Двухпороговый логический пробник

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскими

Социалистических

Республик (ii)822087

1

r:

"г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 11.0б.79 (21) 277810?/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.81. Бюллетень Мо 14

Дата опубликования описания 15. 04. 81 (51)M. Кд

G 01 R 31/02

Государственный комнтет

СССР во делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК б21.З74 (088.8) . 0 Ф. Кутаев, Ю.П. Каргалев, fO B. Рйанов-,--.

В.К. Петров и Е.Л. Ж льцсфа-с.. д

1 (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) ДВУХПОРОГОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИИ ПРОБНИК

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к средствам визуального контроля исправности цифровых логических устройств.

Известен логический пробник, содержащий буферный каскад, компараторы, формирователь, ключ, элемент.

И-HE и индикаторные лампы (1$ .

Недостатками этого пробника являются большая условность индикации и . невысокая достоверность получаемой информации.

Известен также двухпороговый логи.ческий пробник, содержащий входной узел, компаратор верхнего уровня сигнала, компаратор нижнего уровня сигнала, формирователи, ключ, элемент И-НЕ, одновибратор и тпи сигнальные .лампы Г2).

Недостатками этого устройства asляются невысокие достоверность и информативность индикации.

Цель изобретения — повышение достоверности и информативности индикации.

Гоставленная цель достигается тем, что в двухпороговый логический пробник, содержащий входной узел, вход которого соединен со входом устройства, компаратор верхнего уровня сигнала (КВУС), вход которого соединен с первым выходом входного узла, компаратор нижнего уровня сигнала (КНУС), вход которого соединен со вторым выходом входного узла, первый формирователь, второй формирователь, ключ, одновибратор индикации и элемент Й-НЕ, введен анализатор импульсов, статический регистр, шифратор, одновибратор анализа,сегментный индикатор, обостритель импульсов запуска, коммутатор, причем первый вход анализатора импульсов соединен с выходом компаратора верхнего уровня сигнала и первым входом коммутатора, второй вход анализатора импульсов соединен с выходом компаратора нижнего уровня сигнала и вторым входом коммутатора, первый и второй выходы анализатора импульсов соединены соответственно с третьим и четвертым входами коммутатора, остальные выходы анализатора импульсов, эа исключением третьего, соединены с первыми информационными входами статичесиого регистра, первые выходы которого соединены со .входами шифратора, первые выходы которого соединены с пятым входом коммутатора,вто-.

822087 рые выходы — с первыми сегментами сегментного индикатора, вторые сегменты которого соединены с выходами коммутатора, шестой вход которого соединен со вторым выходом статического регистра, а седьмой вход — со вторым информационным входом статического регистра, третьим выходом анализатора импульсов и первым контактом ключа, второй контакт кото- рого соединен со входом контролируе мого устройства, а переключающий кон10 такт — co входом обострителя импульсов запуска, выход которого соединен со входом одновибратора анализа, выход которого соединен со входом одновибратора индикации и входом 15 второго формирователя, выход которого соединен с третьим входом анализатора импульсов и входом записи статического регистра, вход установки в исходное состояние которого соединен с 20 выходом первого формирователя, вход которого соединен с выходом элемента

-И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом одновибратора индикации и восьмым входом коммутатора, а второй вход — с выходом одновибратора анализа.

На фиг. 1 представл"на блок-схема двухпорогового логического пробника; на фиг. 2 — эпюры напряжении на выходах соответствующих элементов по их номеру в блок-схеме;на фиг. 3 схематические изображения 7-, 9- и

16-сегментных индикаторов; на фиг. 4 — соответствие индицируемого изображения контролируемому сигналу для 7-сегментного индикатора; на фиг. 5 — пример реализации анализатора импульсов на базе триггеров для устройства с 7-сегментным индикатором и индикацией состояния контрог . 40 руемого сигнала в соответствии с фиг.4; на фиг. 6 — таблица кодировки шифратора; на фиг. 7 — схема комм,— татора для двухпорогового пробника на базе 7-сегментного индикатора при способе индикации согласно фиг.4.

