Многоканальное устройство для контроля логических сигналов цифровых схем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советским

Социалистическим

Республик ()868606

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 070130 (21) 2865278/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 3 00 981, Бюллетень М 3 б

Дата опубликования описания ЗОР9.81 (51) м. KN.3

6 01 и 19/145

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытнй (5$) ggPf (088.8) I (72) Автор изобретения

Ю.М.Люверович

I

Рижское производственное объединение ВЭФим. В.И.Ленина (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ЛОГИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ЦИФРОВЫХ СХЕМ

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может найти применение в аппаратуре контроля и настройки узлов ЭВМ для визуальной регистрации выходных сигналов контролируемых схем.

Известно устройство-зонд для проверки сигналов цифровых микросхем, содержащее щуп, два регулируемых источника опорного напряжения, логичес,кий преобразователь, две схемы сравнения напряжений, дополнительный источник опорного напряжения, источник напряжения смещения и дополнительную схему сравнения напряжений. 15

Известное устройство определяет несколько дискретных состояний и дополнительно — состояние "Обрыв" ГЯ.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет 20 наблюдать действительные напряжения, различить состояние "Обрыв" от высокоомного, поскольку недостимо подавать локальное воздействие на конт.ролируемую микросхему, находящуюся в третьем состоянии, напряжение большее напряжения питания контролируемой микросхемы.

Наиболее близкой к предлагаемой является приставка -к осцйллографу 30 для контроля восьми логических вход- ных сигналов, содержащая аналоговый мультиплексор, связанный с трехразрядным счетчиком и цифроаналоговым преобразователем, синхронизатор.

Посредством известной схемы можно наблюдать действительные напряжения контролируемых цифровых микросхем (21Недостатком данного устройства является низкая достоверность контроля иэ-за невозможности различить состояние "Обрыв" от состояния "Электрический нуль", а также высокоомное состояние от состояния между логическим нулем и логической единицей.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля.

Указанная цель достигается тем, что в многоканальное устройство для контроля логических сигналов цифровых схем, содержащее многоканальный коммутатор, задающий генератор, выход которого подключен ко входу счетчика импульсов, выход которого подключен к управляющему входу многоканального коммутатора и ко входу цифроаналогового преобразователя, введены дополнительный и распределительный коммутаторы, компаратор., ге,нератор пилообразного напряжения, 866606 блок управления и коммутирующий элемент, причем входы многоканального коммутатора обьединены со входами дополнительного и выходами распределительного коммутаторов, выход многока° нального коммутатора подключен ко входу коммутирующего элемента, а выход дополнительного коммутатора через компаратор соединен с первым входом блока управления, первый выход которого через генератор пилообразного напряжения подключен ко входу распределительного коммутатора, . управляющие входы распределительного и дополнительного коммутаторов подключены к выходу счетчика импульсов, выход задаЪщего генератора соединен 3$ со вторым входом блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу коммутирующего элемента.

На фиг. 1 представлена блок-схе- 2О ма устройства.

Многоканальное устройство для контроля логических сигналов цифровых схем содержит многоканальный коммутатор 1, задающий генератор 2, выход которого подключен ко входу счетчика 3 импульсов, выход которогс подключен к управляющему входу многоканального коммутатора 1 и ко входу цифроаналогового преобразователя 4, дополнительный коммутатор 5, распределительный коммутатор б, компаратор 7, генератор 8 пилообразного напряжения, блок 9 управления и коммутирующий элемент 10, причем входы многоканального коммутатора 1 З5 соединены с соответствующими входами дополнительного коммутатора 5 и распределительного коммутатора б, выход многоканального коммутатора 1 подключен ко входу коммутирующего элемента 10, а выход дополнительного коммутатора 5 через компаратор 7 соединен с первым входом блока 9 управления, первый выход которого подключен через генератор 8 пилообразного напряжения к первому входу распределительного коммутатора б, управлякзцие входы последнего и дополнительного коммутаторов подключены к выходу счетчика 3 импульсов, а выход задающего генератора 2 соединен со вторым входом блока 9 управления, второй выход которого подключен к управляющему входу коммутирующего элемента 10 °

Ца фиг. 2 представлен пример изоб- 55 ражфния состояния нескольких контролируемых логических сигналов.

По горизонтали отложены номера контролируемых сигналов с первого по и -ый, по вертикали — состояния контролируемых сигналов, а — электрический нуль или короткое замыкание,  — логический ну аь, с — логическая единица, d — уровень Е и (напряжение питания контролируемой микросхемы), е — высокоомное состояние (3-е состояние), f — состояние "Об- рыв".

Действительные состояния контролируемых сигналов, находящиеся в диапазоне от а до d, обеспечивает многоканальный коммутатор 1. Состояния контролируемых сигналов, находящихся на линии с и f, обеспечивает коммутирующий элемент 10.

