Устройство для измерения параметров аналоговых электронных схем

 

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АНАЛОГОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ, содержащее генератор двуполярного треугольного напряжения, соединенньй выходом через первый аттенюатор с клеммой для подключения входа контролируемой электронной схемы, клемма для подключения выхода кото:рой соединена с выходом элемента на ,грузки непосредственно, а через вто .рой аттенюатор - с сигнальным вхо:Дом первого аналогового ключа, второй аналоговый ключ, со.едйненный скг:Нальнь1м входом с выходом генератора двупрлярного треугольного напряжения , а выходом соединен с выходом .первого аналогового ключа, о т л и|Ч а ю ,щ е е с Я; тем, что, с целью ..расширения области применения устройства , в него введены третий и |четвертый аналоговые.ключи, осциллоicKon , третий аттенюатор и блок управления ключами, причем выходы третьего и четвертого аналоговых ключей соединены с входом горизонтального отклонения осциллоскопа, сигнальньй : . вход третьего аналогового ключа соединен через третий аттенюатор с входом первого аттенюатора, с сигнальным входом четвертого аналогового ключа и с входомблока управления ключами, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого аналоговых ключей, выход первог.о аналогового ключа соединен с входом вертикального отклонения осциллоскопа . (Л 2, Устройство по п. 1, л ис ч ающе е с я тем, что блокудравления кличами содержит компаратор, соединенньй первым входом с входом блока, вторым входом - с общей шиной устройства, выходом с С-входом первого D -триггера, соединенного неинвертирующим выходом с первым входом S5 первого элемента И, инвертирующим ID выходом - с собственным I) -входом, :д с первыми входами второго и третьего элементов И и с С-входом второго D-триггера, соединенного инвертирующим выходом с собственньм D -входом, . с вторыми входами первого и третьего элементов И, неинвертирующим выхо . Дом - с вторым входом второго элемента И и с четвертым выходом блока, соединенного первым, вторым и третьим выходами с выходами второго, первого и третьего элементов И соответственно .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК аа ои

gyp С 01 R 31/28

Г

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 3620724/24-.21 (22) 13 ° 07.83 (46) 15.12.84. Бюл. N - 46

:(72) С.M. Ершов (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Красного Знамени.механический институт (53) 621.3 17.79(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 718813, кл. С 01 -R 31/28, 1977.

2. Микросхемы интегральные аналоговые. Методы измерения параметров и определения характеристик.

ГОСТ 19799-74. М., изд-во Госкомстандарта, 1974, с. 33, черт. 18 (прототип) . (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АНАЛОГОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ

СХЕМ, содержащее генератор двуполярного треугольного напряжения, соединенный выходом через первый аттенюатор с клеммой для подключения входа контролируемой электронной схемы, клемма для подключения выхода кото .рой соединена с выходом элемента на.грузки непосредственно, а через второй атгенюатор — с сигнальным вхоI

:дом первого аналогового ключа, второй аналоговый ключ, соединенный сиг:нальным входом с выходом генератора двуполярного треугольного напряже ния, а выходом соединен с выходом первого аналогового ключа, о т л и ;ч а ю щ е е с я тем, что, с целью :расширения области применения уст:ройства, в него введены третий и ,:четвертый аналоговые. ключи, осцилло;скоп, третий аттенюатор и блок управления ключами, причем выходы третьего : и четвертого аналоговых ключей соединены с входом горизонтального отклонения осциллоскопа, сигнальный вход третьего аналогового ключа соединен через третий аттенюатор с входом первого аттенюатора, с сигнальным входом четвертого аналогового ключа и с входом блока управления ключами, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого, второго, третьего-и четвертого аналоговых ключей, выход первого аналогового ключа соединен с

Ф входом вертикального отклонения ос- 9 циллоскопа.

2. Устройство по и. 1, о т л и- ч а ю щ е е с я тем, что блок удрав- С ления ключами содержит компаратор, . соединенный первым входом с входом блока, вторым входом — с общей шиной устройства, выходом с С-входом первого 3 -триггера, соединенного неинвертирующим выходом с первым входом первого элемента И, инвертирующим выходом — с собственным 2 -входом, с первыми входами второго и третьего элементов И и с С-входом второго

2 -триггера, соединенного инвертирующим выходом с собственным 2 -входом, с вторыми входами первого и третьего элементов И, неинвертирующим выхо-. дом - с вторым входом второго элемента И и с четвертым выходом блока, соединенного первым, вторым и третьим выходами с выходами второго, первого и третьего элементов И соответственно.

1129572

Изобретение относится к контроль:

11о-Измерительной технике и предназна-. чено для измерения параметров аналоговых электронных схем (усилителей, компараторов, пороговых элементов и т.д.) по передаточной характеристике схемы.

