DE1591223A1 - Automatisch arbeitendes Pruefgeraet fuer elektronische Schaltkreise - Google Patents

Description

Automatisch arbeitendes Prüfgerät für elektronische Schaltkreise

Die Erfindung betrifft ein automatisch arbeitendes Prüfgerät für elektronische Schaltkreise, insbesondere für Stromkreise von Schaltkarten, deren Kontaktanschlüsse in einer Aufnahme des Prüfgerätes mit den beim normalen Betrieb der Schaltkarte gegebenen, äußeren elektrischen Bedingungen beaufschlagt werden.

Neuerdings werden Halbleiter-Schaltkreise, die in verschiedener Bauweise hergestellt sein können, häufig auf einsteckbaren Schaltkarten untergebracht. Dies trifft insbesondere für Anlagen zur Datenverarbeitung zu. Leitungen für Eingangssignale, Stromversorgungsleitungen, Ausgangsleitungen und dergleichen werden bei diesen Schaltkarten an Kontakte geführt, die sich an einer Seite der Karte befinden.

Die automatieche oder halbautomatische Prüfung derartig aul Karten montierter

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Schaltkreise ist allgemein bekannt. Bei den hierfür bisher verwendeten bekannten Prüfgeräten jedoch wurde jeder Anschluß im. Prüfgerät, der für die Aufnahme eines bestimmten Anschlusses der zu prüfenden Karte bestimmt war, durch Schalttafeln oder automatische Umschaltungen mit jeweils ausgewählten Generatoren für Vorspannungen und Signale verbunden. Soweit bekannt, übernahmen diese Generatoren jeweils nur eine Funktion. Somit erforderte jede Kartenart · notwendigerweise ihre eigene Schalttafel oder ihren Schaltmechanismus, um die Kontakte der Karte an die entsprechenden Signalgeber-, Last- oder Versorgungsspannungen anzuschließen. Außerdem war bei den bisher bekannten Geräten für jede Schaltungsfamilie ein anderer Signalgeber erforderlich und gelegentlich sqgar mehrere Signalgeber für die Prüfung derselben Schaltungsfamilie. Mit der Anzahl der Schaltungen auf einer Karte wuchs auch die Anzahl der pro Karte erforderlichen Kontakte. All das führte zu sehr umfangreichen Prüfgeräten. Mit dem Näherrücken der Herstellung von vollintegrierten Schaltkreisen wachsen auch die mit der Kontaktzahl zusammenhängenden Probleme.

Bei einigen der erwähnten älteren Prüfgeräte führte die Verwendung jeweils einer Schaltung zur Erzeugung einer relativ begrenzten und unbeweglichen Prüfbedingung dazu, daß eine große Anzahl derartiger Schaltungen verwendet werden mußte. Somit nahmen auch die Schaltungen welche die Prüfbedingungen erzeugten, einen beträchtlichen Raum ein. In Fällen, in denen eine größere Automation des Gerätes erwünscht war, wurde die Einbeziehung einer entsprechenden Schalteinrichtung in das Prüfgerät notwendig, wodurch wiederum ein großer Platzbedarf

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erforderlich wurde. Dadurch ergab sich wiederum ein weiteres Problem. So ist es z. B. in den meisten Fällen erwünscht, wenn nicht gar notwendig, die Stromkreise, die die Bedingungen simulieren, direkt neben der zu prüfenden Schaltkarte anzuordnen. Andernfalls werden die Verbindungen zwischen den simulierenden Schaltungen und den zu prüfenden Karten übermäßig lang. Das Anlegen von
Versorgungsströmen, Signalen und Lasten über lange Leitungen bringt wiederum Probleme der Zuverlässigkeit mit sich, besonders im Hochfrequenzgebiet. Hier spielen auch Probleme eine Rolle, die mit Ubertragungsleitungen zusammenhängen.

Wenn die Schalterausrüstung zwischen den die Prüfbedingungen simulierenden
Kreisen und der zu prüfenden Karte zuviel Raum einnimmt, wird es physikalisch unmöglich, diese Kreise direkt neben der zu prüfenden Karte anzuordnen. Zur
Lösung dieses Raumproblems werden sehr oft von Hand auszutauschende Schalttafeln verwendet, wobei für jede Kartentype eine Schalttafel gebraucht wird. Zu dem Problem der physikalischen Größe der Stromversorgungsteile für die Simulierkreise kommt noch das Problem der Erzeugung der Prüfsignale unmittelbar neben der zu prüfenden Karte.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein anpassungsfähiges und genau arbeitendes Prüfgerät zu erstellen, das mit relativ einfachen Mitteln die verschiedenen Eingang s signale, Belastungen und Bezugs spannungen auf die zu prüfenden Schaltkreise aufbringt.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer einzigen Schaltung, die, z. B. unter Computer steuerung, so programmiert ist, daß an jedem Kontakt der zu prüfenden Karten jede gewünschte Bedingung simuliert werden kann. Für jeden Kartenkontakt wird dabei eine derartige Schaltung benutzt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestellt darin, eine flexible Prüfschaltung anzugeben, die so programmiert werden kann, daß die gewünschte Prüfbedingung bei einer Reihe von verschiedenen Spannungen simuliert werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, für das Prüfgerät eine Signalgeber schaltung anzugeben, bei der programmgesteuerte positive und negative Spannungen mittels eines Verriegelungsumschalters mit kurzen Schaltzeiten wahlweise auf mindestens einen Stromverstärker gegeben werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, in einem Prüfgerät eine regelbare Stromversorgung zu schaffen, die eine bestimmte Spannung an eine, sowohl von der Stromerzeugung als auch vom Spannungsregler entfernte Ausgangsklemme liefert.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Stromerzeuger der beschriebenen Art anzugeben, der eine extrem kurze Erholungszeit beim Abfallen der Ausgangsspannung durch das Auftreten eines hohen Laststromes aufweist.

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Das Prüfgerät gemäß der Erfindung wird gebildet durch eine der Anzahl der Kontaktanschlüsse entsprechende und mit dem entsprechenden Kontaktanschluß jeweils verbindbare Anzahl von Prüf generator en, die zur Erzeugung der äußeren elektrischen Prüfbedingungen unter Programmsteuerung mittels von in einen Computer eingegebener Nennwerte jeweils wahlweise als Signalgeber, Last oder Stromversorgung wirksam werden.

Mit der Verwendung einer Mehrfunktionsschaltung zur Erzeugung von Prüfbedingungen, wie sie in der Erfindung vorgeschlagen wird, erübrigen sich umfangreiche Schalttafeln und Schalteranordnungen. Für die Prüfung aller Arten von Karten ist nur eine einzige Aufnahme vorgesehen. Jedem Kontakt dieser Aufnahme ist eine Simulations schaltung zugeordnet, die durch einfache Schaltmittel mit ihm verbunden werden kann. Die Anordnung der Simulationskreise dicht neben der zu prüfenden Karte wird jetzt nur noch durch die physikalische Größe der Simulationskreise begrenzt.