Компаратор 7 представляет собой операционный усилитель и предназначен для сравнения напряжений.

Коммутирующий элемент 10 представляет собой соединение нескольких аналоговых ключей и предназначен для коммутации напряжений .с выхода многоканального коммутатора 1 и смещающих напряжений.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемые логические сигналы поступают на входы с 1 по к -ый многоканального коммутатора 1 и дополнительного коммутатора 5.

Вь|ход многоканального коммутатора

1 подключен ко входу коммутирующего элемента 10.

Коммутирующий элемент 10 пропускает на вход 11 (Y) осциллографа, который подключается к выходу устройства, в зависимости от результата измерений, контролируемые сигналы с .выхода многоканального коммутатора

1 или смещающие напряжения для того, чтобы можно было различить на экране осциллографа состояние "Обрыв" и высокоомное состояние. Подключение того или иного смещающего напряжения или выхода многоканального коммутатора 1 через коммутирующий элемент

10 на вход Y осциллографа происходит в зависимости от кода, поступающего по управляющей шине с выхода блока

9 управления на вход коммутирующего элемента 10.

Код со счетчика 3 импульсов по управляющей шине поступает на вход цифроаналогового преобразователя, выход, которого подключен ко входу

12 (Х) осциллографа. Пифроаналоговый преобразователь 4 формирует линейноступенчатое напряжение, причем число ступенек равно и — числу входов многоканального устройства контроля логических сигналов цифровых схем.

В результате одновременного воздействия электрических сигналов на входы Y и Х осциллографа на экране осциллографа формируется изображение

И исследуемых сигналов.

Рассмотрим работу устройства более подробно.

При включении питания устройства по переднемч фронту импульса, генерируемого генератором 2, происходит установка в нулевое состояние двух триггеров, входящих в состав блока 9 управления. С выхода стробируемого

868606 дешифратора, выход которого является выходом блока 9 управления, по управляющей шине подается запрещенная комбинация и коммутирующий элемент 10 закрыт.

Начинается процесс измерения.

На все время измерения на вход

13 (Z) осциллографа с выхода блока

9 управления подано напряжение, гасящее луч с целью получения более четкой картины иэображения контролируемых сигналов.

В то же время код со счетчика 3 импульсов по управляющей шине постуПает на цифроаналоговый преобразователь 4, с выхода которого на вход

Х осциллографа подается первая ступенька напряжения..

Код с выхода счетчика 3 по управляющей шине поступает также на входы многоканальных коммутаторов 1 и 5 и распределительного коммутатора б, 79

Первой ступеньке напряжения пре образователя 4 соответствует код счетчика 3 импульсов, открывающий первые каналы многоканального коммутатора 1, дополнительного коммутато- g5 ра 5 и распределительного коммутатора 6.

Хотя на время измерения один из каналов многоканального коммутатора

1 (в нашем случае первый) и открыт, на результат измерения он влияния не оказывает, и для определенности он исключен из рассмотрения.

Из и контролируемых сигналов, поступающих на входы дополнительного коммутатора 5, первый подключен ко входу компаратора 7.

На выходе генератора 8 пилообразного напряжения постоянно присутствует отрицательный пьедестал напряжения. Для определенности примем, 40 что устройство контролирует сигналы в случае положительной логики.

Это отрицательное напряжение поступает на вход распределительного коммутатора б. 45

Распределительный коммутатор б подключает это напряжение на свой первый выход, соединенный с первым входом дополнительного коммутато-;: .

Локальное воздействие — отрицательное напряжение через дополнительный коммутатор 5 поступает, как и контролируеьый сигнал на вход компаратора 7, где суммируется с контролируемым сигналом.

Компаратор 7 определяет знак подаваемой на его вход суммы двух напряжений (локального воздействия и контролируемого сигнала), то есть при U Ъ 0 на его выходе будет присутствовать сигнал, например, логи- @) .ческая единица, при U (0 — логический нуль.

С выхода компаратора 7 результат измерения поступает на вход блока 9 управления. 65

По истечении времени, необходимого для включения дополнительного коммутатора 5, распределительного коммутатора 6, и времени срабатывания компаратора 7 происходит запись результата измерения в первый триггер, входящий в состав блока 9 управления.

Одновременно с выхода блока 9 управления на управляющий вход генератора 8 пилообразного напряжения подается разрешающий сигнал. С выхода генератора 8 пилообразного напряжени на вход распределительно го коммутатора б поступает отрицательное пилообразное напряжение.

Начинается второй этап измерения.

Пилообразное напряжение проходит тот же путь, что и отрицательный пьедестал, т. е. суммируется с контролируемым, и попадает на вход компаратора 7.

Одновременно с запуском генератора 8 пилообразного напряжения блок управления начинает непрерывно стробировать вход записи второго триггера, входящего в состав блока 9 управления.

