Устройство для контроля электронных схем

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ 1302 70 А1 (51}5 С Ol R 31 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 15. 03.90. Бюл. Ф 10 (21) 3828626 /24-21 (22) 26. 12.84 (72) О.Н.Шаромет, А.В.Ковалевич и С.Н.Львов (53) 621 ° 317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР, в 4 17748, Kzt. G Ol к з1/26, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 947790,, кл. С 01 R Зlj26, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕИ .(57) Изобретение относится к электронной технике. Цель изобретения— повышение быстродействия и расширение функциональных .возможностей за счет ограничения тока при задании напряжения н 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 напряжений уставок минимального и максимального значений напряжения, первый 5 операционный усилитель. Для дос. тижения поставленной цели в него дополнительно введены второй 6, третий

7, четвертый 8 операционные усилители, второй 10, третий 11, четвертый

12 переключатели,.RS-триггер 19, блок

13 выделения минимального максимального сигнала, источники 17, 18 иапря" жений уставок мннимальног0 и максимального значений тока. Устройство может быть использовано для контроля емкости и индуктивности электронных схем в большом интервале значений без отключения от вывода контролируемой схемы. 1 з.п. ф-лы. 4 ил. С:

1 13028

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для крнтроля электронных схем.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства, расширение функциональных воэможностей эа счет ограничения тока при задании напряжения или ограничения напряжения при задании тока, контроля реактивных параметров — емкости и индуктивности. IO

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства контроля, на фиг.2 — блок выделения минимального сигнала; на фиг.3 — блок выделения максимального сигнала, на фиг.4 вЂ, ос- 15 циллограмма напряжения на выводе контролируемой схемы в режиме измерения емкости.

Устройство контроля электронной схемы (см.фиг.)) содержит усилитель рассогласования, соединенный вьжодом через датчик 2 тока с выводом контролируемой схемы 3, который, кроме того, соединен с входом усилителя-повторителя 4, операционные уси- 25 лители 5 — 8, перектпочатели 9 —. I 2, блоки !3 и 14 выделения соответственна ьинимал ьна ro и максимально го си гналов, источники 15 — l8 напряжений уставак минимальных и максимальных 30 значений напряжения и тока; RS-триггер 19.

70 симальнога сигналов соединены с выходами сигналов контроля устройства и с S- u R-входами триггера 19, выход которого соединен с первым входом переключателя. !2, соединенного вторым входом с входом управления уровнем устройства контроля.

Вход управления переключателя )2 соединен с первым входом управления режимом устройства контроля, а выход переключателя 12 соединен с первым входом управления переключателя

1 1, второй вход управления которого вместе с входами управления переключателей 9 и 10 соединен с вторым входом управления режимом устройства контроля. Неинвертирующие входы операцианных усилителей 5 и б соединены порознь с первыми выводами источников )5 и 16 напряжений уставок соответственно минимального и максимального значений напряжения, а вторые выводы источников 15 и 16 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 значений така, а другие выводы этих источников соединены вместе с выводом датчика 2 тока.

Инвертирующие входы операционных .усилителей 5 н 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 пер" выми 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 минималь- ного сигнала, другой вход которого соединен с выходом переключателя IO.

Выход блока 13 выделения минимального сигнала и выход переключателя 9 соединены порознь с входами блока 14 выделения максимального сигнапа, выход которого, в свою очередь, соединен с входом усилителя рассогласования.

Выходы сигналов состояния блоков

13 и 14 выделения минимального и мак50

Блок выделения минимального сигнала (см. фиг. 2) содержит первый 20 и второй 21 транзисторы р-n-p-типа,. третий 22 транзистор п-р-п-типа, пер" вый источник 23 тока смещения, три резистора 24 — 26, первый источник 27 напряжения питания, диод 28, инвер" тор 29. При этом базы первого 20 и второго 21 транзисторов соединены с входами блока, эмиттеры этих транзисторов соединены вместе с выводом пер" ваго источника 23 тока и с выходом блока, коллектор первого 20 транзистора соединен с выводом первого источника 27 напряжения питания, коллектор второго 21 транзистора соединен с базой третьего 22 транзистора непосредственно и через первый резистор 24 с выводом источника питания

27, соединенным через другой резистор

25 с змиттером третьего 22 транзистора, коллектор которого соединен с катодом диода 28 непосредственно, через третий резистор 26.с источником положительного смещения, а через инвертор 29 с выходом сигнала .состоя3 1302 ния блока, причем анод диоца 28 соединен с общим выводом устройства контроля.

