SU1193609A1 - Устройство дл обнаружени и локализации коротких замыканий в электронных блоках - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ В ЭЛЕКТРОННЫХ БЛОКАХ, содержащее датчик ступенчато измен ющегос  тока, последовательно соединенные генератор и распределитель импульсов, , отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности и обеспечени  направленного поиска места короткого замыкани , в него / введены детектор-компаратор, триггер , блок совпадени , формирователь импульсов Тока, компаратор логического нул , выход которого соединен с первым входом блока совпадени , первый и второй выходы которого соединены с выходами устройства , первый выход распределител  импульсов через формирователь импульсов тока соединен с входом компаратора логического нул  и зондирукицим выходом устройства, второй выход распределител  импульсов соединен 9 с вторым входом блока совпадени , третий и четвертый входы которого соединены соответственно с пр мым и инверсным выходами триггера, вход сброса которого соединен с входом распределител  импульсов, а установочный вход - через детектор-компаратор с датчиком ступенчато измен СО СО О) ющегос  тока. о Ф

Description

2. Устройство по П.1, о т л и - чающеес  тем, что блок совпадени  содержит три элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены с первым и вторым выходами блока совпадени , первый и второ входы которого через третий элемент И соединены с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым входами блока совпадени  соответственно.

.3, Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что блок совпадени  содержит два элемента И, два элемента ИЛИ, два делител  частоты , выходы которых соединены с первым и вторым выходами блока совпадени , счетные входы делителей частоты соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых соединены с первым входом блока совпадени , второй вход которого соединен с инверсными входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с входами сброса первого и второго делителей частоты , вторые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами второго и первого элементов И, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым входами блока совпадени  соответственно .

4. Устройство по П.1, отличающеес  тем, что формирователь импульсов тока выполнен на транзисторе, база которого через конденсатор соединена с входом формировател  импульсов тока, выход которого через переменный резистор соединен с коллектором транзистора, база которого соединена через резистор с шиной питани  и эмиттером транзистора .

1

Изобретение относитс  к цифровой и импульсной технике и предназначено дл  использовани  в системах контрол  и диагностики логических блоков.

Цель изобретени  - повышение достоверности за счет возможности однозначного обнаружени  факта короткого замыкани  в выходной цепи микросхемы и обеспечение направленного поиска места короткого замыкани .

На-фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока совпадени , варианты исполнени ; на фиг. 3 - схема формировател  импуль- сов тока; на фиг. 4 - схемы, по сн ющие способ использовани  устройства; на фиг. 5 - временные диаграммы работы устройства, блок совпадени  в котором выполнен по фиг.2а; на фиг.6- временные диаграммы работы устройства , блок совпадени  в котором выполнен по фиг,2S.

Устройство содержит генератор 1 , первый выход 2 распредетгтел  3 им- пульсов, формирователь 4 импульсов тока, компаратор 5 логического нул , первый вход 6 блока 7 совпадени , второй выход 8 распределител  3 импульсов , второй вход 9 блока 7 совпадени , пр мой выход 10 триггера 11 датчик 12 ступенчато, измен ющегос  тока, детектор-компаратор 13, вход 14 сброса триггера 11, третий вход 15 блока 7 совпадени , вход 16 установки триггера, четвертый вход 17 блока 7 совпадени , инверсньй выход 18 триггера II, первый выход 19 устройства, второй выход устройства 2QJзондирующий выход 21 устройства; выход датчика 12 ступенчато измен ющегос  тока соединен с входом детектора-компаратора 1 3, вьгход которого Соединен с входом I6 триггера 11, вход 14 сброса которого соединен с входом распредели-. тел  3 импульсов и выходом генератора 1, выход 2 распределител  3 иьтпульсов соединен с входом формировател  4 импульсов тока, выход которого соединен с входом компаратора 5 логического нул  и зондирующим выходом 21 устройства, выход компаратора 5 соединен с входом 6 блока 7 совпадени , вход 9 которого соединен с выходом 8 распределител  3 им3

пульсов, входы 15 и 17- блока 7 совпадени  соединены соответственно с выходами 10 и 18 триггера П.