Die die Prüfbedingungen erzeugenden Prüfgeneratoren werden gemäß der Erfindung jeweils gebildet aus zwei symmetrisch angeordneten Stromversorgungsschaltungen, jeweils bestehend aus einem Arbeitsverstärker mit einem nachgeschalteten, eine bestimmte, wählbare Aus gangs spannung erzeugenden Stromverstärker, und aus einem, selektiv steuerbaren Stromsummierungskreis, der mit dem Eingang des Arbeitsverstärkers verbunden ist, sowie aus steuerbaren Schaltern, die einen Ausgang eines Stromverstärkers zur Erzeugung der Prüf-

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bedingung als Stromquelle direkt mit dem Generatorausgang und zur Erzeugung der Prüfbedingung als Signalgeber oder Last über weitere, ebenfalls symmetrisch angeordnete Mittel mit dem Generatorausgang verbinden.

Gemäß der Erfindung weisen die Stromversorgungsschaltkreise jeweils eine vom Ausgang des Stromverstärkers auf den Eingang des Arbeitsverstärkers zurückwirkende Rückkopplung auf und die Stromverstärker der Stromversorgungsschaltkreise sind jeweils mit zwei, auf verschiedenen Potentialen liegenden Versorgung s an Schlüssen verbunden.

Die Stromversorgungsschaltkreise können an ihrem Ausgang eine positive oder negative Spannung abgeben. Dabei ist der Ausgang eines der Stromversorgungsschaltkreise jeweils positiver als der andere. Einer der beiden Stromversorgungsschaltkreise kann so programmiert sein, daß verschiedene Potentiale zwischen + 12 V und -12 V wahlweise an einen Anschlußkontakt gelegt werden können. Die Versorgungsschaltkreise können an eine zu prüfende Karte Strom liefern oder Strom von der Karte aufnehmen, wobei die Polarität der Ausgangs spannung keine Rolle spielt. Ein Versorgungskreis ist mit "positive Versorgung¹¹ gekennzeichnet, wenn er an die zu prüfende Karte einen stärkeren Strom abgejjben kann, als er aufnehmen kann. In ähnlicher Weise kann ein anderer Schaltkreis mit der Bezeichnung "negative Versorgung" einen stärkeren Strom aufnehmen als er abgeben kann.

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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des erfindungs gemäß en Prüfgerätes besteht darin, daß die zur Erzeugung der Prüfbedingung als Signalgeber oder als Last bei einer wählbaren Spannung den Stromversorgungskreisen nachschaltbaren Mittel jeweils gebildet werden durch zwei mit dem Ausgang des Stromverstärkers verbundene Emitterfolger entgegengesetzter Leitungsart in Kaskadenschaltung und durch eine, mit den Ausgängen der Emitterfolger verbundene Stromquelle, die zur Erzielung eines vorgegebenen Stromflusses aus einem mit seinem Ausgang mit dem Ausgang der Emitterfolger und mit seinem Eingang mit einer gemeinsamen, selektiv steuerbaren Stromquelle verbundenen Verstärker in Basisschaltung besteht. Dabei sind in vorteilhafter Weise Schaltmittel vorgesehen, welche die Eingänge der Signalgeber-La'st-Schaltkreise wahlweise mit dem ersten oder dem zweiten Stromversorgungsschaltkreis verbinden, und es sind weitere, selektiv steuerbare Mittel vorgesehen, die den Generatorausgang mit einem der Schaltungsausgänge verbinden und dabei die gewünschte Prüfbedingung erzeugen, die einem bestimmten Potential· Signalimpulsen bei verschiedenen Spannungen oder einem Laststrom bei gegebener Spannung entspricht.

Das erfindungsgemäße Prüfgerät ist ferner in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß die zur Verbindung der Eingänge der Signalgeber-Last-Schaltkreise mit den Stromversorgungsschaltkreisen vorgesehenen, einen schnell schaltenden Verriegelungsschalter darstellenden Schaltmittel gebildet werden durch einen Transistorschalter, dessen Emitter und Kollektor von den Potentialen der Versorgungsschaltkreise beeinflußt werden, und dessen Kollektor mit den Eingängen der kaskaden-

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gekoppelten Emitterfolger verbunden ist, und durch eine Tunneldiode, die parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistor schalters angeordnet ist, um den Schalter im Bereich hoher und niedriger Spannung zu betätigen, sowie durch Mittel zur Umschaltung der Tunneldiode zwischen den Bereichen hoher und niedriger Spannung.

Die Ausgänge der Stromversorgungsschaltkreise sind somit mit den Eingängen von zwei stromverstärkenden Emitterfolgern verbunden und zwar über einen Spannungsschalter, der eine Tunneldiode mit "schwimmendem Umschaltpunkt", d. h. mit nicht auf einem bestimmten Potential liegenden Umschaltpunkt enthält. Die Ausgänge der Stromverstärker können dann wahlweise über Relaiskontakte mit dem entsprechenden Anschluß in der Aufnahme verbunden werden.

Mit jedem Stromverstärker ist ein zugeordneter Generator verbindbar, dessen Ein- oder Ausschaltung programmiert werden kann. Die Ausgangespannungen der Verstärker sind durch die Programmierung der Potentiale der Stromversorgung bestimmt. Die Ums ehalt-Tunneldiode leitet bei ihrer Betätigung einmal den Ausgang der einen Stromversorgung und dann den Ausgang der anderen Stromversorgung auf die Stromverstärker und erzeugt so den oberen und unteren Pegel der EingangsSignale für den zu prüfenden Stromkreis. Unter dieser programmierten Bedingung arbeitet der Stromkreis als positiver oder negativer Signalgeber, je nachdem, welcher Stromverstärker und Generator ausgewählt wird.