В соответствии с фиг.1 в двухпороговый логический пробник, содержащий входной узел 1, вход которого соединен со входом 2 устройства, 50 компаратор верхнего уровня сигнала (КВУС) 3, вход которого соединен с первым выходом входного узла 1, компаратор нижнего уровня сигнала (КНУС) 4, вход которого соединен со вторым выходом входного узла, первый формирователь 5, второй формирователь 6, ключ 7, одновибратор 8 индикации и элемент И-HE 9, введены анализатор 10 импульсов, статический регистр 11, шифратор 12, одновиб- б0 ратор 13 анализа, сегментный индикатор 14, обостритель 15 импульсов запуска, коммутатор 16, причем вход

17 анализатора 10 импульсов соединен с выходом КВУС 3 и входом 18 $5 коммутатора 16, вход 19 анализатора

10 соединен с выходом КНУС 4 и входом 20 коммутатора 16, выходы 21 и

22 анализатора 10 импульсов соеди--, нены соответственно с входами 23 и

24 коммутатора 16, остальные выходы анализатора импульсов, за исключением выхода 25, соединены с первыми информационными входами 26=1....26=K статического регистра 11, выходы

27=1....27=K которого соединены со входами шифратора 12, выходы

28=1....28=К которого соединены с входами 29=1.....29=K коммутатора 16, выходы 30=1,30=2 — с выводами 31=1 и 31=2 сегментов сегментного индикатора 14, выводы 32=1...32=K других сегментов которого соединены с выходами 33=1....33=K коммутатора

16, вход 34 которого соединен с выходом 35 статического регистра 11, а вход 36 коммутатора 16 — с входом

37 статического регистра 11, выходом 25 анализатора 10 и первым кон" тактом ключа 7, второй контакт которого соединен со входом контролируемого устройства, а переключающий контакт — co входом обострителя 15 импульсов запуска, выход ко-.орого соединен со входом одновибратора 13 анализа, выход которого соединен со входом одновибратора 8 индикации и входом формирователя 6, выход которого соединен с входом 38 анализатора 10 импульсов и входом 39 записи статического регистра 11, вход 40 установки в исходное состояние которого соединен с выходом формирователя 5, вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ 9, первый вход которого соединен с выходом одновибрат>ра 8 индикации и входом 41 ком м татс ра 16, а второй вход — с выходом одновибратора 13 анализа .

Устройство функционирует следующим образом. (онтролируемый сигнал поступает на входной узел 1,содержащий раздели ельную цепь и два буферных каскадз, обеспечивающих высокое входное сопротивление схемы. С выходов буферных каскадов сигнал поступает на входы соответствующих компараторов. КВУС 3 обеспечивает формирование высокого уровня напряжения на выходе при превышении сигналом минимально допустимого верхнего уровня сигнала, а КНУС 4 — при уровне входного сигнала, меньше максимально допустимого нижнего уровня сигнала.

При высоком входном сопротивлении компараторов буферные каскады; во входном узле могут отсутствовать.

Выходные сигналы компараторов поступают на анализатор 10 импульсов, который фиксирует наличие и очередность перепадов этих сигналов. При появлении первого перепада на вы822087

5 !

Р

2D

30

50 ходе 25 анализатора 10 появляется сигнал 0>> . Для сохранения индицируемого изображения на время анализа после прихода первого перепада на выходе анализатора импульсов формируются сигналы 0 „ и 0< которые несут информацию о состоянии контролируемои схемы в момент, предшествующии первому фиксируемому перепаду, причем формируется сигнал

U (переключение,с высокого уровня), если первым пришел отрицательный перепад сигнала Ug,òoãäà как сигнал 0 (переключение контролируемой схемы с низкого уровня) фор-, мируется, если первым зафиксированположительный перепад сигнала О,, Фиксирование этих перепадов осуществляется передним фронтом сигнала

U >, Сигнал Ugg через размыкающий и переключающии контакты ключа 7 поступает на вход обострителя 15 импульсов запуска, формирующего узкий импульс U„, привяз -.нныи к переднему фронту сигнала 0 З .Импульс U r вызывает срабатывание одновибратора

13 анализа, формирующего импульс О». Заднии фронт импульса 0 5 запускает одновибратор 8 индикации, вырабатывающии импульс 08 длительностью, равной длйтельностн импульса U»

Длительность импульса Ug из условий удобства визуального наблюдения составляет .не менее 0,1 — 0,2 с. Из импульса U, второи формирователь

6 вырабатывает узкии импульс 06,ïå.редним фронтом привяв-:нный к заднему фронту импульса U, . Импульс Ug обеспечивает запись выходных сигналов анализатора 10 импульсов в статическии регистр 11 и сброс анализатора 10 импульсов в исходное состояние с задор;.;кой относительно фронта импульса U, из-за задержки вхо6 дящих в него элсментов.