Известно устройство для измерения статических параметров цифровых интегральных схем, содержащее задаю- 10 щий генератор импульсов, формирова- . тель пилообразного напряжения, двухканальный коммутатор, осциллограф, управляемый генератор смещения, блок гашения обратного хода луча и экви- 15 валент нагрузки P1j .

Недостатком известного устройства является ограниченная область применения ввиду возможности контроля только несмещенной передаточной характе- 20 ристики логических интегральных схем.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения параметров аналоговых интегральных схем, содержащее источник питания 25 и вольтметр, вход которого через переключатель соединен с выходом генератора двуполярного треугольного напряжения, соединенного выходом через первый аттенюатор с клеммой для под- g0 ключения входа контролируемой электронной схемы, клемма для подключения выхода которой соединена с выходом элемента нагрузки непосредственно, а через второй аттенюатор — с сиг-.

35 нальным входом первого аналогового ключа, второй аналоговый ключ, соединенный сигнальным входом с выходом генератора двуполярного треугольника напряжения, а выход соединен с.вы- 40 ходом первого аналогового ключа (2) .

Недостатком известного устройства является ограниченная область применения, обусловленная ограниченностью числа измеряемых параметров. Иэвест- 45 ное устройство не позволяет, например, 1измерять смещение нуля передаточной характеристики, коэффициент передачи (усиления), диапазон изменения коэффициента усиления для схем с 50 регулируемым усилением и т.д, Цель изобретения - расширение области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем,. что в устройство для измерения пара- 55 метров аналоговых электронных схем, содержащее генератор двуполярного треугольного напряжения, соединенный выходом через первый аттенюатор с клеммой для подключения входа контролируемой электронной схемы, клемма для подключения выхода которой соединена с выходом элемента нагрузки непосредственно, а через второй аттенюатор — с сигнальным входом первого аналогового ключа, второй аналоговый ключ, соединенный сигнальным входом с выходом генератора двуполярного треугольного напряжения,а выходом соединен с выходом первого аналогоВого ключа, введены третий и четвертый аналоговые ключи, осциллоскоп, третий аттенюатор и блок управления ключами, причем выходы третьего и четвертого аналоговых ключей соединены с входом горизонтального отклонения осциллоскопа, сигнальный вход третьего аналогового ключа соединен через третий аттенюатор с входом первого аттенюатора, с сигнальным входом четвертого аналогового ключа и с входом блока управления ключами, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого аналоговых ключей, выход первого аналогового ключа соединен с входом вертикального отклонения осциллоскопа.

Блок управления ключами содержит компаратор, соединенный первым входом с входом блока, вторым входом — с общей шиной устройства, выходом — с

С-входом .первого 3 -триггера, соединенного неинвертирующим выходом с . первым входом первого элемента И, инвертирующим выходом — с собственным

D -входом, с первыми входами второго и третьего элементов И и с С-входом второго В -триггера, соединенного инвертирующим выходом с собственным

Д -входом, с вторыми входами первого и третьего элементов И, неинвертирующим выходом — с вторым входом второго элемента И и с четвертым выходом блока, соединенного первым, вторым и третьим выходами с выходами второго, первого н третьего элементов И соответственно.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, на фиг. 2 — времен. ные диаграммы, поясняющие работу устройства, на фиг. 3 — пример осциллограммы, формируемой с помощью устройства на экране осциллоскопа.

3 1129

Устройство для измерения параметров аналоговой электронной схемы 1 содержит первый аттенюатор 2, генера-. тор 3 двухполярного треугольного напряжения, элемент 4 нагрузки, второй аттенюатор 5, первый 6 и второй 7 аналоговые ключи, выход 8 генератора 3, третий 9 и четвертый 10 аналоговые ключи, блок 11 управления ключами, вход 12 горизонтального отклонения осциллоскопа 13, третий аттенюатор

14, вход 15 вертикального отклонения осциллоскопа 13, вход 16 блока 11 управления.

Блок 11 управления ключами содержит первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20 выходы, компаратор 21, . первый 22 и второй 23 3 -триггеры, второй 24, первый 25 и третий 26 элементы И. ?0

Выход 8 генератора 3 двуполярного треугольного напряжения соединен через первый аттенюатор 2 с клеммой для подключения входа контролируемой

25 электронной схемы 1, клемма для подключения выхода которой соединена с выходом элемента 4 нагрузки непосредственно, а через второй аттенюатор

5 — с сигнальным входом первого аналогового ключа 6, второй аналоговый ключ 7, соединенный сигнальным входом с выходом 8 генератора 3 двуполяр ного треугольного напряжения, а выходом соединен с выходом первого аналогового ключа 6, Выходы третьего.9 35 и четвертого 10 аналоговых ключей соединены с входом 12 горизонтального отклонения .осциллоскопа 13, сиг. нальный вход третьего аналогового ключа 9 соединен через третий аттеню 40 атор 14 с входом первого аттенюатора

2, с сигнальным входом четвертого аналогового ключа 10 и с входом 16 блока 11 управления ключами, первый

17, второй 18, третий 19 и четвертый 45

20 выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого 6, второго 7, третьего 9 и четвер-. того 10 аналоговых ключей, выход пер. вого аналогового ключа 6 соединен с ° 50 входом вертикального отклонения ос- циллоскопа 13.