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Diese als positiver oder negativer Signalgeber arbeitenden Schaltungen sind ähnlich programmiert, wenn sie als positive oder negative Laststromkreise für die zu prüfende Karte wirken. Wenn jedoch ein Generator und Stromverstärker als Lastkreis benutzt wird, wird der Stromverstärker so programmiert, daß er die an der Aufnahme vorhandene Spannung auf einen ausgewählten Höchst- oder Mindestwert begrenzt. Der wirksame Generator wird so programmiert, daß er als konstante Stromquelle oder Stromaufnahme arbeitet. Zwischen die zu prüfende Schaltkarte und die Last wird in diesem Falle eine Diode geschaltet, um einen Stromfluß mit positiver Polarität zu verhindern. Der Stromverstärker ist so programmiert, daß die Diode vorwärts oder rückwärts vorgespannt ist, je nach dem logischen Zustand des Ausganges der zu prüfenden Karte,

An dieser Stelle sollen die Ausdrücke "Signalgeber", "Last", "positiver und negativer Signalgeber" und "positive und negative Last" geklärt werden. Grundsätzlich kann man sagen, daß die Schaltung als Signalgeber arbeitet, wenn sie logische Eingangs signale an die zu prüfende Karte abgibt und umgekehrt, daß sie als Last arbeitet, wenn sie eine Stromquelle oder eine Stromaufnahme darstellt. Ein Signalgeber muß in der Lage sein, einen konstanten Spannungspegel mit einem Strom von bestimmter Polarität an die zu prüfende Karte abzugeben. Außerdem muß er eine programmierte Stromhöhe entgegengesetzter Polarität aufnehmen können. Andererseits erzeugt eine Last einen konstanten Strom einer vorgeschriebenen Polarität nur, wenn sie mit der zu prüfenden Karte verbunden ist. Liegt diese Lastbedingung vor, so wirkt das programmierte Potential am Ausgang des Strom -

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Verstärkers als Begrenzer für den höchsten oder niedrigsten Spannungspegel den die zu prüfende Karte entwickeln kann.

Als weiteres Beispiel sei ein negativer Signalgeber genannt, der einen Stromfluß aus der zu prüfenden Karte verursacht, wenn der Signalgeber an seinem niedrigsten Wert angelangt ist, und umgekehrt wird ein programmierter Stromwert vom. Signalgeber an den zu prüfenden Stromkreis geliefert, wenn der Eingangspegel des negativen Signals auf seinem positivsten Wert angekommen ist.

Eine positive Last ist der programmierte Wert eines Stromes, der von der zu prüfenden Karte zur Last fließt. Eine negative Last ist der programmierte Wert eines Stromes, der von der Last zu der zu prüfenden Karte fließt.

Die Universal schaltung leitet auch Erdpotential oder die simulierte Bedingung eines unterbrochenen Stromkreises über relaisgesteuerte Kontakte an die zu prüfende Karte. Infolgedessen brauchen die angegebenen Schaltkreise nicht wirksam zu werden, um diese Bedingung zu simulieren.

Die stromverstärkenden Emitterfolger müssen über einen weiten Bereich der Eingangssignale betriebsfähig sein, z. B. von -12 V bis +12 V. Außerdem müssen diese Verstärker zeitweise von einem Eingangspotential auf ein anderes Eingangspotential mit hohen Geschwindigkeiten, beispielsweise mit Übergangszeiten von 10 η see, umgeschaltet werden. Wenn die Kollektoren der Emitterfolger mit einer

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konstanten Spannung gespeist würden, würden sich die Verluste innerhalb der Emitterfolger weitgehend mit der Eingangs spannung ändern. Unter solchen Bedingungen, in denen die Basis-Kollektor-Spannung und der Strombedarf am Signalgeberausgang relativ hoch sind, würde ein übermäßiger Stromverbrauch auftreten. Dieser große Stromverbrauch würde die Verwendung von Transistoren mit höherer Leistung erfordern. Transistoren, die sich großen Stromstärken anpassen können, haben jedoch eine relativ niedrige Schaltgeschwindigkeit, wenn nicht äußerst teure Anlagen verwendet werden. Zur Vermeidung von unnötigen Kosten werden stromverstärkende Emitterfolger verwendet, bei denen sich die Stromversorgung des Kollektors in Abhängigkeit von der Eingangs spannung ändert, so daß die Spannungsunterschiede zwischen Basis und Kollektor auf ein Minimum, reduziert werden.

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Die Erfindung wird anhand eines durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen:

Fig. la und Ib das Blockschaltbild des als Ausführungsbeispiel gewählten,

erfindungsgemäßen Prüfgeräts,

Fig. 2 die Anordnung der Figuren la und Ib zueinander,

Fig. 3 und 4 die Schaltbilder für die Stromkreise der verwendeten,

summierbaren Stromquellen,

Fig. 5a und 5b in schematischer Darstellung die Stromversorgungs-,

Signalgeber- und Lastschaltungen,

Fig. 6 die Anordnung der Figuren 5a und 5b zueinander und

Fig. 7 und 8 Teile von elektronischen Schaltkarten, die mit dem er

findungsgemäßen Gerät geprüft werden.

Das in den Figuren la und Ib dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Prüfgeräts enthält eine Reihe von die einzelnen P rüfbe dingung en erzeugenden Generatoren 1-1 bis 1-n mit den Anschlüssen 2-1 bis 2-n. Die Anschlüsse 2-1 bis 2-n sind mit den entsprechenden Kontaktanschlüssen 3-1 bis 3-n einer elektronischen Schaltkarte 4 verbunden. Die Prüfgeneratoren 1-1 bis 1-n sind an die Steuereinrichtung 5 angeschlossen, die ihrerseits über den Adapter 7 mit der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung 6 (im folgenden Zentraleinheit genannt)

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verbunden ist. Jeder der Kontaktanschlüsse 2-1 bis 2-n kann wahlweise über die Widerstände 12-1 bis 12-n, den Vielfachschalter 9 und den Analog-Digital-Wandler 8 mit der Zentraleinheit verbunden werden. An die Steuereinrichtung 5 ist der automatische Kartentransport 10 und der Drucker 11 zur Fehleranalyse angeschlossen. Die Transporteinrichtung 10 enthält eine zum Einsetzen und Herausnehmen der Schaltkarten geeignete Aufnahme mit den Anschlüssen 2-1 bis 2-n.

Wenn eine Reihe von gleichartigen Schaltkarten 4 zur Prüfung in die Kartentraneporteinrichtung eingesetzt wird, so wird in den Hauptspeicher der Zentraleinheit ein spezielle für diese Kartentype bestimmtes Programm eingegeben. Die Zentraleinheit 6 bewirkt daraufhin die Gesamteinstellung des Prüfgerätes, wobei die Steuereinrichtung 5 jeden der Prüf generatoren 1-1 bj.s 1-n so schaltet, daß er die zum Prüfen der betreffenden Kartenart erforderliche Bedingung erzeugt. Nachdem die Steuereinrichtung die Anfangseinstellungen der Prüfgeneratoren vorgenommen hat, wird durch den Vielfachschalter 9 nacheinander jede der Klemmen 2-1 bis 2-n mit dem Analog-Digital-Wandler 8 verbunden. Die Potentiale an den Klemmen 2-1 bis 2-n werden in Digitalform umgewandelt und über die Steuereinrichtung 5 der Zentraleinheit 6 zugeführt. Die Zentraleinheit vergleichtf die Digitalsignale mit den vorgeschriebenen Werten und ermittelt so die richtige Einstellung aller Anschlüsse 2-1 bis 2-n.