Блок 7 совпадени  (фиг.2а содержит первый элемент И 22, второй элемент И 23, третий элемент И 24, Выход третьего элемента И 24 соединён с первыми входами первого и второго элементов. И 22 и 23, вторые входьг которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока 7 совпадени .

, Блок 7 совпадени , изображенный на фиг.2 б , содержит первый элемент И 22, второй элемент И 23, первый элемент ИЛИ 25, второй элемент ИЛИ 26, счетный вход 27 первого делител  28 частоты, счетный вход 29 второго делител  30 частоты, вход 31 сброса первого делител  28 частоты, вход 32 сброса второго делител  30 частоты. Выходы элементов И 22 и 23 соединены соответственно. с входом 27 и 29 делителей 28 и 30 частоты, входы 31 и 32. сброса которых соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ 25 и 26, инверсные входы которых соединены с первым входом блока 7 совпадени , второй и третий входы которого соедине- ны с входами первого элемента И 22, второй вход элемента И 23 соединен с четвертым входом блока совпадени , а первый вход - с первым входом пер вого элемента И 22.

Формирователь импульса тока(г.З содержит транзистор 33, конденсатор 34, переменный резистор 35, ре- эистор 36.

Датчик 12 ступенчато измен ющегос  тока может быть выполнен, например , в виде катушки с П-образным ферритовым сердечником, возле зазора которого помещаетс  исследуемый проводник. Датчик преобразует перепады тока в этом проводнике в импульсы напр жени  на выводах катушки по- лoжитeльнoJЙ либо отрицательной пол рности . Величина и пол рность этих импульсов зависит как от величины и крутизны перепадов тока в проводнике так и от пол рности этих переп.адов и ориентации датчика 12 ступенчато измен ющегос  тока относительно направлени  тока в исследуемом проводнике .

Нумераци  диаграмм на фиг.5 и 6 соответствует номерам элементов на фиг.1 и 2.

93609

Примем, что испытьшаемый блок выполнен на ТТЛ-схемах ( хот  сказанное справедливо и дл  ИМС других технологий }.

5 Формирователь 4 импульсов тока преобразует посто нный сигнал либо положительный перепад на входе в Обрыв , а отрицательный перепад на входе в положительный импульс напр жени  пилообразной формы с крутым передним фронтом и с пологим задним фронтом. При логической единице на входном конденсаторе 34 (фиг.З) транзистор 33 заперт и на выходе формиро-

5 вател  4 импульсов тока Обрыв. При по влении логического нул  на разр женном входном конденсаторе 34 на базе транзистора 33 по вл етс  низкий потенциал и транзистор 33 открываетс . На выходе формировател  4 импульсов тока по вл етс  положительный потенциал. Конденсатор 34 начинает зар жатьс  по экспоненциальному закону током через резистор

5 транзистор 33 начинает запиратьс , формиру  задний пологий фронт Импульса . По вление логической единища не отпираеттранзистора- 33, конденсатор 34 разр жаетс . Крутизна заднего фронта определ етс  величинами ем0 кости конденсатора 34 и посто нного сопротивлени  резистора 36. Этот импульс не измен ет состо ни  логической единицы в точке испытываемо- . го блока, к которой подсоединен зон- .дирующий выход 2I устройства, а в случае логического нул  в эту .точку 1будет втекать не измен ющий ее логического состо ни  импульс тока пилообразной формы, величина кото0 рого оп{)едел етс  величиной переменного резистора 35.

Детектор-компаратор 13, который может быть вьтолнен, например, на микросхеме К554САЗ, выдает сиг5 нал только в том случае, если на его вход пришел сигнал положительной пол рности , величина которого выше определенного порога. Величина этого порога выбрана такой, что детектор-

