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Tastkopf zum Anschließen an Prüfstellen von
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logische Schaltkreise enthaltenden Steckbaugruppen Die Erfindung
bezieht sich auf einen Tastkopf zum Anschließen an Prüfstellen von logische Schaltkreise
enthaltenden Steckbaugruppen.
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Auf Leiterplatten mit gedruckten Leiterbahnen angeordnete logische
Schaltkreise werden zumindest nach der Fertigstellung als komplette Steckbaugruppe
auf ihre einwandfreie Funktion hin überprüft. Durch die Prüfung sollen während der
Herstellung aufgetretene Fehler schnell und einfach festgestellt werden.
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Es ist bereits ein Prüfverfahren für logische Schaltkreise bekannt,
bei dem wenigstens ein Eingang des Schaltkreises mit einem periodischen Signal beaufschlagt
wird, während an ausgewählten Stellen des Schaltkreises die auftretenden Signale
auf das Über- oder Unterschreiten vorgegebener Referenzpotentieleüberwacht werden.
Hierzu dient ein Prüfgerät, das eine Vergleicheschaltung enthält, dessen KingMngendie
ausgewählten Signale sowie Referenzsignale zugeführt werden (DT-OS 19 37 732).
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Wenn die Vergleichsschaltung einen Fehler feststellt, . i rd eine
Anzeigelampe illit Strc> versorgt Ilei einem anderen bekannten @rüfverfahren
werden di e ZU überprüfenden logischen Schaltungen Schaltungen in funktionell verschiedee
Abschnitte unterteilt, deren ordnungsgemäße Funktion durch die Messung von Gleich-,
Wechsel-bzw. Impulsspannungen an ausgewählten Stellen festgestell.twird. Die Spannungen
werden gegebenenfalls nach Verstärkung und Gleichrichtung Leuchtanzeigeelementen
zugeführt (DT-OS 24 09 280).
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Der Erfindung liegt dieAufgabe zugrunde, einen Tastkopf zum Anschließen
an Priifstellen von 1logische Schattkrei se enthaltenden Steckbaugruppen zu entwickeln,
der auc bei Signalen mit großer Anderungse schwindigkeit und großem Hub eine weitgehend
unverfälschte Weiterleitung an ein nicht unmittelbar neben der Steckbatigruppe angeordnetes
Auswertgerät ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein iiber eine
kurze, flexible Leitung an eine Priifstelle anschließbarer Eingang mit einem Verstärker
verbunden ist, der einen sehr hochohmigen Eingangswiderstand aufweist und zwischen
dem oberen und unteren Grenzpegel der zu priifenden logischen Signale im linearen
Aussteuerbereich arbeitet, und daß der Ausgangswiderstand des Verstärkers niederohmig
und an ein Koaxialkabel angepaßt ist, über das der Verstärker mit dem Eingang eines
Auswertgerätes verbunden ist, auf dessen maximal zulässigen Eingangsspannungshub
die Ausgangsspannung des Verstärkers zwischen dem oberen und unteren Grenzpegel
der zu prüfenden Signale abgestimmt ist. Der Verstärkungsfaktor kann bei etwa eins
liegen.
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Mit dieser Anordnung läßt sich der verfügbare Meßbereich des Auswertgeräts
für die abgegriffenen Prüfsignale voll ausnutzels Die Signale der logischen Schaltung
werden durch den Anschluß des Tastkopfs vernachlässigbar wenig belastet. Trotz der
Entfernung zwischen der Steckbaugruppe und dem Auswertgerät schützt die Anordnung
weiçhend vor Störspannungsbeeinflussung. Darüberhinaus eignet sich dieAnordnung
zur Speisung eines Auswertgeräts, das verschiedene Funktionen überwachen kann. Als
Auswertgerät wird vorzugsweise ein programmierbarer Zähler verwendet, mit dem wahlweise
die Periodendauer, die Frequenz, das Zeitintervall, die durchschnittliche Periodendauer,
das gemittelte Zeitintervall und Ereignisse der zugeführten Signale feststellbar
sind. Der Zähler ermöglicht eine sehr genaue Prüfung des jeweiligen Signals der
logischen Schaltung.
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Der Tastkopf besteht nur aus wenigen Bauelementen, die beispielsweise
integrierte Schaltungen umfassen.
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Dadurch ergibt sich ein kleines Volumen und ein geringes Gewicht.
Es können daher mehrere Tastköpfe in unmittelbarer Nähe derSteckbaugruppe vorhanden
sein, die sich nicht gegenseitig behindern. Während der Prüfung der einzelnen Signale
ist es Naher nicht erforderlich, daß die Tastkppfe bei verschiedenen Prüfschritten
umgruppiert werden müssen.
