Устройство для контроля цифровых блоков

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля цифровых блоков. Цель изобретения - повышение достоверности контроля цифровых блоков. Устройство содержит генератор тестов, блок нагрузок, формирователь граничных уровней, два пороговых элемента, элемент И-НЕ, мультиплексор результата, аналоговый мультиплексор, формирователь граничных импульсных воздействий, элемент НЕ. С помощью устройства проверяется динамическая устойчивость контролируемого цифрового блока на помехоустойчивость за счет того, что входные сигналы на контролируемый блок со средним значением уровней лог."0" и лог."1" промодулированы импульсами с граничными значениями уровней лог."0" и лог."1". В условиях реальной эксплуатации цифровых блоков уровни входных сигналов, как правило, соответствуют средним значениям, поэтому, если в результате контроля входные элементы проверяемого блока оказываются работоспособными при импульсных помехах, соответствующих наихудшим уровням входных сигналов, это гарантирует их работоспособность во всем диапазоне уровней входных сигналов. Производится также измерение уровней выходных сигналов проверяемого блока и отображение их на экране осциллографа совместно с их допусками, граничными уровнями и состоянием сбоя, что позволяет быстро отыскать место неисправности. 1 з.п.ф-лы, 1 табл., 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11!

А1 (51) 5 G 06 F 1 1 /26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ пРР ГКНТ СССP (21) 4402246/24-24 (22) 04.04.88 (46) 07.11.90. Бюл. Р 41 (72) M.Ñ.Беляев и Г.Я.Суслов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 842822, кл. G 06 F 11/24, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1262508, кл. G 06 F 11/26, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЦИФРОBbIX БЛОКОВ (57) Изобретение относится к автоматике и. вычислительной технике и может быть использовано для контроля цифровых блоков. Цель изобретения — повышение достоверности контроля цифровых блоков. Устройство содержит генератор тестов,.блок нагрузок, формирователь граничных уровней, два пороговых элемента, элемент И-НЕ, мультиплексор результата, аналоговый мультиплексор, формирователь граничных импульсных воздействий, элемент

HF. С помощью устройства проверяется динамическая устойчивость контролиИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля цифровых блоков °

Цель изобретения — повьппение достоверности контроля цифровых блоков за счет обеспечения контроля входными сигналами с дополнительными импульсали, имеющими граничное значение амплитуды на входных контактах, 2 руемого цифрового блока на помехоустойчивость за счет того, что входные сигналы на контролируемый блок со средним значением уровней "Лог. О" и "Лог. 1" промодулированы импульсами с граничными значениями уровней

"Лог. 0" и "Лог. 1". В условиях реальной эксплуатации цифровых блоков уровни входных сигналов, как правило, соответствуют средним значениям, поэтому, если в результате контроля входные элементы проверяемого блока оказываются работоспособными при импульсных помехах, соответствующих наихудшим уровням входных сигналов, это гарантирует их работоспособность во всем диапазоне уровней входных сигналов. Производится также измерение уровней выходных сигналов проверяемого блока и отображение их на экране осциллографа совместно с их допусками, граничными уровнями и состоянием сбоя, что позволяет быстро отыскать место неисправности.

1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл. а и проверки соответствия логических уровней.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для контроля цифровых блоков; на фиг.2 — функциональная схема формирователя граничных импульсных воздействий; на фиг.3— функциональная схема генератора тестов; на фиг.4 — диаграмма уровней сигналов, подаваемых на вход прове3 1605238 4,ряемого блока; на фиг.5 — отображение информации о проверяемом блоке на экране осциллографа.

Устройство для контроля цифровых блоков (фиг.1) содержит генератор 1 тестов, формирователь 2 граничных импульсных воздействий, контролиру емый блок 3, блок 4 нагрузок, аналоговый мультиплексор 5, формирова,тель 6 граничных уровней, пороговые

|элементы 7.и 8, элемент И-НЕ 9, элемент HE 10, мультиплексор 11 результата, элемент 12 смещения, аналоговый мультиплексор 13, линии 14-28 ! связей, Формирователь 2 граничных импульсных воздействий предназначен для последовательной модуляции всех входных сигналов воздействия импульсами 20 ,с граничными значениями уровней

"Лог. 0" и "Лог. 1" и содержит (фиг.2) цифровой мультиплексор 29, два ана логовых мультиплексора 30 и 31, два

1операционных усилителя 32 и 33, блок 25

34 шинных формирователей, группу 35 разделительных резисторов, два нагрузочных резистора 36 и 37, два фик,сирующих диода 38 и 39, причем адресные входы всех мультиплексоров 29-31 соединены с входной шиной 40, линии

41-47 связей.