В блоке 11 управления ключами первый вход компаратора 21 соединен ..г со входом блока 11, вторым входом — с общей шиной устройства, выходом — с

С-входом первого О -триггера 22, сое572 диненного неинвертирующим выходом с первым входом первого элемента

25 И, инвертирующим выходом с собственными -входом, с.первыми входЫми второго 24 и третьего 26 элементов И и с С-входом второгоХ) -триггера 23, соединенного инвертирующим выходом с собственным 2 -входом, с вторыми входами первого 25 и третьегЬ

26 элементов И, неинвертирующим выходом — с вторым входом второго .элемента 24 И и с четвертым выходом 20 блока 11, соединенного. первым 17, вто рым 18 и третьим 19 выходами с выхо дами второго 24, первого 25 и третье. го 26 элементов И соответственно.

Устройство работает следующим об-: разом.

Генератор 3 вырабатывает на выходе

8 двуполярное треугольное напряжение (см. фиг. 2), которое поступает не-: посредственно.на вход 16 блока 11 управления и на сигнальные входы ана- логовых ключей 7 и 10, через аттенюатор 2 на вход измеряемой схемы 1, а через аттенюатор 14 на сигнальный вход аналогового ключа 9.

Компаратор 2.1 блока 11 управления формирует на выходе последователь ность прямоугольных импульсов с длительностью, равной времени превыше- ния сигналом генератора 3 нулевого уровня (см. фиг. 2).

Первый 22 и второй 23 триггеры вырабатывают последовательности прямоугольных импульсов с частотой следования в два и четыре раза меньшей, чем частота следования импульсов на выходе компаратора 21. !

В интервале времени at,(см. фиг. 2. и 3) на выходе 18 блока 11 управления .(выход элемента 25 И) установлен уровень "1" и аналоговый ключ 7 . замкнут. На выходах 17, 19 и 20 бло-, ка 11 управления установлен уровень

"0" и аналоговые ключи 6,9 и 10 ра-. зомкнуты. Через замкнутый аналоговый,. ключ 7 напряжение треугольной формы поступает на вход 15 вертикального отклонения осциллоскрпа 13, на экране которого луч прочерчивает от центра . экрана вертикальную линию — ось пря- моугольной системы координат. Масштаб вертикальной оси .равен m = 2 /5, В/деление, где Y — амплитуда напряжения генератора 3, 0> - длина вертикальной оси. В конце интервала Ы

1 129572 луч возвращается к центру экрана. а аналоговый ключ 7 размыкается, В интервале dt2 на выходах 17 и 20 блока управления установлены уровни

"1" и аналоговые ключи 6 и 10 замкну- 5 ты. На выходах 18 и 19 блока управи и ления существуют уровни 0 и аналоговые ключи 7 и 9.разомкнуты.. В этом

l интервале на вход 15 вертикального отклонения осциллоскопа 13 поступа- 1р ет через аттенюатор 2 выходное напряжение измеряемой схемы.1, а на вход

12 горизонтального отклонения — сигнал треугольной формы с выхода генератора 3 (см. фиг. 2) . Под действием15 указанных напряжений на экране осциллоскопа изображается амплитудная характеристика измеряемой схемы 1 (см. фиг. 3) . При этом масштаб по горизонтали равен 20 где 3 „— р а змер амплитудной хар акт еристики по горизонтали (по горизонтальной оси, формируемой на экране в третьем интервале), — коэффициент ослабления аттеню ат2 атора 2.

