Устройство для обработки характеристик электронного прибора

 

337739

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 01.VIII.1969 (№ 1353948/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05.Ч.1972. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 5.Ч1.1972

М. Кл. 6 01г 31/28

Хомитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.327.58(088.8) Авторы изобретения

С. В. Денбновецкий, В. П. Сигорский и А. С. Чайковский

Киевский ордена Ленина политехнический институт

Заявитель вс союзндя

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ХАРАКТЕРИСТИК

ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА

Изобретение относится к характериографам с маштабно-временным преобразованием и может быть использовано в измерительной и вычислительной технике, автоматике, медицинской электронике, экспериментальной физике, при автоматическом проектировании и расчете электронных схем с помощью вычислительной машины и в массовом производстве различных электронных приборов. Бла|годаря возможности многократного электрического считывания при одновременном визуальном отображении записанной информации область применения изобретения может быть значительно расширена.

Известное устройство для получения характеристик транзистора, содержащее генератор синхронизации, генераторы пилообразного и ступенчатого напряжений, фиксаторы уровней входного и выходного напряжений, индикатор (электроннолучевую трубку) и блок измерения токов и напряжений при калибровке

1ранзистора, позволяет получать семейства выходных и входных характеристик транзистора и затем ic помощью эталонного семейства характеристик производить их калибровв.ку.

Недостатками известного устройства являются невозможность автоматической обработки характеристик транзи стора и ввода их в

ЭВМ, отсутствие автоматической калибровки характеристик, необходимость периодического воспроизведения характеристик на экране трубки для получения немерцающего изображения, низкие точность и скорость обработки

5 информации.

Цель изобретения — повышение точности и скорости обработки исследуемых характеристик и обеспечение возможности одновременного считывания семейства характеристик

10 электронного прибора и ввода их в ЭВМ.

Цель достигается благодаря автоматическому нанесению на изображение семейства характеристик калибрационной сетки пли калибрационных меток, соответствующих опре15 деленным значениям токов и напряжений.

Для этого предлагаемое устройство дополнительно содержит калибратор на пряжение— ток, коммутаторы вертикального и горизонтального отклонений, кольцевой р а спр едели20 тель, дифференциатор и блок подсветки луча, причем вход калибратора связан со вторым выходом генератора энергии, а выходы — со входами коммутаторов вертикального и горизонтального отклонений, выходы которых под25 ключены по входам соответствующих усилителей отклонений; управляющий выход переключателя характеристик подключен к соответствующим входам коммутаторов,вертикального и горизонтального отклонений и по

30 входу дифференциатора, соединенного с од337739 тудно-импульсной модуляции первого канала, 65 ним из входов блока визуализации и считывания; третий выход генератора энергии связан через кольцевой распределитель с управляющими входами коммутаторов вертикального и горизонтального отклонений и с одним 5 из входов блока подсветки луч а, другой вход которого связан с четвертым выходом генератора энергии, а выход — с одним из входов блока визуализации и считывания, Цель достигается также тем, что блок под- 1о светки луча состоит из последовательно соединенных источника постоянного напряжения, кнопки, триггера управления, переключателя, узла задержки, каскада разрешения и электронного ключа, причем один вход бло- 15 ка,подсветки луча соединен со вторым контактом переключателя, а другой вход — со вторым входом электронного ключа, выход которого соединен с выходом блока подсветки, а в блок электрического преобразования 2О включены ключи, каждый из которых связан своими входными зажимами с соответствующим выходом блока визуализации и с преобразователем предыдущего канала, а выходным зажимом — с преобразователем своего 25 канала.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для обработки характеристик электронного прибора; на фиг. 2 приведены эпюры напряжений, поясняющие принцип записи ха- Зо рактеристик и калибрационных сеток (меток): а — синхроимпульсов ступенчатого и пилообразного напряжений, б и в — ступенчатого и пилообразного напряжений, г — прямоугольных импульсов генератора энергии, д, е,— на- ss пряжений вертикального и,горизонтального отклонений, ж — синхроимпульсов кадра запи си, з, и, к — импульсов разделения первого, второго и третьего каналов, л — синхроимпульсов первого канала, м — им пульсов за- 40 держки разрешения подсветки, н — импульса разрешения подсветки, о — импульсов подсветки модулятора записывающего прожектора, и — импульса синхронизации оператора, р — им пульса триггера управления. На фиг. 3 показаны примеры изображений на экране бистабильной запоминающей электроннолучевой трубки 1ЭЛТ) при за|писи: а— осциллограмма семейства выходных характеристик электронного прибора, б, в — калиб- so рационные сетки токов и напряжений, г, д— кривые семейства выходных характеристик электрон ного прибора с наложенной калибрационными сеткой и осями токов и напряжений. На фиг. 4 приведены эпюры напряжений, 55 поясняющие принцип электрического считывания характеристик электронного прибора: а — нескольких строк считывающего растра на семействе выходных характеристик, б— синхроимпульсов считывающих строк, в — им- 60 пульсов-отметок в цепи сигнальной пластины трубки, г — импульсов триггера широтно-импульсной модуляции (ШИМ) преобразователя первого канала, д — напряжений амплпе — преобразованного напряжения первого канала в цифровом коде, ж — импульсов-отметок второго канала, з — импульсов триггера