Блок выделения 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 соеди- 10 иены с входами блока, эмиттеры этих транзисторов соединены вместе с выводом источника 33 тока смещения н с выходом блока, коллектор транзистора

30 соединен с выводом источника 37. 15 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 транзистора

32, коллектор которого соединен с выходом сигнала состояния блока и анодом диода 38 непосредственно., и через резистор 36 — с общим выводом ус-25 тройства контроля, причем катод диода

38 соединен с источником положительного смещения.

Устройство работает следующим образом. Операционные усилители 5 и 6 30 усиливают сигналы разности напряжений на выходах источников 15 и 16 соответственно и выходе усилителя-повторителя 4, который повторяет напряжение на выводе контролируемой схемы 3. 15

Операционные усилители 7 и 8 усиливают разность напряжений на выходах источников 17 и !8 соответственно и на датчике 2 тока.

Выходные сигналы операционных уси-40 лителей 5 — 8 поступают на входы блоков 13, 14 выделения минимального и максимального сигналов в зависимости от сигналов управления, подаваемых на входы управления устройства. 45

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

U „ — значение напряжения источ" 50 ника 15 напряжения уставки минимального значения напряжения;

0 „ — значение напряжения источника 16 напряжения уставки максимального значения напряжения, I„„ — значение напряжения источника 17 напряжения уставки минимального значения тока;

S 7"0 4 значение напряжения источ-. ника 18 напряжения уставки максимального значения тока;

Uö — действительное значение напряжения ка выводе контролируемой схемы 3;

Е„ — действительное значение тока в цепи вывода контролируемой схемы 3.

Рассмотрим случай, когда сижалы на входах управления устройства контроля равны О. При этом к выходу переключателя 11 подключены выходной сигнал операционного усилителя 5 (U „ ), к выходу переключателя 9 под- ключен выходной сигнал операционного усилителя 7 (Е„.„„ ) и к выходу переключателя 10 подключен выходной сигнал операционного усилителя 8 (I мсскс) °.

Если вольт-амперная характеристика контролируемой схемы 3 I ,f (О„) удовлетворяет условию

Емц /R < Ен Е (Ug =11мкн ) (Емд с/R где R — 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 ка выходах сигналов состояния блоков 13, 14 выделения минимального и максимального сигналов будут сигкалы, соответствующие логическому "0". Отрицательная обратная связь усилителя 1 рассогласования замыкается через усилитель 5 и на выводе контролируемой схемы 3 будет поддерживаться напряжение, равное

Ueus °

Если для вольт-амперкой характеристики контролируемой схемы 3 при Пн = 0„» справедливо Ен Ем /В открывается транзистор 21 и уровень

I „„, через транзистор 30 поступает ка вход усилителя рассогласования, замыкая контур отрицательной обратной связи по току в цепи вывода контролируемой схемы 3 через усилитель .

8, тем самым переводя устройство кон" троля в режим ограничения тока на уровне Е „ /R . В этом случае транзисторы 20, 31, 32 закрыты. Так как транзистор 21 открыт, на резисторе

24 появляется падение напряжения, смещающее переход транзистора 22 впрямом направлении, транзистор 22 открывается и íà его коллекторе появля5 13028 ется отрицательное напряжение, которое ограничивается до нулевого уровня диодом 28. Таким образом, на выходе инвертора 29 (т.е. на выходе сигнала состояния. блока 13 выделения минимального сигнала) будет уровень, r соответствующий логической "1", свидетельствующий о том, что устройство находится в режиме ограничения. Если для вольт-амперной характеристики f0 контролируемой схемы 3 при Uö справедливо IH (I /Rg открыт транзистор 20, транзисторы 21, 22 закрыты. Следовательно, сигнал с выхода усилителя 7 (Т „ || ) .подклкчается f5 к базе транзистора 31, транзистор 31 открывается и уровень I поступает на вход усилителя 1 рассогласования, замыкая контур отрицательной обратной связи по току в цепи вывода контроли- 20 руемой схемы 3 через усилитель 7, тем самым переводя устройство в режим ограничения тока на уровне Iм„„/В, Благодаря тому, что транзистор 31 от.крыт, на .резисторе 34 создается паде- 25 ние напряжения, смещающее переход транзистора 32 в прямом направлении, вследствие чего транзистор 32 открывается и на его коллекторе появляется положительный потенциал, который 30 ограничивается диодом 38 на уровне используемой логики (ТТЛ или КИОП).