Генератор .1 тестов предназначен для формирования сигналов управления мультиплексорами, сигналов теста для подачи на вход контролируемого циф35 рового блока и формирования эталонного сигнала и содержит (фиг.3) генератор 48 импульсов, счетчики 49-51, блок 52 формирования эталонных тестов (например, ПЗУ), мультиплексор 53.

Блок 4 нагрузок служит для задания токовой нагрузки на выходные сигналы проверяемого блока и содержит набор резисторов., 45

Формирователь 6 граничных уровней формирует два пороговых уровня: граничное значение "Лог. 1" и "Лог.0" или два пороговых уровня, соответствующие верхней границе допуска и нижней границе допуска на сигнал, и содержит источник опорного напряжения, делители напряжения, аналоговый мультиплексор, управляемый сигналом на линии 15. Пороговые элементы 7 и 8

55 представляют собой компараторы.

Элемент 12 смещения является аналоговым сумматором, выполненным на трех резисторах. Стандартный логический сигнал "Сбой" с выхода мупьтиплексора 11 суммируется в элементе

12 смещения с постоянной составляющей напряжения для вывода этого сигнала на экране осциллографа (не показан) за уровни стандартных цифровых сигналов.

Устройство работает следующим об.— разом.

Информационная часть слова из генератора 1 тестов через формирователь 2 граничных импульсных воздействий, который производит импульсную модуляцию этих сигналов, по линии

17 поступает на входы контролируемоro цифрового блока 3. Контроль выходных сигналов с блока 3 может производиться в двух режимах. Первый - yposней и временного соответствия стандартных сигналов "Лог. 1" и "Лог. 0".

Второй — когда уровень выходного сигнала должен соответствовать определенным допускам на его величину.Если уровень напряжения находится в пределах допуска, этот сигнал принимается за состояние "Лог ° 1", если он не укладывается в пределы допуска, сигнал принимается за состояние

"Лог. 0 ". Такие режимы проверки требуются для контроля блоков, имеющих логические стандартные выходные сигналы и сигналы управления электродвиrателями, например для проверки комбинированного блока для управления работой накопителя на гибком магнитном диске.

Рассмотрим работу при контроле выходных сигналов, например,для первого выходного сигнала. Выходной сигнал с блока 3 через аналоговый мультиплексор 5 поступает на инверсный вход порогового элемента 7 и прямой вход порогового элемента 8, на другие входы по линиям 21 и 22 пороговых элементов 7 и 8 поступают граничные уровни напряжений с формирователями 6 граничных уровней. Пороговые элементы 7 и 8, элемент И-HE 9, элемент НЕ 10 и мультиплексор 11 производят анализ уровней выходного сигнала и его информационной и временной достоверности.

Когда линия 15 установится в состояние "Лог. 1", устройство переключается во второй режим работы. В

I этом случае уровень выходного сигнала блока 3 должен находиться в пределах определенных допусков на его

5 16 величину. Формирователь 6 граничных уровней формирует уровни допусков на контролируемый сигнал, причем на линии 21 формируется максимальный Ug граничный уровень, на линии 22 — минимальный U>< граничный уровень напряжения. Мультиплексор 11 переключается на работу с выходами элементов И-НЕ 9 и НЕ 10. Генератор 1 тестов в этом режиме работы выдает на линии 20 сигнал "Лог. 1", если в данный момент времени выходной сигнал должен находиться в пределах уровней напряжения, установленных формирователем 6 граничных уровней, и выдает сигнал "Лог. 0", если в данный момент времени выходной сигнал с проверяемого блока должен находиться за пределами уровней напряжения допусков. Например, выходной контролируемый транзистор в данный момент закрыт. Контроль сигналов, укладывающихся в определенные допуски, требуется при проверке работы транзисторов, имеющих нагрузку в эмиттере и коллекторе, например,при управлении мостовыми ключевыми транзисторными схемами для привода электродвигателей.