0 компаратор 13 не выдел ет сигнала от датчика 12 ступенчато измен ющегос  тока при пологом фронте импульса тока в исследуемом проводнике от формировател  4 импульсов тока. Благодар  такой форме зондирующего импульса тока наличие сигнала на выхо ,де детектора-компаратора 13 в момент прохождени  по проводнику зондирующего импульса тока означает наличие в этом проводнике тока определенного направлени  (при соответствующей ориентации датчика 12 ступенчато из мен ющегос  тока относительно предполагаемого направлени  тока в исследуемом пров.однике jt Отсутствие сигиалов на выходе детектора-компа- 13 в момент прохождени  зондирующего импульса означает отсутст вие в исследуемом проводнике импуль са тока предполагаемого направлени  либо отсутствие импульса тока вообще , . . Изложим в общем виде способ обна ружени  и локализации коротких замы каний, реализованный в предлагаемом устройстве. На фиг.4 о изображена не закрроченна  выходна  цепь вентил  37 и путь зондирующего импульса то- ка от зондирующего выхода 21 устройства (обозначен 38 ) на выход oi- крытого исследуемого вентил  37. Датчик 12 ступенчато измен ющегос  тока обозначен 39. . Внутренние узлы испытьшаемого бл ка переключаютс  под действием стимулирующих сигналов, которые могут либо поступать от испытательной установки , либо  вл тьс  рабочими сигналами системы, частью которой  вл етс  испытьшаемый блок. Короткое замыкание на выходе вен тил  37 (фиг.45и в)про вл етс  тол ко при попытке данного вентил  37 установитьс  в закрытое состо ние (логической единицы ), когда закороченный с ним другой вентиль 41 находитс  в открытом состо нии (логического нул  ). В этом случае зондирующий импульс тока от формировател  4 импульсов тока при подсоединении зондирующего выхода 21 устрой ства к любой точке выходной цепи вентил  37 будет проходить на выход вентил  41. Дл  обнаружени  короткого замыкани  необходимо установить датчик 12ступенчато измен ющегос  тока не посредственно на выход (на вывод микросхемы ) исследуемого на коротко замыкание вентил  37 и сориентирова датчик так,чтобы детектор-компарато 13мог реагировать на втекающий в вентиль 37 зондирукнций импульс тока Подсоедин ют зондирующий выход 25 устройства к любой точке выходной цепи вентил  37. Отсутствие прохожд ни  зондирующего импульса тока через вьгоод микросхемы, соответствующий выходу вентил  37, при логическом нуле в цепи зтого выхода означает наличие короткого замыкани  (фиг.4.Б). Дл  локализации места короткого замыкани  необходимо установить зондирующий выход 21 уст15ойства непосредственно на вывод микросхемы, соответствующий выходу вентил  37, в выходной ,цепи которого обнаружено короткое замыкание. Путем исследовани  выходной цепи вентил  37 датчиком 12 ступенчато измен ющегос  тока определ ют участок выходной цепи вентил  37, по которому протекают зондирующие импульсы тока. Этот участок заключен между выходом вентил  37 и точкой короткого замыкани (точка 40, фиг.4в). Датчик 12 ступенчато измен ющегос  тока должен быть сориентирован так, чтобы детекторкомпаратор 13 мог реагировать на про- текающие по проводнику зондирующие импульсы тока. Рассмотрим работу устройства, когда блок 7 совпадени  реализован по схеме, приведенной на фиг.2а. В этом случае испытьгоаемый блок должен быть синхронизирован с работой генератора 1, т.е. моменты возможного изменени  сигналов в испытываемом блоке должны совпадать с импульсами генератора I (диаграммы, фиг.5 ). Этот вариант в основном используетс  при отладке блоков на испытательных установках , когда легко осуществить синхронизацию, иницииру  вьщачу очередного испытательного набора импульсом генератора 1. На первом выходе 2 распределител  3 импульсов по вл етс  задержанный относительно положительного импульса генератора I отрицательный импульс . Этот импульс поступает на вход формировател  4 импульсов тока, на выходе которого по вл етс  импульс пилообразной формы. Диаграммы на фиг.5 соответствуют ситуации, изображенной на фиг.46, причем сплошные линии роответствуют наличию короткого замыкани , а пунктирные - его отсутствию . Короткое замыкание несколько поднимает уровень логического нуд  вентил  37. На выходе датчика 12 ступенчато измен ющегос  тока от каждого перепада тока в выход- ной цепи вентил  37 по вл ютс  положительные и отрицательные импульсы