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Vorzugsweise weist der Verstärker eine obere Grenzfrequenz von mehr
als 25 NHz auf. Dadurch lassen sich Signale mit großen Flankensteilheiten weitgehend
unverzerrt an das Auswertgerät weiterleiten.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform wird dem Verstärker die Betriebsspannung
über ein jeweils eine Drosselspule und Kondensatoren aufweisendes Filter zugeführt.
Mit dieser Anordnung wird
der Einfluß von der Betriebsspannung überlagerten
Störspannungen unterdrückt. Gleichzeitig werden Rückwirkungen vom Verstärker auf
die Betriebsspannung vermieden. Schwingneigungen des Verstärkers werden dadurch
unterdrückt.
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Bei e ner gwinFtigs Au fiihrungsform 1 t v rs daß (leer eingang des
Verstärkers über Dioden an zur Begrenzung des Spannungshubs dienende Zenerdioden
angeschlossen ist. Die Anordnung schützt den Eingang des Verstärkers vor die Nennwerte
überschreitenden Spannungen.
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Vorzugsweise sind zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem Koaxialkabel
Abgleichwiderstände für den Eingangswiderstand des Auswertgeräts angeordnet. Die
Anordnung kann deshalb einfach und schnell an Auswertgeräte mit unterschiedlichen
Spannungshüben durch die Auswahl der entsprechenden Widerstände angepaßt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile
ergeben.
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Ein Tastkopf 1 zum Anschließen an Prüfstellen von nicht dargestellten
logischen Schaltungen ist mit einer kurzen Leitung 2 versehen, deren eines Ende
en einen Eingang 3 angeschlossen ist, während das andere Ende einen Anschlunhaken
4 trägt, über den die Leitung an einedPrüfstelle einer nicht gezeigten Steckbaugruppe
befestigt werden kann. Die Eingangsklemme 3, bei der es sich um eine Buchse handeln
kann, steht über einen Widerstand 5 und eine Drosselspule 6 mit dem Eingang eines
Verstärkers 7 in Verbindung. Der Verstärker 7 hat einen seht hochohmigen Eingangswiderstand,
der beispielsweise mindestens 10 10# beträgt. Zwischen der gemeinsamen Anschlußstelle
des Widerstands 5 und der Drosselspule 6 und dem Masseanschluß ist ein weiterer
Widerstand 8 angeordnet, der einen Wert von iMRoder mehr hat.
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Der widerstand 5 dient zur Abstimmung der am Verst@rkereingang ulässigen
maximalen Spannung auf den oberen und unteren Grenzpegel des zu prüfenden Signals.
Der Verstärker 7 arbeitet zwischen diesen Grenzpegeln im linearen Bereich. Sollen
TTL-Schaltungen geprüft werden, dann ist der Verstärker 7 für den Betrieb im linearen
Bereich der Kennlinie bei Eingangsspannungen ;il; der Klemme 3 zwischen 0 und 5,5
Volt ausgelegt.
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Der Verstärker 7 hat einen niedrigen Ausgangswiderstand, der an ein
Koaxialkabel 9 angepaßt ist. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers 7 und dem Eingang
10 des Koaxialkabels 9 sind Abgleichwiderstände 11 angeordnet. Hat das Koaxialkabel
z.B. eine Impedanz von 50 # ,dann ist der Ausgangswiderstand des Verstärkers 7 ebenfalls
auf 50 g eingestellt Der Verstärker 7 speist über die Widerstände 11 und das Koaxialkabel
9 den Eingang 12 eines Auswertgeräts 13.
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Die vom Verstärker 7 abgegebene Spannung ist auf die am Eingang 12
zulässige Spannung derart abgestimmt, daß bei dem oberen und unteren Grenzpegel
am Eingang 3 jeweils der obere bzw. untere zulässige Spannungapegel für das nllsofedgerät
13 auftritt. Die Spannungsanpassung kann durch entsprechendeWahl der A»$eichwiderstände
11 erzielt werden.
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Bei dem Auswertgerät 13 handelt es sich zweckmäßigerweise um einen
programmierbaren Zähler mit dem Frequenzen und Periodendauan gemessen werden können.
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Beispielsveise wird ein Zähler verwendet, mit dem neben der Frequenz
und derPeriodendauer noch mittlere Periodendauern, gemittelte Zeitintervalle und
Zeitintervalle und Ereignisse festgestellt werden können.
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Der programmierbare Zähler läßt sich durch einen Prozeßrechner nach
einen vorgeebenen Prüfprogramm steuern.