ШИМ второго канала, и, к — преобразованного напряжения второго канала в аналоговом и цифровом кодах.

Предлагаемое устройство содержит генератор 1 энергии, переключатель 2 характеристик, исследуемый электронный прибор 8„ коммутатор 4 вертикального отклонения с усилителем 5, коммутатор б горизонтального опклонения с усилителем 7, кольцевой распределитель 8, калибратор 9 напряжение— ток, дифферен циатор 10, запоминающую бистабильную осциллографическую ЭЛТ 11, триггер 12 управления, узел задержки 18„ каскад разрешения 14, электронный ключ 15, генератор 1б считывающих разверток, преобразователь 17 первого канала, электронный ключ 18 второго канала, преобразователь 19 второго канала, блок 20 визуализации и считывания, блок 21 подсветки луча, блок 22 электрического преобразования.

Блок визуализации и считывания служит для воспроизведения семейства характеристик и параметров электронного прибора и калибрационной сетки (меток) ток †напряжен и содержит бистабильную запоминающую осциллотра фичесеую ЭЛТ 11, переключатель П1 сигнала запись — считывание и переключатель П2 режима работы трубки. В зависимости от положения переключатель П1 соединяет отклоняющие пластины первого луча трубки 11 с усилителями 5 и 7 вертикального и горизонтального отклонений соответственно, вертикально отклоняющие пластины второго луча трубки — с дифференциатором 10, а горизонтально отклоняющие пластины — с усилителем 7. Переключатель П2 в положении, показанном на чертеже, устанавливает нулевой потенциал коллектора трубки 11 и тем самым обеспечивает осциллографический режим ее работы; в противоположном положении переключателя потенциал коллектора равен примерно 150 в, что обеспечивает режим запоминания трубки. Первый вход переключателя 2 связан с генератором энергии, вход электронного прибора соединен с первым выходом, а выход — со вторым входом переключателя характеристик, первые входы коммутаторов 4 и б соединены со вторым выходом переключателя характеристик, вход кали братора 9 подключен ко второму выходу генератора энергии, выход — ко второму и третьему входам коммутаторов 4 и б соответственно. Вход каждого из усилителей 5 и 7 связан с выходами соовтествующих коммутаторов 4 и б, а выход — через переключатель 2 с соответствующими пластинами первого луча трубки. Вход дифференциатора 10 связан со вторым выходом переключателя 2, а выход— через переключатель сигнала П1г с вертикально отклоняющими пластинами второго записывающего луча трубки. Вход кольцевого распределителя 8 связан с третьим выходом

337739 генератора энергии, а выход — с коммутаторами 4 и 6 каналов «У» и «Х» соответственно.

Бистабильная запоминающая ЭЛТ используется в блоке в качестве индикатора и запоминающего устройства, обеспечивающего последующее электрическое считывание записанной информации без ее разрушения.

О стальные узлы и блоки вырабатывают напряжения, обеспечивающие изображение на экране трубки семейства характеристик и параметров электронного прибора, а также калибрационной сетки ток — напряжение.