Ergibt sich eine geringfügige Ungenauigkeit in der Einstellung eines der Anschlüsse 2-1 bis 2-n, so wird durch die Zentraleinheit über die Steuereinrichtung 5 der

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entsprechende Prüfgenerator solange nachgestellt, bis an der Ausgangsklemme die genaue Spannung anliegt.

Nach Beendigung der Anfangseinstellung aller Prüfgeneratoren auf die gewünschten Prüfbedingungen wird die erste zu prüfende Schaltkarte 4 automatisch der Aufnahme zugeführt und mit den Anschlüssen 2-1 bis 2-n verbunden. Sobald sich die Karte 4 in der Prüfstellung befindet, wird unter Steuerung der Zentraleinheit eine Reihe von Prüfungen durchgeführt. Die Prüfphase besteht aus abwechselndem Lesen und Schreiben unter Programmsteuerung. Während jeder Schreiboperation werden die Prüfgeneratoren 1-1 bis 1-n nach Bedarf in der Weise angesteuert, daß sie an den Klemmen 2-1 bis 2-n die gewünschten Prüfbedingungen erzeugen. Während jeder Leseoperation wird an der zu prüfenden Schaltkarte eine Prüfung durchgeführt und das Prüfergebnis über den Vielfachschalter 9, den Analog-Digital-Wandler 8 und die Steuereinrichtung 5 der Zentraleinheit zugeführt. Für jede zu prüfende Karte sind normalerweise mehrere Prüfungen notwendig. Für jede derartige Prüfung werden die erforderlichen Bedingungen ale Signalgeber, Last, Stromversorgung, Erde und unterbrochener Stromkreis auf die entsprechenden Kartenanschlüsse 3-1 bis 3-n gegeben und die Ergebnisse einer jeden Prüfung werden von der Zentraleinheit überprüft. Vorzugsweise stellen die angelegten Prüfbedingungen den ungünstigsten Fall dar. Die Prüfergebnisse werden von den Klemmen 2-1 bis 2-n abgenommen und über den Vielfachschalter, den Analog-Digital-Wandler und die Steuereinrichtung der Zentraleinheit zugeführt. Die Zentraleinheit vergleicht die Prüfergebnisee mit den gespeicherten vorgeschriebenen Werten für die Schaltkreise.

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Die Zentraleinheit läßt die Prüfungen der Reihe nach weiterlaufen, bis alle für eine gegebene Schaltkarte vorgeschriebenen Prüfungen abgeschlossen sind. Werden keine Fehler entdeckt, so wird die Karte automatisch aus der Aufnahme herausgenommen und durch den Transportmechanismus 10 in eine Ablage für einwandfreie Karten transportiert. Wenn die Schaltkarte 4 eine oder mehrere Prüfungen nicht bestanden hat, analysiert die Zentraleinheit die Fehler und läßt den Drucker 11 zur Lokalisierung der möglichen Störungsursachen Angaben der Fehleranalyse herausdrucken. Jede fehlerhafte Karte wird durch den Transportmechanismus automatisch an einer anderen Stelle abgelegt.

Jedesmal, wenn eine andere Kartenart geprüft werden soll, muß der Zentraleinheit ein neues, dieser Kartenart entsprechendes Programm eingegeben werden. Nach Eingabe des neuen Programmes beginnt die Zentraleinheit zuerst wieder mit der Einstellung aller Prüfgeneratoren bevor die Prüfung der Karten des neuen Typs durchgeführt wird.

Die Prüfgeneratoren 1-1 bis 1-n sind unter sich gleichartig. Es genügt daher, den Generator 1-1 im einzelnen zu beschreiben. Der Generator 1-1 enthält zwei Energiequellen 20 und 21, die über die Zentraleinheit und die Steuereinrichtung 5 so programmierbar sind, daß sie an ihren Ausgängen 22 und 23 in einem weiten Bereich zwischen positiven und negativen Grenzen liegende Spannungen erzeugen.

Die Programmierung erfolgt so, daß der Ausgang 22 immer positiver ist als der Ausgang 23, um ein richtiges Arbeiten der nachgeschaltoten polaritätsempfind-

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lichen Halbleiterschaltkreise sicherzustellen, und um zufällige Beschädigungen zu verhindern. Die Energiequelle 20 besitzt die positiven und negativen Versorgung sanschlüs se 25 und 26, die über den Stromverstärker 30 mit dem Ausgang verbunden sind. Die Spannung am Ausgang 22 wird auf einem ausgewählten Wert im Bereich der positiven und negativen Pegel der Programmsteuerung gehalten. Hierzu dienen der Stromverstärker 30 und der Strom summierung skr eis 31, der ■ den Eingang für den Arbeitsverstärker 32 bildet. Der Ausgang des Arbeitsverstärkers 32 ist über den Strombegrenzungswiderstand 33 und das Koaxialkabel 34 mit dem Eingang des Stromverstärkers 30 verbunden. Die Rückkopplung vom Ausgang des Verstärkers 30 auf den Eingang des Arbeitsverstärkers 32 erfolgt über das Koaxialkabel 35 und den Rückkopplungswiderstand 36 .

Die Impedanz des Koaxialkabels 35 ist durch den Widerstand 37 und den Kondensator 38 auf die gewünschte Hochfrequenz abgestimmt. Zur Sicherstellung der Stabilität des Stromkreises ist der Arbeitsverstärker 32 durch die aus dem Widerstand 40 und dem Kondensator 41 gebildete einstufige Rückkopplungsschleife überbrückt.

Sowohl die Polarität als auch die Höhe der Spannung am Ausgang 22 werden von der Polarität und dem Wert des Stromes bestimmt, der vom Stromsummierungsschaltkreis 31 an den Eingang 42 des Arbeitsverstärkers 32 geliefert wird. Dieser Stromkreis, der später noch im einzelnen beschrieben wird, enthält Mittel zur Erzeugung eines konstanten Stromes, dessen Höhe in diskreten Schritten von ungefähr 23 mA verändert werden kann. Dadurch wird am Ausgang 22 eine feste

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Spannung erzeugt, deren Höhe in diskreten Schritten von ungefähr 25 mV verändert werden kann. Außerdem kann der Stromsummierungsschaltkreis 31 wahlweise an die positive Versorgungsklemme 43 oder die negative Versorgungsklemme 44 angeschlossen werden, wodurch die Spannung am Ausgang 22 positiv oder negativ wird.

