УСТРОЙСТВО БЕСКОНТАКТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СОСТОЯНИЯ ЛОГИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА


©
1997г. М. А. Каевченко, С. А. Скачков, С. Б. Нижинскас

В настоящее время цифровые электронные устройства (ЦЭУ) находят все более широкое применение во всех областях науки и техники.

При эксплуатации сложных цифровых устройств возникает много проблем, одной из которых является контроль их исправности и диагностика.

В свою очередь эффективные контроль исправности и диагностика ЦЭУ практически невозможны без определения потенциалов на внутренних точках схемы. Большинство современных ЦЭУ строятся на основе электронных плат, которые с целью повышения надежности покрываются специальным лаком.

В таких ЦЭУ доступ к измерению потенциалов на внутренних точках схемы возможен либо путем разрушения лакового покрытия, что нежелательно, либо путем применения специальных электронных устройств, которые могут измерять потенциал токонесущего проводника не разрушая лакового покрытия. Второе направление более предпочтительно.

В данной работе предлагается такое устройство, которое без разрушения лакового покрытия имеет возможность определять логический потенциал ("0" или "1") на выходе логического элемента.

Структурная схема устройства для определения логического потенциала на выходе логического элемента представлена на рис. 1.

Измерительный узел состоит из стеклянной колбы, в которой размещены катод, анод, приемники. Сторона стеклянной колбы, противоположная стороне, прикладываемой при измерении потенциала на токонесущий проводник, покрыта лаком, поверх которого размещен проводник измерительного узла. В стеклянной колбе поддерживается вакуум.

Дифференциальный усилитель имеет проходную характеристику (рис. 2 ) и может быть построен на основе операционного усилителя.

Работа предлагаемого устройства заключается в следующем. Под действием напряжения +Ен, подаваемого на анод относительно катода, электроны двигаясь от катода к аноду, будут попадать на приемники, образуя токи Iпр1 и Iпр2.


Рис. 1

Рис. 2

Подбором величины сопротивления переменного резистора, на выходе дифференциального усилителя, выставляется напряжение близкое к нулю, подаваемое на пороговое устройство, которое имеет 3 выхода. "1", "0", "Н". Если напряжение с выхода дифференциального усилителя превысило порог +Епор, то на выходе "1" порогового устройства появляется напряжение, достаточное для инициирования на индикатор логической "1". Если напряжение с выхода дифференциального усилителя превысило напряжение -Eпор, то на выходе "0" порогового устройства появляется напряжение, достаточное для инициирования на индикаторе логического "0". Если напряжение с выхода дифференциального усилителя не превысило ни порог +Eпор, ни порог -Eпор, то с выхода "Н" порогового устройства выдается сигнал о том, что состояние логического элемента не определено. Характеристика порогового устройства имеет вид, представленный на рис. 3.


Рис. 3

При измерении логического состояния на выходе логического элемента оператор прикладывает измерительный узел к токонесущему проводнику, который имеет потенциал или логического "0", или логической "1". Одновременно на проводник измерительного узла подается потенциал (Е"0" + Е"1")/2. В случае, если потенциал токонесущего проводника больше, чем потенциал проводника измерительного узла, то ток Iпр1 будет больше, чем ток Iпр2. Индикатор отобразит информацию о том, что на выходе логического элемента логическая "1".

Если потенциал токонесущего проводника меньше, чем потенциал измерительного узла, то ток Iпр1 будет меньше, чем ток Iпр2. Индикатор отобразит информацию, что на выходе логического элемента логический "0". В случае, если напряжение на выходе логического элемента ни "0", ни "1", то на выходе ДУ будет напряжение по модулю больше, чем -Епор, но меньшее, чем +Епор. Индикатор отобразит информацию, что логическое состояние логического элемента не определено.

Увеличение (уменьшение) токов Iпр1 и Iпр2 зависит от разности потенциалов токонесущего проводника и проводника измерительного узла.

Достоинство устройства: определение логического состояния логического элемента без разрушения лакового покрытия.

Недостатки устройства: измерение напряжения на выходе логического элемента затруднено из-за больших погрешностей при различной толщине лакового покрытия.

Смоленская Военная академия ПВО СВ РФ

Поступила в редакцию 14.02.97.