Блок 21 подсветки обеспечивает периодическое или однократное высвечивание семейства характеристик и параметров электронного прибора, а также выбор любого числа характери стик этого семейства и содержит переключатель- ПЗ подсветки, первый вход которого связан с выходом кольцевого распределителя 8, а также узел задержки 18, вход которого постоянно связан с выходом переключателя ПЗ, каскад разрешения 14, вход которого связан с узлом задержки 18, электронный ключ 16, входы которого связаны соответственно с выходом каскада 14 и четвертым выходом генератора энергии, а выход — через переключатель сигнала П1в с модулятором обоих электронных лучей трубки.

Блок 22 электрического преобразования служит для электрического считывания записанных характеристик и их преобразования в виде, удобном для ввода в ЭЦВМ. Режим электрического считывания позволяет с высокой яркостью наблюдать на экране трубки за писанную информацию и одновременно осуществлять многократное электрическое считывание. При считывании нельзя наносить калибрационную сетку на ceMeHlcTBQ характеристик, это допускается лишь вне зоны прохождения считывающего прямоугольного растра.

В состав блока 22 электрического преобразования входят генератор 16 считывающих разверток, три выхода которого через переключатель П1 связаны с отклоняющими пластинами и модулятором первого луча трубки, преобразователи первого 17, второго 19 и прочих каналов (на фиг. 1 показаны только преобразователи первого и второго каналов), входы которых связаны IcooTBeTcTBBHHo с четвертым выходом генератора 16 и сигнальной пластиной мишени трубки, электронные ключи второго 18, третьего и прочих каналов, один вход которых связан с выходом преобразователя предыдущего (на фиг. 1 — с выходом первого канала), другой вход — с сигнальной пластиной мишени трубки, а выход— с преобразователем данного канала.

Работает устройство следующим образом.

Перед обработкой семейства характеристик и параметров электронного прибора устанавливают осциллографический режим работы труоки 11, для чего переключатели П1, П2, ПЗ устанавливают в положение, показанное на фиг. 1. Осциллографический режим позволяет

65 оператору быстро выбрать необходимое число характеристик с наложенной на них калибрационной сеткой (осями), а также установить их масштаб благодаря соответствующей регулиро вке калибратора 9 и переключателя 2.

После этого удобно перевести бистабильную запоминающую ЭЛТ в режим запоминания.

Запись характеристик и их калибровку осуществляют в режиме однократного подсвета луча трубки, для чего переключатели П2, ПЗ устанавливают в положение, противоположное показанному, а П1 — в первое положение (П1а). Генератор энергии вырабатывает напряжения (токи) пилообразной и ступенчатой формы, которые через переключатель 2 поступают на соответствующие входные зажимы электронного прибора.

Характерные токи и напряжения с зажимов электронного прибора 8 поступают через переключатель характеристик 2 на один из входов трехканальных коммутаторов 4 канала

«У» и 6 занала «Х». Например, при снятии выходных характеристик транзистора в схеме с oáùèì эмиттером в промежутке времени

3> — 1з необходимо подключить к выходным зажимам эмиттер — коллектор пилообразное напряжение (фиг. 2,в), а ко входным — ступенчатое (фиг. 2, б). Напряжения, прямо пропорциональные измеряемому току коллектора (фиг, 2, д) и напряжению эмиттер — коллектор (фиг. 2, е) транзистора, поступают через переключатель 2 соответственно на коммутаторы 4 канала «У» и 6 канала «Х». Таким образом, в течение промежутка времени tl — 4 на экране трубки 11 прочерчивается семейство выходных характеристик электронного прибора (фиг. 3, а).

В течение следующего кадра ступенчатого на пряжения Uq (фиг. 2,б), т. е. в промежутке между моментами времени tç;è t4, t4 и 4 и т. д., нацряжениясэлектрон ного прибора поступают на первые входы коммутаторов 4 и 6.