Таким образом, на выходе сигнала состояния блока 14 выделения максимального сигнала будет уровень, соответствующий логической "1".

Аналогично работает устройство, когда сигнал управления уровнем устройства равен "1", с той разницей, что к выходу переключателя 11. под- 40 ключеи выход операционного усилителя

6ь при Тм||к /®g (Т || 1 Р н Пмс|кс) мс|кс /" pНа выводе контролируемой схемы 3 будет задаваться напряжение, равное 45

11 мс|кс °

Т н <(Up= 11макс) 7 Тмс |сс /В р устройство ограничивает ток на уровне Т„„„с/Rq, а если . 50

Тн = E(U< =Пмыкс ) (Тмин устройство ограничивает ток на уровне I „ !R2. В слУчае, когда на второй вход управления ре мо устрой- 55 ства подается "1" (режим задания то" ка), к выходу переключателя 11 подключен выход операционного усилителя

7, а к выходам переключателей 9, 10I

70 6 выхоцы операционных усилителей 5, 6 соответственно.

Если Uä С Цн (Пмакс, выход операционного усилителя 7 через переключатель ll и блоки 13, 14 выделения минимального и максимального сигналов подключается к входу усилителя 1 рассогласования, тем самым замыкая контур отрицательной обратной связи по току в цепи вывода контролируемой схемы 3.

;л

Таким дбразом, на нагрузке будет задаваться ток I „„ /R . Если вольтамперная характеристика контролируемой схемы 3 такова, что Uä (U„ä„ к входу усилителя 1 рассогласования подключается выход операционного усилителя 5 и устройство ограничивает напряжение на уровне U „„.

Если вольт-амперная характеристика контролируемой схемы 3 такова, что Пи 7 U«« к входу усилителя 1 рассогласования подключается выход операционного усилителя 6 и устройство ограничивает напряжение на уровПис| кс °

Аналогично при задании на второй вход управления режимом и вход управления уровнем устройства 1, если Бм„„ Б„(П„„„с, устройство задает ток Тмдк ®2 Е<<» 0|| Пмс|кс устройство ограничивает напряжение

"а уров"е 11мс|кс а если Пн (Uììè устройство ограничивает напряжение на уровне "мин °

Процесс измерения емкости происходит следующим образом. В этом случае на первый и второй входы управления режимом устройства подается "I В данной ситуации выход RS-триггера 19 переключателем

12 подключается к перцому входу управления переключателя ll (т.е. к входу управления уровнем) . При этом значения Т|„„„ и I„ выбирают так, что /I»Ä / — /Х„„,„с /, Е„„„,с О, I (О. Возьмем первоначальное состояние сигнала управления уровнем"1". Тогда к выходу переключателя

ll подключен выход операционного уси" лителя 8, а к выходам переключателей

9, 10 подключены выходы усилителей 5, 6 соответственно. В этом случае устройство задает ток ?„а, /К, под действием которого емкость заряжается до уровня U „„ . При этом устройство переходит в режим ограничения напряжения на уровне U с,„, а сигнал состояния блока 13 выделения минимально7 1302870 8

ro сигнала становится равным "1" и, Формула и з о б р е т е н и я поступая на S-вход триггера 19, переключает состояние триггера 19 на Устройство для контроля элекнулевое. Если же на первый вход уп- тРонных схем, содеРжащее Усилитель равления переключателя !) подается 5 р ссогласования, соединенный выходом нулевой сигнал, к входу усилителя 1 чеРеэ датчик тока с клеммой длЯ подрассогласования подключается выход юче ия объ екта контроля и входом операционного усилителя 7. IIop дей- усилителя-повторителя, два источника ствием тока Т „„ /К (0 емкость начи- напряжений уставок минимальных и макнает разряжаться, пока напряжение на !0 з аче ши напряжении пер симальных значений напряжений ней ие остигнет уровня П„„„ В этом вь!й операционный усилитель. первый переключатель, о т л и ч а ю щ е— случае устройство переходит в режим е с я тем, что, с целью повышения быограничения напряжения на уровне строцействия устройства и расширения