Die Energiequelle 21 ist der Energiequelle 20 ähnlich. Sie enthält die Versorgungsklemmen 50 und 51, den Stromverstärker 52, die Koaxialkabel 53 und 54, den A rbeitsver stärker 55, den Rückkopplung s wider stand 56, den Strombegrenzerwiderstand 57, den Begrenzungswiderstand 58 und den Kondensator 59, die aus dem Widerstand 60 und dem Kondensator 61 bestehende einstufige Rückkopplungsschleife und den Stromsummierungsschaltkreis 62.

Zwischen die Ausgänge der Arbeitsverstärker 32 und 55 ist die Zener-Diode 63 angeordnet, um den gewünschten positiven Höchstwert von beispielsweise 15 V zu begrenzen, um den der Ausgang des Verstärkers 32 über dem Ausgang des Verstärkers 55 liegen kann. Außerdem verhindert die Zener diode, daß der Ausgang des Verstärkers 55 um mehr als 0, 7 V positiver werden kann, als der Ausgang des Verstärkers 32. Falls die Zener-Diode entweder in den Bereich niedriger Impedanz oder hoher Leitfähigkeit kommt, begrenzen die Widerstände 33 und den Strom zwischen den Verstärkern auf einen Wert, der eine Beschädigung der Verstärker verhindert.

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Die Energiequellen 20 und 21 weisen bei Änderungen der Spannung an den Ausgängen 22 und 23 eine schnelle Erholungszeit auf. Derartige Änderungen der Ausgangsspannung treten auf, wenn die Energiequelle 20 oder 21 zur Stromversorgung einer zu prüfenden Karte benutzt wird, und die Karte an die Kontakte 2-1 bis 2-n angeschlossen wild. Ein plötzlicher Anstieg des Stromes, der zu oder von der zu prüfenden Karte fließt, führt zu eir^-.xl momentane.! Spannungsabfall an den Ausgängen 22 oder 23, je nach dem, ob die E^r :rgiequelle 20 oder 21 verwendet wird. „♦*·**

Wenn man die durch die Versorguiigsanschlüsse 25, 26 bzw. 50, 51 und die Spannungsregler (Verstärker 30, 32, 52 und 55) gebildeten Energiequellen dicht an die Ausgänge 22 und 23 und an die zu prüfenden Karten legen könnte, wären kurze Erholungszeiten für die Ausgangsspannung mit einer auf herkömmliche Art geregelten Energiequelle ohne weiteres sicherzustellen.

Infolge des Platzbedarfs des in Fig. Ib dargestellten Teils der Prüfgeneratoren 1-1 bis 1-n müssen jedoch die Verstärker (z. B. 32 und 55) und die durch die Anschlüsse 25, 26, 50 und 51 repräsentierten Energiequellen in einem beträchtlichen Abstand von den Ausgängen angeordnet werden. Bei einer Ausführungsform des beschriebenen Geräts sind die Kabel 34, 35, 5 3 und 54 ungefähr 3 m und die Kabel der Energiequellen ungefähr 1,5 m lang.

Bei einer Hochgeschwindigkeitsprüfung muß die Erholungszeit der Energiequellen jedoch sehr kurz sein. In der erfindungsgemäßen Anordnung sind zur Erzielung

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einer schnellen Erholung der Energiequellen 20 und 21 die Stromverstärker 30 und 52 direkt neben der zu prüfenden Karte angeordnet. Außerdem, ist eine mehrstufige Rückkopplungsschleife für die Verstärker 32 und 55 vorgesehen, die sich vom Ausgang der Verstärker 30 und 52 über die Kabel 35 und 54 bis zum Eingang der Verstärker 32 und 55 erstreckt.

Zwischen den Ausgängen 22 und 23 ist der Spannungsverriegelungs schalter 70 angeordnet. Die Funktion des Schalters 70 besteht darin, dem positiven Signalgeber-Last-Schaltkreis 7 1 und dem negativen Signalgeber-Last-Schaltkreis 72 die Spannung am Ausgang 22 aufzuprägen oder umgekehrt, den Ausgang 23 mit den Schaltkreisen 71 und 72 zu verbinden. Wenn der Prüfgenerator 1-1 als Signalgeber benutzt wird, bilden die an den Ausgängen 22 und 23 anliegenden Spannungen die oberen und unteren Grenzwerte des logischen Eingangs für einen bestimmten Eingangskontakt der zu prüfenden Karte, wenn diese Spannungen auf den ausgewählten Signalgeber gelegt werden. Der Schalter 70 wird durch Signale des Leitungserregers 73, der über die Steuereinrichtung 5 von der Zentraleinheit gesteuert wird, so umgeschaltet, daß der Ausgang 22 oder der Ausgang 23 mit seinem Ausgang verbunden wird.

Für die Signalgeber-Last-Schaltkreise 71 und 72 sind die geregelten Energieversorgung seinrichtungen 80 und 81 vorgesehen. Die Versorgungseinrichtung 80 bringt jeden der Signalgeber-Last-Schaltkreise auf eine Spannung, deren Wert demjenigen am Ausgang 22 zuzüglich eines festen Wertes (z. B. 6 V) entspricht.

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Die Versorgungseinrichtung 81 gibt eine Spannung an die Schaltungen 71 und 72 ab, deren Wert demjenigen am Ausgang 23 abzüglich eines festen Wertes (z. B. 6 V) entspricht. Die Versorgungseinrichtungen 80 und 81 haben die Aufgabe, in den Schaltkreisen 71 und 72 eine hohe Schaltgeschwindigkeit bei niedrigen Kosten und möglichst geringen Verlusten zu ermöglichen.

Die beiden Signalgeber-Last-Schaltkreise 71 und 72 sind an die Stromquelle 82 angeschlossen, die über die Steuereinrichtung 5 von der Zentraleinheit so programmiert ist, daß jeder gewünschte Wert zwischen 1 mA und 100 raA in Abständen von 1 mA eingestellt werden kann. Die Stromquelle 82 wird abwechselnd an die positive bzw. die negative Versorgungsklemme 83 oder 84 angeschlossen. Wenn der Schaltkreis 82 an die Klemme 83 angeschlossen ist, liefert er Strom an den Kreis 72, bei Anschluß an die Klemme 84 nimmt er Strom aus dem Kreis '71 auf.

Der relaisbetätigte Kontaktsatz 90 verbindet wahlweise die Anschlußklemme 2-1 mit demjenigen Teil des Prüf generators 1-1, der die gewünschte Prüfbedingung erzeugt. Insbesondere kann dieser Kontakt die Klemme 2-1 wahlweise mit Erdpotential, mit einem unterbrochenen Stromkreis, mit dem positiven oder negativen Ausgang 22 oder 23 und mit den Schaltkreisen 71 und 72, die beide als Signalgeber oder Last arbeiten können, verbinden. Der Kontaktsatz 90 bleibt in demselben Zustand, wenn der Prüfgenerator als positive oder negative Last arbeitet, da die positive oder negative Funktion von der Polarität der Versorgungsklemmen

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und 84 bestimmt wird, an welche die Stromquelle 82 angeschlossen ist. Der Kontaktsatz 90 wird von dem Relaisauswahl schalter 91 gesteuert, der seinerseits über die Steuereinrichtung 5 von der Zentraleinheit gesteuert wird.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Stromsummierungs schaltkreise 31. Der Stromsummierungs schaltkreis 62 ist mit der Schaltung 31 identisch.