Первый формирователь 5 при отсутствии импульса 0„ вырабатывает уз кий импульс 06 обнуления статическогс регистра 11, передний фронт которого привязан к заднему фронту импульса US.

Шифратор 12 преобразовывает в соответствии с принятой схемой выходные сигналы статического регистра

11 в сигналы возбуждения сигментов индикатора 14, причем сигналы возбуждения вертикальных сегментов поступают непосредственно на сегменты индикатора (на входы 31=1 и 32=2), а сигналы возбуждения горизонтальных сегментов индикатора поступают на коммутатор (на входы 29=1...29=К).

Коммутатор подключает к соответствующим горизонтальным сегментам (электродам) индикатора или выходные сигналы компараторов Uq u 04 при

025 H 0В, сигналы возбуждения с выхода шифратора 12 при наличии импульсор 0 и

U56. с выхода 35 регистра 11, или сигналы 0>q 0<< при наличии сигнала 0 6, причем сигнал промежуточ- ного уровня формируется коммутатором при одновременном отсутствии сигналов,и U .

При переключении ключа во второе положение характер работы устройства не изменяется за исключением того, что запуск одновибратора 13 анализа осуществляется от источника синхроимпульсов, в качестве которого удобно брать один из входных сигналов контролируемой схемы. Обостритель

15 импульсов запуска должен иметь высокий входной импеданс для исключения влияния цепи запуска пробника на параметры входного сигнала контролируемой схемы.

Для произвольного изменения времени анализа вход формирователя

6 должен подключаться к выходу одновибратора 13, формирующего импульс требуемой длительности,но меньшей длительности импульса Up с приходом импульса U.„- .Применение

7-сегментного индикатора в предложенном устройстве дает возможность индицировать до четырех перепадов контролируемого сигнала.

При использовании 9-сегментного индикатора можно дополнительно отображать расширение (обужение) импульса на выходе контролируемого устройства по сравнению с импульсом на ее входе. Схема с 16-сегментным индикатором на выходе позволила бы индицировать до шести первых перепадов контролируемого сигнала, а также, например, его расширение или обужение. Следует отметить взаимно однозначное соответствие и похожесть индицируемого изображения контролируемому сигналу для 7-сегментного индикатора (фиг.4). На фиг.5 представлен пример реализации анализатора

10 импульсов на базе триггеров для схемы с 7-сегментным индикатором и индикацией состояний контролируемого сигнала в соответствии с фиг.4.

Триггеры 42 и 43 устанавливаются в состояние "1" положительными перепадами выходных сигналов 0> и 04

КВУС и КНУС соответственно, тогда как триггеры 44 и 45 устанавливаются в единичное состояние отрицательными перепадами этих сигналов. Индексами

1 и 2 обозначены положительный и отрицательный. фронты выходного сигнала КВУС 3 соответственно, а индексами 3 и 4 — положительный и отрицательный фронты сигнала КНУС 4 соответственно. Триггеры 46-51 фиксируют очередность прихода фронтов сигналов КВУС 3 и КНУС 4. Двойной индекс напряжения, стоящий у выходного сигнала триггера,указывает,что триггер устанавливается в единичное состояние, если первым приходит фронт, чей ин822087 декс стоит первым. Триггер 52 устанавливается в единичное состояние, если контролируемый сигнал пересек . оба пороговых уровня в установленное время, определяемое длительностью импульсов на выходе формирователей

53 и 54. Выходной сигнал U,ä анализатора 10 импульсов формируется при появлении хотя бы одного перепада контролируемого сигнала, т.е. при появлении напряжений U4, Ug, U4, Ug на прямых выходах триггеров

42, 43, 44, 45.

На фиг. б и 7 представлены при,мерная таблица кодировки шифратора и примерная схема коммутатора соответственно для двухпорогового пробника на базе 7-сегментного индикатора при способе индикации согласно фиг.4, где позициями 55-75 обозначены варианты возможных изображений.на индикаторе. 20

Пробник может быть реализован в виде. компактной стержневой конструкции.

