пробника сигнала 1. При этом напряжение на входе инвертора 9 .равно U-i., так как его входной конденсатор 16 заряжен до этого напряжения через обратное сопротивление диода 12. При этом на выходе инвертора Э устанавливается напряжение, близкое к нулю, и элемент 10 индикации не светится. Таким образом, наличием свечения элемента 3 индикации и отсутствием свечения элементов 7 и 10 индикации индицируется 1 на входе пробника.

Если на входе пробника действует последовательность импульсов (по существу это чередование сигналов О и 1), поочередно светятся элементы 3 и 7 индикации. При частоте следования импульсов больше 25-30 Гц их свечение воспринимается глазом, как непрерывное. При этом интенсивность свечения каждого элемента 3 и 7 индикации .зависит от скважности импульсной последовательности. При скважности, равной двум, интенсивность обоих элементов 3 и 7 индикации одинакова. При более высоких скважностях светится только элемент 7 индикации, а при более низких - только элемент 3 индикации.

в момент перепада 0/1 каждого выходного импульса на катоде диода 12 формируется напряжение, близкое к нулю (фиг. 2). Это происходит потому, что во время действия на входе пробника сигнала О, напряжение на выходе инвертора 2 близко к Е, и конденсатор разряжен, а в момент формирования на вь(ходе инвертора 2 напряжения, близкого к нулю, катод диода 12 оказывается- подключенным через незаряженный конденсатор k к выходу инвертора 2. Затем конденсатор k начинает заряжаться до напряжения, равного падению напряжения на элементе 3 индикации во включенном состоянии. При этом напряжение на катоде диода 12 увеличивается и стремится к своему установившемуся значению.

В момент перепада 1/0 каждого входного импульса на катоде диода 12 формируется напряжение, большее Е на величину падения напряжения на элементе 3 индикации во включенном состоя,НИИ (фиг. 2). Это происходит потому, что во время действия на входе сигнала 1 конденсатор заряжается до напряжения, равного падению напряжения на элементе 3 индикации во вклоченном состоянии, а во время действия на входе сигнала О на выходе инвертора 2 устанавливается напряжение, близкое к Е, которое складывается с напряжением, до которого заряжается конденсатор k. Затем конденсатор Ц начинает разряжаться до нуля, при этом напряжение . на катоде диода 12 уменьшается и стремится к своему ус- тановившемуся Значению, близкому к Е.

Во время действия, перепада 0/1 на входе пробника конденсатор 16 почти мгновенно разряжается до напряжения, близкого к нулю, через диод 12, который в этот момент времени оказывается включенным в прямом направлении (фиг. 2). Для быстрого разряда конденсатора 16 до напряжения, близкого к нулю необходимо, чтобы величина его емкости была много меньше емкости конденсатора. Затем в течение всего времени до перепада 0/1 следующего входного импульса конденсатор 16 медленно заряжается через обратное сопротивление диода 12, который сразу же после разряда конденсатора 16 оказывается включенным в обратном направ лении. Скорость заряда конденсатора 16 при действии на входе пробника 1 меньше, чем при действии О, так как в первом случае напряжение на конденсаторе k стремится к и, а во атором случае - к Е. Во время действия перепада 0/1 следующего импульса конденсатор 16 повторно разряжается через обратное сопротивление диода 12. Если частота входной импульсной последовательности достаточно высока, за период следования импульсов конденсатор 16 не успевает зарядиться до UQ (фиг. 2, сигнал 19)- При этом на выходе инвертора 9 устанавливается напряжение, близкое к Е, через элемент 10 индикации течет ток, определяемый резистором 1, и элемент 10 индикации с.ветится. При низких частотах входной импульсной последовательности конденсатор1б может успеть зарядиться до Up и выше за период следования импульсов. При этом элемент 10 индикации светится только в промежутках времени когда напряжение на конденсаторе 1б меньше Уд , но такое свечение воспринимается глазом как непрерывное. Практически всегда можно добиться того, что элемент 10 индикации нормально светился при частотах входной последовательности 25-30 Гц и выше. На более низких частотах наличие входной им пульсной последовательности-МОЖНО оп-. ределить по прерывистому свечению элементов 3 и 7 индикации, так как на этих частотах их свечение уже не воспринимается глазом, как непрерывнее. Таким образом, наличие на входе пробника непрерывной импульсной последовательности индицируется свечением Элемента ТО индикации, а скважность этой последовательности может быть оценена по интенсивности свечения элементов 3 и 7 индикации. 9 30 Введение в пробник нового элемента и связей существенно упрощает его, а также повышает его надежность. ПробHHt моыет быть размещен в корпусе зондовой головки весьма небольших размеров, что повышает удобство работы с ним. С помощью логического пробника проводился контроль цепей логических устройств, выполненных на микросхемах серий 133 и 13 (Uue;K 0,8 В, 2,0 в). Значения сопротивлений резисторов были следующими: резистора 1 39 кОм, резисторов 5 8 и 11 - 510 Ом, резистора 14 - 15 кОм, резистора 15 62 кОм. Конденсатор 4 имел емкость kj пФ. В качестве элементов индикации использовались светодиоды АЛ102А, а диод 12 - типа КД514А. В качестве инверторов использовались вентили КМОП-типа, входящие в состав микросхемы . Эти вентили имели входную емкость около 30 пФ, и значения U и U соответственно 1,7 и 1,9 В при напряжении питания +5 В. формула изобретения Логический пробник, содержащий первый резистор, включенный между общей шиной и входом первого инвертора, выход которого соединен с первым выводом первого элемента индикации, соединенного вторым выводом через второй резистор с шиной питания, второй инвертор, выход которого через последовательно соединенные второй элемент индикации и третий резистор подключен к общей шине, третий инвертор, выход которого через последовательно соединенные третий элемент индикации и четвертый резистор подключен к общей ши-. не, пятый и шестой резисторы, первый, конденсатор, диод, от ли чающийс я тем, что, с целью упрощения пробника, в него введены второй конденсатор и седьмой резистор, первый вывод которого подключен к шине питания, а второй - к входу второго инвертора и первому выводу шестого резистора, соединенного вторым выводом с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого соединен с входом первого инвертора, конденсатор включен параллельно первому элементу индикации, второй вывод которого соединен с катодом диода, соединенного анодом с входом третьего инвертора, и первым вы999503водом второгочконденсатора, соединенного вторым выводом собщей шиной, точке соединения выводов пятого и шестого резисторов соединена с вхо дом логического пробника. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5

. / 010 1. Индикатор состояния логических цепей.- Электроника, № t, 1975i с. 6Г. 2. Заявка ФРГ № 2030122, кл. 21 19/16, 197. 3. Логический пробник.- Радио, № 9, 1978, с. kB (прототип).