Отрицательное пилообразное напря жение продолжает убывать до тех пор, в-пределах отведенного для второго этапа измерения времени, пока дешифратор блока 9 управления не обнаружит определенного состояния триггеров.

После этого блок 9 управЛения запрещает работу генератора 8 пилообразного напряжения..

Эапрещеыi=.е дальнейшего изменения .-:.апряжения генератора 8 пилообразного напряжения вызвано тем, что недопустимо подавать отрицательное локальное воздействие на выход контролируемой микросхемы, находящейся в третьем состоянии. В момент прекра" щения изменения напряжения пилообраз-, ного напряжения суммарное напряжение на входе устройства равно нулю.

Для того, чтобы различить высокоомное состояние контролируемой микросхемы от состояния "Обрыв", напряжение отрицательного пьедестала генератора 8 пилообразного напряжения и его выходное сопротивление выбраны таким образом, чтобы при высокоомном состоянии контролируемой микросхемы суммарное напряжение на входе устройства, а следовательно, на входе компаратора 7 должно быть положительным. В случае,.если на входе устройства имеется состояние "Обрыв", напряжение на входе компаратора 7 отрицательное.

В таблице приведены состояния триггеров блока 9 управления на первом и втором этапах измерений, а также зоны отображения результатов измерений по (фиг.2) на экране осциллографа, а также отражены резуль868606

Этап Нормальные Состояние Высокоомное Состояние уровни триггеров состояние триггеров

Зона а-d Зона е

Состояние Состояние

"Обрыв" триггеров

Зона

0) 0

U ) 0

U ) 0

0 (0

U (0

0 < 0

Формула изобретения таты измерений для трех случаев, которые могут иметь место в результате контроля: а) нормальные уровни (состояния исследуемых микросхем имеют уровни: логическая единица, логический нуль, электрический нуль, вход контролируемой микросхемы никуда не подсоединен); б) высокоомное (третье состояние), в) состояние

"Обрыв" .

Ввиду того, что выходное сопротивление генератора пилообразного напряжения достаточно велико, на результат измерения в случае нормальных уровней контролируемой микросхемы выходное напряжение генератора влияния не оказывает.

Ъ

По окончании второго этапа измерения блок 9 управления снимает напряжение со своего выхода (входа 2), гасящее луч на экране осциллографа, и по управляющей шине подает код на 2О вход коммутирующего элемента 10.

В итоге, коммутирующий элемент 10 в зависимости от кода на управляющей шине, т.е. от результатов измерения, имеет на своем выходе напряжения, смещающие луч осциллографа по вертикали — линии f и е (фиг.2), или подключает на свой выход напряжение, поступающее с выхода многоканального коммутатора 1.

Многоканальное устройство для контроля логических сигналов цифровых схем, содержащее многоканальный коммутатор,- эадакщий генератор, выход которого подключен кь входу счетчика импульсов, выход которого подключен к управляющему входу многоканального коммутатора и ко входу цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него введены дополнительный и распределительный коммутаторы, кофаратор, генератор пилообразного напряжения, блок управления и коммутирующий элемент, причем входы многоканального коммутатора объединены со входами дополнительнбго и выходами распределительного коммутаторов, выход многоканального коммутатора

Данное состояние своего выхода коммутирующий элемент 10 сохраняет до конца формирования первой ступеньки линейноступенчатого напряжения, подаваемого на вход Х осциллографа цифроаналоговым преобразователем.

В дальнейшем работа устройства повторяется. По приходу с выхода генератора 2 импульсов на вход счетчика 3 очередного импульса его состояние изменяется.

Происходит опрос состояния контролируемого сигнала на втором общем входе устройства. С выхода цифроаналогового преобразователя 4 подается на вход Х осциллографа новая (вторая) ступенька линейно-ступенчатого напряжения и так далее. Начинает работать второй канал устройства контроля. Аналогично происходит работа всех и каналов.

На второй вход элемента 7 (не показан) подано небольшое отрицательное смешение с тем, чтобы получить однозначность измерения.

Предлагаемое многоканальное устройство для контроля логических сигналов цифровых схем применяется для контроля импульсно-модулированных сигналов и позволяет давать наиболее полную информацию о состоянии входов/выходов цифровой схемы. подключен ко входу коммутирующего элемента, а выход дополнительного коммутатора через компаратор соединен с первым входом блока управления, первый выход которого через генератор пилообразного напряжения подключен ко входу распределительного коммутатора, управляющие входы распределительного и дополнительного коммутаторов подключены к выходу счетчика импульсов, выход задающего генератора соединен со вторым входом блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу коммутирующего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9513330 кл. G 01 31/28, 1974.

2. "Е1ес ron 1 cs" (США), 1973, Р 24 (прототип).