7

(в том числе и от передних фронтов зондирующих импульсов тока ). От каждого положительного импульса, превышающего определенный порог, поступающего на вход детектора-гкомпара- тора 13, последний вьщает импульс, который устанавливает в единичное состо ние триггер 11, предварительно сбрасываемый импульсами генератора 1. Так как задний фронт импульса генератора 1 поступает на, вход триггера 11 позже импульса, посту- пившего на вход 16 установки триг- гера 11 от детектора-компаратора 13

при переклн5чении логических сигналов испытываемого блока, то триггер 11 к моменту по влени  импульса на первом выходе 2 распределител  3 импульсов остаетс  в сброшенном состо нии и реагирует только на пЬохождение зондирующих импульсов тока

При логическом нуле на зондирующем выходе 21 устройства компаратор 5 логического нул  выдает единицу, котора  поступает на первый вход ; элемента И 24, и положительный импульс на втором выходе 8 распределител  3 импульсов, сдвинутый относительно импульса на перво 1 выходе 2 распределител  3 импульсов, поступает на первые входы элементов И 22. и 2,3.

При единице в триггере 11 этот импульс проходит на первый выход 19 устройства, инфициру  наличие прохождени  зондирующих импульсов то ка ожидаемого направлени , а при нуле в триггере 1 1. импульс проходит на второй выход 20 устройства, индициру  отсутствие прохождени  зондирующих импульсов тока ожидаемого направлени .

При отсутствии короткого замыкани  импульсы по вл ютс  только на первом выходе 19 устройства, а при наличии короткого замыкани  в выходной цепи вентил  37 импульсы будут также и на втором выходе 20 устройства.

Дл  поиска места короткого замыкани  устанавливаетс  ситуаци , изображенна  на фиг,4в, и при .установке датчика 12 ступенчато измен ющегос  тока вне участка от выхода вентил  37 до топологически первой от выхода вентил  37 точки 40 короткого замыкани , импульсы будут только на втором выходе 20 устройства , а при установке датчика 12 сту36098

пенчато измен н цегос  тока на участке от выхода вентил  37 до точки 40 импульсы будут также и на первом выходе 19 устройства.

Рассмотрим работу устройства при выполнении блока совпадени  на схеме фиг.2 Б. В этом случае работа генератора 1 не синхронизирована с работой испытываемого блока ( диаграммы фиг.6 ). Этот вариант предназначен дл  отладки блоков в составе работающих систем. Дл  этого необходимо прин ть спегщальные меры, чтобы импульсы детектора-компаратора 13,

5 вьфабатывающиес  от переключений рабочих токов и по вл ющиес  в любом месте временной диаграммы, не вли ли на анализ прохождени  зондирующих импульсов тока,

0 Частота генератора I должна более чем втрое превьшать частоту переключени  сигналов в испытываемом блоке . Коэффициенты делени  первого 28 и второго 30 делител  частоты блока

5 7 совпадени  равны трем. В этом случае , после сброса или нулевого состо ни  положительный сигнал на выходах делителей по вл етс  по приходу двух импульсов на их счетнь1е входы, а по

0 приходу третьего импульса дели-, тели переход т в нулевое состо ние. Отличие в работе этого варианта от предыдущего заключаетс  только в рабо.те блока 7 совпадени . Логическа  единица на выходе компаратора 5 логического нул  поступает на инверсные первые входы первого элемента ИЛИ 25 и второго элемента ИЛИ 26 и разрешает работу блока 7

1 совпадени , снима  сигнал сброса с первого 28 и второго 30 делителей частоты. При логической единице на зондирук цем выходе 21 устройства на выходе компаратора 5 логического г нул  по вл етс  ноль, который через первый элемент ИЛИ 25 и второй элемент . ИЛИ 26 сбрасывает первый 28 и второй 30 делители частоты и удерживает их в нулевом состо нии.