Die Funktion der Stromsummierungs schaltkreise 31 und 62 mit den zugehörigen Arbeitsverstärkern 32 und 55 und den Stromverstärkern 30 und 52 besteht, wie erwähnt,darin, an die Ausgänge 22 und 23 die durch Programmsteuerung vorherbestimmten Ströme zu liefern. Dabei bestimmen Höhe und Polarität der in den Schaltungen 31 und 62 erzeugten und an die Eingänge der Arbeitsverstärker 32 und 55 gelegten Ströme Höhe und Polarität der Spannungen an den Ausgängen 22 und 23.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Schaltkreise 31 und 62 wahlweise so steuerbar, daß sie positive oder negative Ströme erzeugen können, die sich in Schritten von ungefähr 23 üA innerhalb eines absoluten Bereiches von ungefähr 23a A bis ungefähr 12 mA verändern lassen. Dadurch erzeugen die Arbeit ever stärker positive oder negative Spannungen, die sich in einem absoluten Bereich von 25 mV bis ungefähr 12, 8 V in Abstufungen von jeweils 25 mV verändern lassen. Die Arbeiteverstärker 32 und 55 bewirken eine Polumkehrung vom Eingang zum Auegang. Wenn sie an ihren Eingängen über die Schaltkreise 31 und

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62 negative Ströme erhalten, sind die Spannungen an den Ausgängen 22 und 23 positiv. Wenn die Eingangs ströme positiv sind, ist die Ausgangs spannung negativ.

Der Schaltkreis 31 besteht aus zehn, unabhängig voneinander gesteuerten Schaltkreisen 100-1 bis 100-10, von denen in Fig. 3 zwei dargestellt sind. Jeder dieser Schaltkreise ist unter Programmsteuerung wahlweise erregbar und erzeugt einen anderen bestimmten Ausgangs strom jeder Polarität.

Die Schaltung 100-1 enthält einen steuerbaren Siliziumgleichrichter 101-1, der je nach Vorhandensein der logischen Eingangs signale, die die Zentraleinheit über die Steuereinrichtung 5 an der Und-Schaltung 102-1 abgibt, wahlweise angeschaltet oder gesperrt ist. Der Ausgang des Gleichrichters ist mit der Basis des Transistor schaltverstärker s 103-1 verbunden. Die in diesem Verstärker verwendete Transistorart zeichnet sich durch einen extrem niedrigen Spannungsabfall zwischen Emitter und Kollektor im Sättigungszustand aus. Die Steuerung erfolgt durch ein Eingangssignal, durch das die Basis-Kollektor-Strecke in Durchlaßrichtung polarisiert wird. Die Kathode des Gleichrichters 101-1 ist gemeinsam mit den Kathoden der anderen Gleichrichter an die positive Spannungsquelle 104 angeschlossen, die normalerweise die Gleichrichter im nichtleitenden Zustand hält. Wenn die Gleichrichter durch Eingangs signale an ihren Steuerelektroden für den Durchlaß vorbereitet werden sollen, wird über den Transistorschalter 105 eine negative Spannung an die Anschlußklemme 106 gelegt. Der Transistor 105 bleibt bis zur Sperrung der Gleichrichter im EIN-Zustand.

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Wenn der Gleichrichter 101-1 leitend ist, wird die negative Spannung an der Klemme 106 über den Transistor 105 und den Gleichrichter 101-1 an die Basis des Verstärkertransistors 103-1 gelegt. Diese negative Spannung reicht aus, um den Transistor 103-1 in die Sättigung zu bringen, ohne Rücksicht auf die am Kollektor angelegte Vorspannung. Der Kollektor wird positiv oder negativ vorgespannt, je nachdem, ob die Klemme 43 oder die Klemme 44 über die Kontakte 112 des Relais 113 mit ihm verbunden ist. Das Relais 113 wird unter Programmsteuerung, abhängig von der an der Klemme 22 der Stromversorgung 20 gewünschten Polarität, wahlweise erregt.

Die Schaltkreise 100-10 und 100-1 sind identisch mit Ausnahme der Präzisionswiderstände 120-1 und 120-10 in den Emitterkreisen der Transistoren 103-1 und 103-10. Für einander entsprechende Bauteile in den Schaltungen 100-1 und 100-10 gelten dieselben Bezugszeichen, lediglich mit anderen Unternummern. Wenn sich der Transistor 103-1 im leitenden Zustand befindet, erzeugt der Präzisionswiderstand 120-1 einen Strom mit einem absoluten Wert von ungefähr 23 U A (= 3 V/l28 kOhm). Dieser Strom ist positiv oder negativ, je nachdem, welche der Anschlußklemmen 43 oder 44 mit dem Kollektor des Transistors 103-1 verbunden ist. Ebenso erzeugt der Präzisionswiderstand 120-10, wenn der Transistor 103-10 erregt ist, einen positiven oder negativen Strom von 12 mA (= 3 V/250 Ohm).

Die Werte der den Widerständen 120-1 und 120-10 entsprechenden Widerstände in den nicht dargestellten Schaltkreisen 100-2 bis 100-9 sind jeweils halb so groß

Docket EN 9-66-014 009852/ OA 58

wie der Wert des entsprechenden Widerstandes im Schaltkreis mit der nächstniedrigen Unternummer.

In Fig. 4 ist die Stromquelle 82 dargestellt, die, wie erwähnt, in Verbindung mit den Schaltkreisen 71 und 72 so programmiert ist, daß die Ströme zwischen 1 mA und 100 mA in Abstufungen von 1 mA erzeugt. Die Polarität dieser Ströme wird durch Programmsteuerung ausgewählt.

Die Stromquelle 82 enthält den Schaltkreis 130 zur Polaritätswahl und eine Reihe von Schaltkreisen 131-1 bis 131-7 zur Strompegelwahl, von denen nur drei dargestellt sind. Der Schaltkreis 130 enthält das Relais 132, bei dessen Erregung der bewegliche Kontakt 136 des Kontaktsatzes 133 mit der positiven oder der negativen Anschlußklemme 83 bzw. 84 verbunden wird.