U„ö„, а на выходе сигнала состояния Р д функциональных возможностей, в него блока 14 выделения максимального сиг- !5

1f Н введены второй, третий и четвертый нала появится 1, которая поступит на R-вход триггера 19 и переключит тий и четвертый переключатели, два его в верхнее состояние. Сигнал логической 1 с выхода триггера 19 посI I ° 1! источника напряжений уставок минимальных и максимальных значений тока реключателя !1, и к входу усилителя

1 рассогласования подключается вход ного и максимального сигналов, перусилителя 8, Емкость снова начинает вые выходы которых соединены соответ» заряжаться током Z /R и т.д. !pa- ственно с 8- и К-входами RS-тригмакс 2 фически процесс переэаряда емкости 25 гера и с cooTBeTcTBy mHMH вь" дами показан на фиг.4. устройства, второй выход блока выдеI ления минимального сигнала соединен

По времени t, ц, определенному с с первым входом блока выделения макпомощью известных методов, например . симального сигнала, второй вход.копреобразованием длительности в час- ЗО торого соединен с выходом первого петоту, можно вычислить емкость С Реключателя, первый, второй и уп ИЗм равляющнй входы которого соединены

bU с выходами третьего и первого опера, где L = макс f/R < ционных усилителей, и с первым вхо35 дом управления режимом устройс1ва со-

Аналогично происходит процесс иэ- ответственно, первый, второй и упмерения индуктивности, только на вто- Равляющий входы второго переключарой вход управления режимом устройст теля соединены соответственно с выва подается "0", т.е. Устройство на ходами четвертого и второго операходится в режиме задания напряжения 40 ционных Усилителей и с Управляющим (ограничения тока), а значения напря» входом первого переключателя, а выжений источников напряжений уставок ход — с перв входом блока вьд е!

5 — 18 минимальных и максимальных ния минимального сигнала, второй значений напряжений и токов выбиравход которого соединен с выходом ются так что /U / = /ц 45 тРетьего переключателя, первый, вто1 макС Мия I рой, третий и четвертый входы кото0писанным методом, определив время Рого соединены соответственно с выможно вычислить индуктивность L ходами первого, второго, третьего и . йВм

Ut а, четвертого операционных- усилителей, д pp неинвертирующие входы которых соедигде П = /U<>« /; иены соответственно с первыми выводами источников напряжений уставок минимальных и максимальнь1х напряжений

Широкий диапазон задаваемых токов и с первыми выводами источников наи напряжений устройства контроля поэ- 5 пряжений уетавок минимальных и макволяет определять емкость и индуктив- симальных значений тока, вторые выность электронных схем в большом ин- воды которых соединены с клеммой для тервале значений беэ отключения от подключения объекта контроля, инвервывода контролируемой схемы. тирующие входы первого и второго опе-

Контролируемый параметр

Задаваемый параметр

Входы управления устройства контроля, Режимом

Уровнем второй первый

О

О!!ми и

Ом » кс мин ц ас!!н мин м с Овин Облаке

9 !3028 рацнонных 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 уровнем устройства и с вторым входом управления ре- fp жимом устройства, а выход — с первым управляющим входом третьего переключателя, второй .управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого переключателя, вторые выводы f5 источнчков напряжений уставок минийальньо: и максимальных значений напряжения соединены с общей шиной.

2. Устройство по п.), о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блоки вы- 29 деления минимального и максимального сигналов содержат. первый, второй и третий транзисторы, источник тока смещения, источник смещения, три ре<

70 . !О 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 соединен с базой третьего транзистора непосредственно, через первый реэистор— с первым выводом источника напряжения питания, через второй резистор— с эмиттером третьего транзнстора,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 выводами источника напряжения пИтания, источника смещения тока и источника смещения.

ФИ.2

Составитель Н.Номякшева

Ъ

Редактор Т.Зубкова Техред В.Кадар Корректор Т.Колб

%М

Заказ 992, Тираж 557 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

ll3035, Иосква, 3-35, Раувская наб., д.4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие,r.Óæãoðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4