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Das Koaxialkabel 9 verbindet den Tastkopf 1 mit dem Auswertgerät 13,
das nicht in unmittelbarer Nähe der Prüfstelle der Baugruppe aufgestellt sein muß.
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Die zu prüfenden Signale werden vom Tastkopf 1 nur in einem nicht
ins Gewicht fallenden Umfang belastet.
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Der Verstärker speist die Signale nahezu unverzerrt in das Koaxialkabel
9 ein, das eine Beeinflussung durch Störspannungen weitgehend verhindert. Der verfügbare
Meßbereich für die Eingangsspannung des Auswertgeräts 13 wird durch die Spannungsanpassung
v 11 ausgenutzt.
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Da die Leitung 2 nur kurz ist, sind die auf sie eingekoppelten Störspannungen
vernachlässigbar klein. Die Leitung 2 ermöglicht die Auswahl einer beliebigen, auf
der nicht dargestellten Steckbaugruppe zugänglichen Pröfstelle. Der Tastkopf 1 befindet
sich am Rand dieser Steckbaugruppe. Es lassen sich deshalb an den Rändern der Steckbaugruppe
mehrere Tastköpfe 1 gruppieren, die jeweils an verschiedene Prüfstellen angeschlossen
sind.
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Die Enden dermit den verschiedenen Tastköpfen 1 verbundenen Koaxialkabel
9 können an einen Koaxialumschalter angeschlossen sein, dem das Auswertgerät 13
nachteschaltet ist. Mit einer derartigen Anordnung lassen sich zahlreiche Prüfstellen
in aufeinanderfolgenden Prüfabschnitten mit einem Auswertgerät 13 überwachen, ohne
daß nach der Prüfung jedes einzelnen Signals der Haken 4 gelöst und an einer neuen
Prüfstelle wieder befestigt werden muß.
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Der Verstärker 7 weist vorzugsweise eine
flrenzfrequenz
von mehr als 25 MHz, beispielsweise 100 MHz, auf. Dadurch werden binäre Signale
mit großer Flankensteilheit weitgehend verzerrungsfrei über den Verstärker 7 in
das Koaxialkabel 9 eingespeist. Dadurch können die Verzögerungszeiten und Anstiegs-
und Abfallzeiten der Signalflanken automatisch, d. h. über einen entsprechend programiierten
Rechner, gemessen werden. Dies ist insbesondere bei monostabilen Multivibratoren
von Bedeutung, da deren Verzögerungszeiten nicht durch eine Reduzierung der Frequenz
der zugeführten Prüfsignale beeinflußt werden kann.
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Der Tastkopf 1 weist zwei Betriebsspannungsanschlüsse 14 und 15 auf,
denen jeweils eine positive und eine negative Spannung zugeführt wird. Die Eingänge
14 und 15 sind je über eine Drosselspule 16,17 mit den entsprechenden Betriebsspannungsanschlüssen
des Operationsverstärkers 7 verbunden. Die beiden Anschlüsse der Drossel spulen
16 und 17 sindin gleicher Weise an Kondensatoren 18,18 gelegt, deren zweite Beläge
mit Massepotentialanschlüsseln in Verbindung stehen. Die Drosselspulen 16,17 bilden
mit den Kondensatoren 18,19 Filter, durch die auf die Eingänge 14,15 eingekoppelte
Störspannungen vom Verstärker 7 ferngehalten werden. Zugleich wird verhindert, daß
der Verstärker auf die Betriebsspannung zurückwirkt.
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Die Neigung zu Schwingungen läßt sich damit unterdrücken.
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Der Verstärker 7 enthält eine an gesonderte Arbeitswiderstände 20,21
angeschlossenusgangsstufe. Die Widerstände 20,21 sind zur Kurzschlußstrombegrenzung
vorgesehen. Der Tastkopf 1 hat somit einen kurzschlußfesten Ausgang.
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An die gemeinsame Anschlußstelle des Widerstands 5 und der Drosselspule
6 sind ferner zwei Dioden 22,23 je mit ihrer Anode oder Kathode angeschlossen. Die
Dioden 22,23 stehen jeweils mit Zenerdioden 24,25 in Verbindung, deren zweite Elektroden
an Nassepotential gelegt sind. In die beiden Zenerdioden
24,25
werden über Widerstände 26,27 von den Ausgängen der Drosselspulen 16,17 Ströme e
ngespeist, mit denen die Arbeitspunkte auf den Diodenkennlinien festgelegt werden.
Die Zenerdioden 24,25 schützen den Eingang des Verstärkers 7 vor zu hohen Spannungen.
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Der Tastkopf 1 enthält nur wenige Bauteile und kann daher raumsparend
und leicht ansgegildet sein.