Для диагностики места неисправности, вызывающей сбой в работе блока

3, формируются четыре сигнала: уровень выходного сигнала с контролируемого блока на линии 19, верхний граничный уровень на линии 21, нижний граничный уровень на линии 22 и сигнал сбоя, смещенный элементом

12 смещения выше уровня логических сигналов, поступающих на входы аналогового мультиплексора 13 и с линии 28 подаются на вход "Y" осциллографа. Синхронизация осциллографа осуществляется от сигнала на линии

15 (не показано) . На экране осциллографа отображается состояние всех выходных сигналов с контролируемого блока (фиг.5). По оси времени Х отложены номера выходов блока 3 в порядке их коммутации аналоговым мультиплексором 5, по оси Y — уровни четырех сигналов: выходные сигналы на линии 19, граничный уровень сигнала "Лог. i" и верхний уровень допуска на линии 21, граничный уро-. вень сигнала "Лог. 0" и нижний уровень допуска на линии 22, сигнал

54 сбоя. Выходы блока 3, отображенные на фиг.5 с первого по п-й,соот05238 6 ветствуют логическим сигналам и с и+1 по m — сигналам, контролируемым по допускам, выходы n+1, n+3, n+5— эмиттерные выходы с транзисторов, выходы n+2, n+4, n+6 — коллекторные.

Возможные неисправности проверяемого блока сведены в таблицу.

Формирователь граничных импульсных воздействий работает следующим образом. Информационная часть слова теста проверки поступает с генератора 1 теста по линии 41 на информационные входы мультиплексора 29 и на входы блока 34, а с их выходов сигналы воздействия через группу 35 резисторов поступают на линию 42 и на входы аналоговых мультиплексоров

30 и 31. Мультиплексор 29, операционные усилители 32 и 33 и аналоговые мультиплексоры 30 и 31 образуют схему формирования сигналов воздействия в соответствии с граничными параметрами импульсов Лог ° 0" и

"Лог. 1" (фиг.4), имитирующих ими ул ьс ные п омехи .

Учитывая, что все каналы входных сигналов поочередно подключаются мультиплексорами 29-31 к схеме формирования сигналов воздействия, рассмотрим работу схемы на примере одного канала, например первого.

Если на первый входной контакт проверяемого блока подается сигнал Лог. 0, тогда с выхода мультиплексора 29 на прямой вход операционного усилителя 32 приходит сигнал

"Лог. 0", а на инверсный вход поступает пороговый уровень U,, равный

1,5 В. На выходе операционного усилителя 32 появляется отрицательный уровень напряжения, через резистор

36 открывается диод 39 и по пороговому уровню U<> фиксирует прямой вход операционного усилителя 33 на уровне 0,4 В. Через аналоговый мультиплексор 30 на инверсный вход операционного усилителя 33 поступает уровень сигнала "Лог, 0", сформированный блоком 34, в результате сравнения опорного напряжения и сигналов "Лог. 0", операционный усилитепь

33 формирует сигнал положительной или отрицательной полярности, в результате чего через резистор 37 будет протекать ток, который, проходя через аналоговый мультиплексор 3 1, нд резисторе группы 35 создает па7 1605238

Анал огич но Hp ои сходит ф ор миро вание граничных значений сигнала

"Лог. 1". На прямой вход операционного усилителя 32 в этом случае поступает уровень сигнала "Лог. 1", на выходе операционного усилителя 32 появляется высокий уровень напряжения, который через резистор 36 и диод 38 фиксирует напряжение на прямом входе операционного усилителя

33 на уровне порогового значения

"Лог. 1" (2,4 В). Далее цепь стабилизаии работает аналогично формированию граничного значения "Лог. 0" (фиг.4) .