Die Schaltkreise 131-1 bis 131-7 enthalten die Relais 140-1 bis 140-7 mit den Kontakten 141-1 bis 141-7. Jeder dieser Kontakte schließt einen Gleichstromkreis von der Versorgungsklemme 83 oder 84 über den entsprechenden Präzisionswiderstand (z. B. 142-1), der mindestens einen Teil des gewählten Ausgangsstromes von der ,Stromquelle 82 liefert. Jeder der Widerstände 142-1 bis 142-7 hat den doppelten Wert des entsprechenden Widerstandes mit der nächst niedrigen Unternummer, von 527 Ohm für den Widerstand 142-1 bis 33, 7 k Ohm für den Widerstand 142-7. Der Widerstand 142-1 erzeugt einen Strom von 64 mA, der Widerstand 142-7 von 1 mA. Die Ansteuerung von einem oder mehreren der Relais

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- 25 140-1 bis 140-7 ergibt die gewünschte Höhe des Ausgangs stromes.

Der Zustand des die Polarität be stimmenden Relais 132 wird durch den steuerbaren Siliziumgleichrichter 143 bestimmt, der seinerseits wieder durch die logische Eingangs-Und-Schaltung 144 gesteuert wird. Die Kathode des Gleichrichters 143 ist mit dem Kollektor des normalerweise leitenden Transistorverstärkers 145 verbunden. Dieser Transistor legt die Kathode des Gleichrichters 143 auf Erdpotential. Wenn in diesem Falle positive Signale an die Eingänge der Und-Schaltung 144 gelangen, wird der Gleichrichter 143 auf Durchlaß geschaltet und im leitenden Zustand verriegelt. Wenn der Gleichrichter leitend ist, erregt er auch das Relais 132. Zur Sperrung des Gleichrichters 143 wird der Transistor

145 abgeschaltet. Dadurch gelangt eine positive Löschspannung vom Anschluß

146 auf die Kathode des Gleichrichters.

Die Erregerkreise für die Relais 140-1 bis 140-7 entsprechen demjenigen für das Relais 132. Sie werden daher nicht im einzelnen beschrieben.

Im folgenden wir unter Bezugnahme auf die Fig. 5a und 5b die Kombination von positiv und negativ gepolter Stromversorgung, positiver und negativer Signalgebung, sowie positiv und negativ gepolter Lastschaltung im einzelnen beschrieben. Wie erwähnt, enthält diese Schaltung die Stromverstärker 30 und 52, die die Endstufen der Energiequellen 20 und 21 bilden, den Schalter 70, die Signalgeber-Last-Schaltkreise 71 und 72, die Energiequellen 80 und 81 und den Kontaktsatz 90.

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Docket EN 9-66-014

Der Stromverstärker 30 besteht aus einer Stromverstärkungsstufe mit hohem Verstärkung s gr ad und im wesentlichen einheitlicher Spannungsverstärkung. Er enthält die Transistoren 160 und 161, die durch Verbindung des Kollektors des zweiten Transistors mit dem Emitter des ersten Transistors einen negativen Rückkopplungsverstärker bildet, der den in Emitterfolge schaltung angeordneten Ausgangstransistor 162 schaltet.

Die im Verstärker 30 vorhandenen Impedanzen sind so bemessen, daß ein katastrophaler Fehler verhindert wird für den Fall, daß der Ausgang 22 über die Anschlüsse 2-1 bis 2-n und die zu prüf ende Karte mit einer anderen Energiequelle kurzgeschlossen wird.

Wenn der Generator 1-1 als Energiequelle dient,, kann der Transistor 162 bei jedem Spannungspegel, der für den Ausgang 22 zwischen den Grenzen von +6 V und -6 V programmiert ist, einen Strom bis zu 500 mA an die zu prüfende Karte liefern. Wenn der programmierte Spannungspegel am Ausgang 22 vom absoluten Wert 6 V auf den absoluten Wert 12 V erhöht wird, sinkt der Strom des Emitterfolgers 162 im wesentlichen linear von 500 mA bis ungefähr 300mA ab. Wenn von einer zu prüfenden Karte Strom entnommen wird, wobei der Verstärker 30 als Stromaufnahme dient, fließt der Strom von der zu prüfenden Karte über den Ausgang 22 zu einer Quelle für konstanten Strom, die aus dem in Basisschaltung betriebenen Transistorverstärker 163, der Zener-Diode 164 und dem Widerstand 165 gebildet wird. Der Widerstand 165 sowie der Basis-Emitter-Widerstand des

Docket EN 9-66-014 009852/OASB

Transistors 163 und die Spannung an der Zener-Diode 164 fixieren den Pegel des konstanten Stromes. Es ist zu beachten, daß dieser konstante Strom vom Emitterfolger 162 in den Zeiten abgeleitet wird, wenn der Emitterfolger 162 Strom an den zu prüfenden Schaltkreis liefert. Demzufolge liefert der Emitterfolge 162, wenn er 500 mA an den zu prüfenden Schaltkreis liefert, auch den für den Transistor 163 erforderlichen konstanten Strom. Der Transistor 163 der konstanten Stromaufnahme kann maximal 100 mA von der zu prüfenden Karte aufnehmen, wenn der Prüfgenerator als Stromquelle arbeitet. Wenn der Transistor 163 tatsächlich den Maximalstrom, von 100 mA aus dem zu prüfenden Schaltkreis aufnimmt, erhält er auch vom Emitterfolger 162 einen bestimmten Strom. In Fällen, in denen der zu prüfende Schaltkreis .einen kleineren Strom als die Höchstmenge von 100 mA abgibt, liefert der Emitterfolger 162 den erforderlichen Stromzuwachs an den Transistor 163.

Der Schaltkreis 52 ist ähnlich aufgebaut wie der Schaltkreis 30 mit der Ausnahme, daß die Transistorleitungsarten und die Polaritäten der Ve rs or gungs spannung der entsprechenden Bauteile vertauscht sind. Auch die Schaltung 52 enthält eine erste negative Rückkopplung s-Verstärker stufe mit den Transistoren 170 und 171, einen Ausgangstransistor in Emitterfolge schaltung 172 und eine Quelle für konstanten Strom mit dem Transistor 173, der Zener-Diode 174 und dem Widerstand 175. Der Transistor 172 ist als PNP-Transistor ausgebildet. Er nimmt daher Strom aus dem zu prüfenden Schaltkreis auf, während der Transistorverstärker 17 3 aus einem PNP-Transistor besteht, der Strom an die zu prüfende Karte liefert, wenn der Prüfgenerator 1-1 als Stromquelle arbeitet.

Docket EN 9-66-014 009852/0458

Wenn die zu prüfende Karte mehr als 100 mA aufnehmen oder abgeben soll, muß die richtige der Energiequellen 20 oder 21 ausgewählt werden, die in der Lage ist, den höheren Strom aufzunehmen oder abzugeben. Zweckmäßigerweise wird die Energiequelle 20 für die Abgabe von Strömen zwischen 100 und 500 mA und die Energiequelle 21 für die Aufnahme von Strömen in dieser Größenordnung ausgewählt. Beide Energiequellen können gewählt werden, wenn der höchste zu erwartende Strom weniger als 100 mA beträgt.