Кроме того, второй и третий входы коммутаторов 4 и 6 поступают с выхода калибратора

9, синхронизируемого генератором 1, известной величины калиброванные ступенчатое

U и пилообразное U> (фиг. 2,в) напряжения, необходимые для воспроизведения на экране калибрационной сетки (меток) ток — напряжение. Электронные коммутаторы 4 и 6 обеспечивают последовательное воспроизведение семейства характеристик (например, выходных) электронного прибора в течение времени .t — 4 (фиг. 3, a), калибрационной сетки тока в течение .времени 4 — t4 (фиг. З,б), калибрационной сетки напряжений в течение времени t4 — 4 (фиг. 3, в). Необходимая последовательность воспроизведения информации на экране трубки 11 обеспечивается благодаря подаче на коммутаторы 4 и 6 прямо,угольных разрешающих импульсов Уз, U„

Uio (фиг. 2,з, и,к) с кольцевого распределителя 4, на вход которого с генератора 1 поступают запускающие импульсы У (фиг.2, ж) с периодом Т„определяемым периодом пов337739

20 торения ступенчатого напряжения Uq. Напряжения Uq (фиг. 2,д) и Uq (фиг. 2,е) с выходов коммутаторов 4 и б поступают соответственно через усилители 5 и 7 и переключатель сигнала П1 на отклоняющие пластины трубки 11.

Псиследо вательное воспроизведение семейства характери стик электронного прибора и калибрационной сетки ток — напряжение образуют один цикл восп роизведе ния IHa экране трубки.

Необходимая подсветка луча записывающего прожектора в осциллографическом режиме трубки обеспечивается следующим об,разом. Переключатель ПЗ устанавливают в положение, показанное на чертеже. При этом импульсы, соопветствующие началу цикла воспроизведения (фиг. 2,л), поступают с кольцевого распределителя 8 на узел задержки

1З, который вырабатывает прямоугольный импульс U» (фиг. 2,м), своим задним фронтом запускающий каскад разрешения 14. Прямоугольный импульс с каскада 14 (фиг. 2, и) поступает на электронный ключ 15 и дает разрешение на прохождение прямоугольных импульсов U4 (фиг. 2,г) с генератора 1 на модулятор первого записывающего луча трубки (фиг. 2,о). По окончании одного цикла воспроизведения на экране трубки 11 наблюдают семейство характеристик электронного прибора З и калибрационную сетку (фиг. Зг) или калибрационные оси (фиг. З,д), у которых расстояние между соседними линиями (метками) соответствуют определенным численным значениям токов и напряжений.

Одновременно с воспроизведением семейства характеристик в течение времени 11 — t> напряжение, пропорциональное току (при снятии выходных, входных и управляющих характеристик) или напряжению (при снятии характеристики обратной передачи по напряжению) в электронном приборе, поступает со второго выхода переключателя 2 через дифференциатор 10 на вертикально отклоняющие пластины второго записывающего прожектора трубочки 11. На горизонтально отклоняющие пластины этого прожектора поступает пилообразное напряжение, пропорциональное напряже нию, прикладываемому к транзистору с усилителя 7 через переключатель П1.

После выбора масштаба характеристик в осциллографическом режиме трубки осуществляют режим запоминания. При этом переключатели П2, ПЗ, устанавливают в положения, противоположные показанным, а П1 — в первое положение (П1а). В монумент tp оператор нажимает на кнопку К и с помощью импульса U q (фиг. 2,n), поступающего от источника напряжения Е, устанавливает триггер управления 12 в единичное состояние (фиг. 2,р). Затем с приходом импульса U» начала цикла (фиг. 2, л) триггер 12 возвращается в нулевое состояние, задний фронт импульса триггера (при 1=11) запас кает узел

65 задержки 1З; в дальнейшем остальная часть схемы блока 21 подсветки луча работает так же, как и в осциллографическом режиме.

Электрическое считывание и ввод характеристик электронного прибора в ЭВМ производят при установке переключателя П1 в противоположное положение. При этом генератор считывающей развертки выдает пилообразное напряжение горизонтального и вертикального (фиг. 4, а) отклонений трубки и подсветный импульс через переключатель Л1б на модулятор луча записывающего прожектора. Амплитуда подсветного импульса обеспечивает оптимальную эффективность коммутации считывающего луча. В результате на поверхности мишени о бразуется прямоугольный считывающий растр. Импульсы, соответствующие началу развертки считывания (фиг. 4, б), с генератора 1б считывающей развертки поступают на первый вход преобразователей каналов и устанавливают их в первоначальное состояние (фиг. 4,г,з).