Формула из обр ет ения

1. Устройство для контроля цифровых блоков, содержащее генератор тестов, элемент И-НЕ, блок нагрузок, формирователь граничных уровней,два пороговых элемента, причем входы блока нагрузок являются входами устройства для подключения к выходам контролируемого блока, выходы формирователя граничных уровней соединены с прямым входом первого порогового элемента и инверсным входом второго порогового элемента, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, устройство содержит формирователь граничных импульсных воздействий, мультиплексор результата, аналоговый мультиплексор, элемент НЕ, причем адресный выход генератора тестов соединен с адресным входом аналогового мультиплексора, с адресным входом формирователя граничных импульсдение напряжения, и входной сигнал стабилизируется на уровне 0,4 В (фиг.4). Ток стабилизации, поступающий в цепь воздействия с аналогового мультиклексора 31, компенсирует

5 изменение входного сопротивления входа проверяемого блока в пределах от

150 до 10 к0м.

С целью исключения погрешности измерения уровня сигнала воздействия на шине 42 за счет падения напряжения на внутреннем сопротивлении аналогового мультиплексора 31 от про ходящего через него. тока стабилизации входные и выходные сигналы стабилизации разделены через разные аналоговые мультиплексоры 30 и 31. ных воздействий, старший разряд адресного выхода генератора тестов соединен с входом формирователя гра-ничных уровней и с первым адресным входом мультиплексора результата, информационный выход генератора тестов соединен с информационным входом формирователя граничных импульсных воздействий, выход которого является выходом устройства для подключения к входу контролируемого блока, информационный вход аналоговогр мультиплексора является входом устройства для подключения к выходу контролируемого блока, выход аналогового мультиплексора соединен с инверсным входом первого и прямым входом второго пороговых элементов, выход эталонного сигнала генератора тестов соединен с вторым адресным входом мультиплексора результата,выходы первого и второго пороговых элементов соединены с первым и вторым входами элемента И-НЕ и первым, вторым информационными входами мультиплексора результата, выход элемента

И-НЕ соединен с третьим информационным входом мультиплексора результата и через элемент НŠ— с четвертым информационным входом мультиплексора результата, выход которого является выходом результата контроля уст ройства.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что формирователь граничных импульсных воздействий содержит цифровой мультиплексор, два аналоговых мультиплексора, два операционных усилителя, блок шинных формирователей, группу разделительных резисторов, два нагрузочных резистора и два фиксирующих диода, причем адресные входы всех мультиплексоров соединены с адресным входом формирователя, информационный вход цифрового мультиплексора и вход блока шинных формирователей соединены с информационным входом формирователя, выходы блока шинных формирователей через группу разделительных резисторов соединены с информационными входами первого аналогового мультиплексора, с выходами второго аналогового мультиплексора и с выходом формирователя, выход цифрового мультиплексора соединен с прямым входом первого операционного усилителя, инверсный вход которо1605238

Наличие сбоя

Состояние или уровень сигнала

Номер выхода проверяемого блока

Неисправность проверяемого блока I

3

Нет

Нет

"Лог. 1"

"Лог . О"

1" не

Сбой!!

«tr»

Выход перегружен по сигналу "Лог.1"

Выход перегружен по сигналу "Лог.О"

Нет

О" не и+1 и+2 п+3

Нет

Сигналы

Сбой в норме

Уровень эмитт ера

Равен уровня

Нет высокоn+4

Короткое замыкание эмиттера с коллектором

ro уровня уровню коллектора и+5

Нет сигнала в пределах допуска

То же

Обрыв в цепи вывода коллектор — эмиттер и го соединен с первым источником noporового уровня напряжения, а выход через первый нагрузочный резистор соединен с катодом первого и анодом

5 второго фиксирующих диодов и прямым входом второго операционного усилителя, инверсный вход которого соединен с выходом первого аналогового

В норме

Нет сигнала

Нет сигнала

Сигнал "Лог. в норме

Сигнал "Лог, в норме

Эмиттерный

Колл е кт ор ный

Нет низкого мультиплексора, выход второго операционного усилителя через второй нагрузочный резистор соединен с информационным входом второго аналогоного мультиплексора, анод первого и катод второго фиксирующих диодов соединены с вторым и третьим источниками пороговых уровней напряжения.

1 1605238

Фиг. г

О,Ю

5,О

Ф,О

3,0

2, 4

2,0 тд

0,4

О f 2 Л 0 1 2 3 /) 1

Фиг. Ф

1605238

2f

Составитель И.Хаэова

Редактор Н.Тупица Техред Л.Сердюкова Корректор А.Осауленко

Заказ 3454 Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101