Повышение достоверности, надежности и информативности индикации в устройстве достигается введением анализатора импульсов, статического регистра, шифратора, коммутатора, одновибратора анализа; обострителя импульсов запуска вследствие увеличе- ЗО ния числа фиксируемых и анализируемых перепадов контролируемого сигнала; возможности привязки индицируемого сигнала с выхода контролируемой схемы к известному сигналу на ее входе;разделения времени анализа и времени индикации, что обеспечивает одинаковое время возбуждения сегментов и ее уверенное считывание; отображения на индикаторе как текущего, так и предшествующего состоя- 40 ния контролируемой схемы и переход между ними; снижения условности изображения и приближения его к реальному, привычному осциллографическому ; одновременной индикации 45 как полных, так и неполных перепадов; увеличения числа комбинаций индицируемых перепадов; исключения прерывистого характера индикации, являющегося одной из .причин утомляемости оператора.

Формула изобретения

5S

Двухпороговый логический пробник, содержащий входной узел, вход которого соединен со входом устройства, компаратор верхнего уровня сигнала, вход которого соединен с первым выходом входного узла, компа- ЬО ратор нижнего уровня сигнала, вход которого соединен со вторым выходом входного узла, первый формирователь, второй формирователь, ключ, одновибратор индикации и элемент И-НЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и информативности индикации, в него введены анализатор импульсов, статический регистр, шифратор, одновибратор анализа, сегментный индикатор, обостритель импульсов запуска, коммутатор, причем первый вход анализатора импульсов соединен с вы; ходом компаратора верхнего уровня сигнала и первым входом коммутатора, второй вход анализатора импульсов соединен с выходом компаратора нижнего уровня сигнала и вторым входом коммутатора, первый и второй выходы анализатора импульсов соединены соответственно с третьим и четвертым входами коммутатора, остальные выходы анализатора импульсов, эа исключением третьего, соединены с первыми информационными входами статического регистра, первые выходы которого соединены со входами шифратора, первые выходы которого соединены с пятым входом коммутатора, вторые выходы с первыми сегментами сегментного индикатора, вторые сегменты которого соединены с выходами коммутатора, шестой вход которого соединен со вторым выходом статического регистра, а седьмой вход — со вторым информационным входом статического регистра, третьим выходом анализатора импульсов и первым контактом ключа, второй контакт которого соединен со входом контролируемого устройства, а переключающий контакт — со входом обострителя импульсов запуска, выход которого соединен со входом .одновибратора анализа, выход которого соединен со входом одновибратора индикации и входом второго формирователя, выход которого соединен с третьим входом анализатора импульсов и входом записи статического регистра, вход установки в исходное состояние которого соединен с выходом первого формирователя, вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом одновибратора индикации и восьмым входом коммутатора, а второй вход с выходом одновибратора анализа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Приборы и системы управления, 1974, Р 12, с. 38, рис 1.

2. Патент США Р 4110687, кл. G 01 R 31/02, 29 ° 08.78.

822087

1 и, В д,, lE/ / l ИЮ П П ГР / /

Е / Е/ /С E+ Fl / / / Fl 7С /З/ р с U т

N о гало

Я ЯгЯ i a Яв )н)в

I и, гЯ/ Я ю / г) i/ / е )в /=//в

// / / ÑEtß Г/З7 Z SQC И

Я 7Ю 7/ 77 7J Л(7$

Рог. Ф о7

822087

3а. xOJHbie Сигналы шнфрап ора юг.

4 U«z

„„„„u„„!

Р=2

U„

0 1

1 0

0 0

0 0

1 0

0 0

У7 1

0 р

О 1.сР 1

1 0

f 0

1 1

0 1

1 1

1 1

0 f

60 а 1.! l

61 0

О 0

0 0

62 б о О

0 0

0 0

1 1

1 0

0 0

6« !

0 1

1 0

1 0

0 1

f 0

0 0

1 1

1 0

1 1

И 0

0 0

6У 0 а 0

О 1

3 1 о

71 0

0 f а о

1 О

0 О

0 О

1 1 а о

0 l

1 1

74 1

1 1

0 а и

Рггг.6

U«b Ъ«1

U«s

D>0

0 0 О п

0 1 1

Ьк03нРге сигналы шггфрд цра

822087

uz.

Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ. 1841/69

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

Составитель Г. Пешков

Редактор С. Тимохина Техред A.Савка Корректор Н. Швыдкая