В момент пере сечения считывающего луча с линиями записанного потенциального рельефа, т. е. при 1=1, и t=t (фиг. 4,а), в цепи .сигнальной пластины мишени (или коллекто:р a) возникают импульсы-отметки U» (фиг. 4,8), которые поступают kIB второй вход преобразователя первого канала и на электрон1ный ключ второго канала. При этом преобразовате ль первого канала выдает прямоугольный им пульс (фиг. 4,г), длительность которого пропорциональна ординате кривой первого канала в отсчетной точке, на вход электронного ключа 18 и обеспечивает прохождение им пульса-отметки U второго канала (фиг. 4, ж) на второй вход преобразователя второго канала. С выходов преобразователей первого и второго каналов снимаются напряжения в аналоговой U n U 5 (фиг. 4, д, и) и дискретной Ugg, Ugg (фиг. 4,е, к) фо,рме.

Предлагаемое устройство позволяет производить одновременно ручную обработку полученных характеристик оператором и авто матическую обработку с последующим вводом в ЭВМ.При этом можно о пределять величины пробивных напряжений во всех схемах включения электронного прибора, визуально про.сматривать участки кривых, которые трудно анализировать другими методами (начальные участки выходных характеристик, область ла вины у лавинных триодов, область зажигания стабилитрона и т. д..), с нанесением калибрационной сетки, соответствующей определенным значениям токов и напряжений.

Возможность электрического считывания записанных на мишени характеристик делает устройство особен но ценнымдля целей автома тизации проектирования электронных схем.

У стройство может найти широкое применение при контроле, измерении характеристик и параметров транзистора,в массовом про изводстве электронных приборов. В этом случае мож337739

10 но убрать блок электрического преобразования.

Устройство позволяет также наблюдать и производить электрическое считывание одновременно нескольких функций, не соприкасающихся между собой.

В предлагаемом устройстве для записи изображения характеристик прибора достаточно однократного прочерчивания записывающего луча по экрану трубки. Это позволяет получить характеристику прибора в виде, удобном для ввода в ЭЦВМ, в течение которого может быть изменен электрический режим электродов электронного прибора или установлен новый прибор. Это значительно сокращает время исследования партии приборов и повышает производительность труда оператора. Кроме того, непосредственно после записи характеристик прибора можно снять питающие напряжения со значительной части устройст ва, отключить блоки записи и подсветки и тем самым снизить потребляемую мощность.

Предмет из о бр ете н ия

1. Устройство для обработки характеристик электронного прибора, содержащее генератор энергии, одним выходом подключенный через переключатель характеристик ко входу исследуемого электронного прибора, блок визуализации и считывания, выполненный на бистабильной запоминающей электроннолучевой трубке, входы которого подключены к выходам усилителей вертикального и горизонтального отклонений и к блоку электрического преобразования, содержащего генератор считывающих разверток, связанный с преоб разователями, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и скорости обработки исследуемых характеристик, устройство содержит калибратор напряжение — ток, коммутаторы вертикального и горизонтального

40 отклонений, кольцевой распределитель, дифференциатор и блок подсветки луча, причем вход калибратора связали со .вторым выходом генератора энергии, а выходы — со входами коммутаторов вертикального и горизонтального отклонений, выходы которых подключены ко входам соответствующих усилителей отклонений, управляющий выход переключателя характеристик подключен к соответствующим входам коммутаторов вертикального и горизонтального отклонений и ко входу дифференциатора, соединенного с одним из входов блока визуализации и считывания, третий выход генератора энергии связан через кольцевой распределитель с управляющими входами коммутаторов и с одним из входов блока подсветки луча, другой вход которого соединен с четвертым выходом генератора энергии, а выход — с одним из входов блока визуализации и считывания, 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, чтоб блок подсветки луча состоит из последовательно соединенных источника постоянного на пряжения, кнопки, триггера управления, переключателя, узла задержки, каскада разрешения и электронного ключа, причем один вход блока подсветки соединен со вторым контактом переключателя, а другой вход — со вторым входом электронного ключа, выход которого соединен с выходом блока подсветки.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного считывания нескольких характери стик электронного прибора и ввода их в электронную вычислительную машину, в блок электрического преобразования включены электронные ключи, каждый из которых связан своими входными зажимами с соответствующим выходом блока визуализации и считывания и с преобразователем предыдущего канала, а выходным зажимом — с преобразователем своего канала.