Положительный импульс на втором выходе 8 распределител  3 импульсов поступает на первые входы первого 22 и второго 23 элементов И, При едэгнице в триггере 11 этот импульс поступает через первый элемент И 22 на счетньй вход первого делител  28 частоты и через второй элемент ИЛИ 26 на вход сброса второго делител  30 частоты, который устанавливаетс  в

нулевое состо ние, а на выходе первого делител  28 ча.стоты после прихода второго импульса-на его счетный вход по вл етс  единичный сигнал , индицирующий Наличие прохождени  в исследуемом проводнике зондирующих импульсов тока ожидаемого направлени . При нуле в триггере 11 импульс с вт орого выхода 8 распределител  3 импульсов через второй элемент И 23 проходит- на счетный вход второго делител  30 частоты и через первый элемент ИЛИ 25 сбрасывает пер(вый делитель 28 частоты. На выходе второго делител  30 частоты после прихода второго импульса на его счетный вход по вл етс  единич- ньй сигиал, индицирующий отсутствие прохождени  зондирующих, импульсов тока ожидаемого направлени .

Таким образом, дл  по влени  единичного сигнала на выходах устройства необходимо, чтобы к моменту по влени  импульсов на втором выходе 8 распр,еделител  3 импульсов триггер 11 находилс  в одном и том же состо нии как минимум два раза подр д. Если за один раз триггер 11 установилс  в единичное состо ние о

9360910

переключени  рабочих токов в точке подсоединени  зондирующего выхода 21 устройства, то прошедший через первый элемент И 22 первый импульс

5 с второго выхода 8 распределител  3 импульсов еще не вызовет по влени  единичного сигнала на выходе первого делител  28 частоты.

Если же в следующем такте триггер I1 останетс  в нулевом состо нии ( отсутствие прохождени  зондирующих импульсов тока ожидаемого направлени  ), то импульс с второго выхода 8 распределител  3 им-

15 пульсов сбросит первый делитель 28 частоты в нулевое состо ние и на его выходе не по витс  единичный сигнал. Если в этом такте триггер 11 также установитс  в единичное состо ние

20 (уже от прохождени  зондирующих импульсов тока), то на выходе первого делител  28 частоты по витс  единичный сигнал, верно индицирующий прохождение зондирующего .импульса

25 тока.

Использование устройства дл  обнаружени  короткого замыкани  и локализации его места в данном случае

аналогично описанному вьше. гНН

0Vi

лиги

 

J3

35

Фиг.З

I/

а

--If

(/

лЛ

I. Il

4Hrf --.

LJy

Г

Г-1

L-J F

38

/

J5

w

-ЧТL .J

(ftf2.

Claims (4)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ В ЭЛЕКТРОННЫХ БЛОКАХ, содержащее датчик ступенчато изменяющегося тока, последовательно соединенные генератор и распределитель импульсов, , отличающееся тем, что, обеспечения направленного поиска места короткого замыкания, в него введены детектор—компаратор, триггер, блок совпадения, формирователь импульсов тока, компаратор логического нуля, выход которого соединен с первым входом блока совпадения, первый и второй выходы которого соединены с выходами устройства, первый выход распределителя импульсов через формирователь импульсов тока соединен с входом компаратора логического нуля и зондирующим выходом устройства, второй выход распределителя импульсов соединен с вторым входом блока совпадения, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, вход сброса которого соединен с входом распределителя импульсов, а установочный вход — через детектор—компаратор с датчиком ступенчато изменя— целью повышения достоверности и ющегося тока.

Фиг.1

1 193609

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок совпадения содержит три элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены с первым и вторым выходами блока совпадения, первый и второй входы которого через третий элемент И соединены с первыми входами первого й второго элементов И, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым входами блока совпадения соответственно.

.

3. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что блок совпадения содержит два элемента И, два элемента ИЛИ, два делителя частоты, выходы которых соединены с первым и вторым выходами блока совпадения, счетные входы делителей частоты соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых соединены с первым входом блока совпадения, вто рой вход которого соединен с инверсными входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с входами сброса первого и второго делителей частоты, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами второго и первого элементов И, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым входами блока совпадения соответственно .

4. Устройство по п.1, о т л и — чающееся тем, что формирователь импульсов тока выполнен на транзисторе, база которого через конденсатор соединена с входом формирователя импульсов тока, выход которого через переменный резистор соединен с коллектором транзистора, база которого соединена через резистор с шиной питания и эмиттером транзистора.