Если, например, амплитуда сигнала генератора 3 равна Q = 5 В, число делений шкалы по вертикальной и горизонтальной осям равно 3< =3 10, коэффициент ослабления аттенюатора 2К. = .ЮЯ

= 40 дБ (0,01), коэффициент ослабле- З5 ния аттенюатора 5-К „„= ОдБ, то мас-, штабы по осям равны: m = 1В/деление, 8

tn„= 0,01 В/деление. При проведении измерений в схеме, размах выходного напряжения которой превышает размах .40 сигнала генератора 3, вводится затухание в аттенюатор 5. Если затухание, например (-20 дБ), то масштаб вертикальной оси изменяется в 10 раз и составляет 10 В/деление. 45

К окончанию интервала времени 6 2 луч возвращается к центру экрана, на. выходе 17 .блока 11 управления уста навливается уровень "0", на выходе

20 сохраняется уровень "1". S0

В интервале времени Й3 аналоговый ключ 6 разомкнут, аналоговый ключ 10 замкнут и напряжение треугольной формы с выхода генератора 3 проходит. только на вход 12 горизонтального от- 55 клонения осциллоскопа 13. На экране прочерчивается горизонтальная ось. К окончанию интервала времени ь|3луч воз. вращается к центру экрана, на выходе

20 блока 11 устанавливается уровень

"0", а аналоговый ключ 10 размыкается (см. фиг. 2, 3) .

В интервале времени 614 уровень

"1" действует только на выходе 19 блока 11 управления и только аналоговый ключ 9 замкнут. Через замкнутый аналоговый ключ 9 на вход 12 горизонтального отклонения осциллоскопа

13 поступает выходное напряжение аттенюатора 14, составляющее часть, например 1/10, сигнала генератора 3.

Электронный луч перемещается около центра экрана по горизонтали и создает горизонтальный штрих, длина которого

Г соответствует 21 Кщ, 2 i Кд, (В), где где К,, — коэффициент ослабления аттенюатора 14. С помощью этого штриха калибруется горизонтальная ось.(см. фиг. 3) . К концу интервала 14 луч возвращается к центру экрана, на выходе 19 блока 11 управления устанавливается уровень "0" и аналоговый ключ 9 размыкается. Далее процесс протекает циклично.

Таким образом, в течение четырех периодов сигнала треугольной формы генератора 3 на экране осциллоскопа

13 высвечиваются вертикальная и горизонтальная оси, амплитудная характеристика измеряемой схемы 1 и калибрационный горизонтальный штрих при отсутствии линий обратного хода.

С помощью устройства измеряется значительно большее число параметров и характеристик схемы при обеспечении оперативности измерений и наглядности информации о свойствах измеряемой схе. мы, что обеспечивает эффективное применение устройства при настройке и производственном контроле электронных схем различного функционального назначения: линейных и функциональных усилителей с определенным характером амплитудной характеристики, ограничителей, усилителей с регулируемым коэффициентом усиления, компараторов.

По амплитудной характеристике измеряемой схемы, полученой совместно с координатными осями на экране осциллоскопа 13, можно измерить: коэффициент усиления, диапазон изменения коэффициента усиления схем с регулируемым коэффициентом усиления, максимальное и минимальное выходное напряжение линейного участка амплитудной

1!29572 характеристики, напряжения положительного и отрицательного насыщения, нагрузочную характеристику схемы при коммутации сопротивления нагрузки, относительный диапазон автоматической 5 регулировки усиления, уровни ограничения, а также оценить влияние сопротивления нагрузки и изменения напряже. ния питания измеряемой схемы на riaраметры амплитудной характеристики.

Формирование на экране осциллоскопа одновременно амплитудной характеристики и координатных осей устраняет влияние качества балансировки уси,лителей осциллоскопа на точность измерения и позволяет измерять напряжение смещения нуля усилителей постоянного тока, а также коэффициент передачи синфазного напряжения для схем с двумя входами в заданном диа- о пазоне.

Формирование на экране калибрационного горизонтального штриха .позволяет повысить точность измерения смещения

I нуля при увеличенном (с помощью регу+ лировок усиления усилителей осциллоскопа) размере иэображения начального участка амплитудной характеристики измеряемой схемы.

Кроме того, устройство обеспечивает измерение параметров компараторов с положительной обратной связью: напряжения срабатывания и возврата, гистерезис, а также передаточных. характеристик цифровых интегральных схем (при введении, если они отсутствуют в цифровой cxeMe) элементов защиты измеряемой схемы по входу от нерабочей полярности входного сигнала.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает измерение большого числа параметров различных электрических схем при оперативности и наглядности процесса измерения, что споСобствует его широкому применению как при исследовательской работе, так и при производственном контроле продук. ции е

1129572

Вмаддгеи а ауга йипдюиарааггра Э

МиаФ л вггера .й . фщ 4Ъфиггера 7g

: 3аоРЯ&ам ff

3адДлуыиау О йиаалтвй амю2

Йядг7дмка ft .

Йаад18Жижа t1

Ьа М важа Р

Exez7 1g Бюка g

1129572

Составитель В. Дворкин

Техред С.Легеза Корректор А. Зимокосов

Редактор Н. Киштулинец

Тираж 710 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9447/37

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул..Проектная, 4