Der in Fig. 5a dargestellte Tunneldiodenschaltkreis 70 hat die Aufgabe, die Anschlüsse 22 und 23 mit den Schaltkreisen 71 und 72 zu verbinden, wenn der Prüfgenerator entweder als Signalgeber oder als Last benutzt wird. Somit arbeitet dieser Verriegelungsschaltkreis im wesentlichen als Spannungsumschalter. Eine Vorbedingung für den Einsatz des Umschalters 70 ist ein relativ niedriger und konstanter Spannungsabfall zwischen Eingang und Ausgang. In seiner Wirkung als Schalter verbindet der Verriegelungsschalter 70 die Ausgänge 22 oder 23 mit den Schaltkreisen 71 und 72.

Eine weitere wichtige Forderung, die an den Tunneldiodenverriegelungsschalter gestellt wird, besteht darin, daß die Übertragung der beiden Potentiale auf den zu prüfenden Schaltkreis mit hoher Geschwindigkeit, z. B. innerhalb von 10 nsec, umgeschaltet werden muß. Dies ist erforderlich, um genügend Energie in durch Kondensatoren und übertrager angekoppelte Karten mit Wechselstromschaltungen zu übertragen. So haben z. B. wechselstrommäßig gekoppelte Trigger oder Ver-

Docket EN 9-66-014 0Q9852/CU58

ORIQfNA INSPECTED

riegelungsschaltungen zwei oder mehr Eingänge, von denen einer einen Eingangsimpuls mit einer sehr steilen Vorderflanke erfordert.

Das wichtigste Problem bei den Anforderungen an den Verriegelungs schalter 70 hängt mit der Verwendung der Potentiale an den Ausgängen 22 und 23 als positive und negative Arbeite spannung des Verriegelungs schalters zusammen, insofern, als diese Spannungen nicht nur von dem Verriegelungs schalter geschaltet werden, sondern gleichzeitig auch seine Vorspannung darstellen. Aus dem oben Gesagten ist zu entnehmen, daß die Spannungen an den Ausgängen 22 und 23 zwischen + 12 V und -12 V variieren können. Infolgedessen müssen sehr große Schwankungen in der Vorspannung durch den Verriegelungs schalter ausgeglichen werden. Eine der größten Schwierigkeiten ergibt sich aus der Forderung des Systems, daß die Spannungsdifferenz zwischen den Ausgängen 22 und 23 bis auf 0, 5 V absinken kann, während die größte Spannungsdifferenz ungefähr 13 V beträgt.

Der Verriegelungsschalter 70 enthält den in Emitterschaltung arbeitenden Transistorschalter 180, dessen Emitter direkt mit dem Ausgang 23, und dessen Kollektor über die beschleunigende Induktivität 181 und den Strombegrenzungswiderstand 182 mit dem Auegang 22 verbunden ist. Die parallel zu der Basis-Emitter-Strecke des Transietore 180 gelegte Tunneldiode 183 übernimmt die Verriegelungefunktion. Das bedeutet, wenn die Tunneldiode im Bereich niedriger Spannung und hohen Stromes liegt, hält sie den Transistor 180 im nichtleitenden

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Docket EN 9-66-014

Zustand. Wenn sich die Tunneldiode jedoch im Bereich hoher Spannung und niedrigen Stromes befindet, stellt sie die Vorspannung der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 180 zur Erreichung der Sättigung sicher. Vorzugsweise wird eine Gallium-Ar senid- Tunneldiode verwendet.

Ein im wesentlichen konstanter Vorspannungsstrom (ζ. B. 1, 6 mA) wird an die Tunneldiode über die Zener-Diode 184, die Widerstände 185 und 186, und die positive Versorgungsklemme 187 geliefert. Der zusätzliche Vorspannungswiderstand 188 verbindet die Tunneldiode und die Basis des Transistors mit dem Ausgang 22. Die Versorgungsspannung an der Klemme 187 muß einige Volt höher liegen als die höchste positive Spannung, die am Ausgang 23 programmiert sein kann. Wenn z. B. der Ausgang 23 einen positiven Höchstwert in Höhe von 12 V hat und eine 10 V-Zener-Diode 184 verwendet wird, muß die Spannung an der Versorgungsklemme 187 wesentlich höher liegen als die Summe der Spannungen am Ausgang 23 und des Spannungs abfalle s an der Zener-Diode.

Der Widerstand 188 gibt einen veränderlichen Vor spannungs strom für den Transistor 180 und die Diode 183. Der Kollektor strom des Transistors 180 ändert sich bei Sättigung proportional zur Spannungsdifferenz zwischen den Ausgängen 22 und 23. Mit steigender Spannungsdifferenz zwischen diesen Ausgängen ist auch ein erhöhter Basisstrom erforderlich, um die Sättigung des Transistors zu garantieren.

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Docket EN 9-66-014 ORIGINAL INSPECTED

Der von der konstanten Stromquelle, die die Zener-Diode 184, die "Widerstände 185 und 186 sowie den positiven Versorgungsanschluß 187 enthält, gelieferte Strom könnte auf einen so hohen Wert eingestellt werden, daß das Arbeiten des Transistors 180 in der Sättigung sichergestellt ist, wenn die Spannungsdifferenz zwischen den Ausgängen 22 und 23 ihren Höchstwert erreicht hat. Dadurch würde der zusätzliche Vor spannung s strom durch den Widerstand 188 überflüssig. Dies würde jedoch einen Basisstrom weit über dem für niedrige Emitter-Kollektor-Versorgungsspannungen notwendig machen. Ein zu starker Basisstrom, bei niedrigem Vorspannungspegel würde aber die Abschaltverzögerung des Transistors in unerträglichem Maße vergrößern. Aus diesem Grunde wird die Kombination eines konstanten und eines veränderlichen Stromes benutzt.

Der Widerstand 188 erzeugt für die Tunneldiode 18 3 und die Basis des Transistors 180 einen Vorspannungsstrom, der eine lineare Funktion der Spannungsdifferenz zwischen den Ausgängen 22 und 23 ist. Dieser zusätzliche Vor spannungs strom vom Widerstand 188 stellt die Sättigung des Transistors 180 bei allen Versorgungspegeln sicher und hält gleichzeitig die hohe Schaltgeschwindigkeit aufrecht.

Die Ein- und Ausschaltimpulse für den Verriegelungsschalter 70 werden durch den in Emitterschaltung arbeitenden Transistorschalter 190 gegeben. Der Kollektor des Schalters 190 ist mit der Basis des Schalters 180 über den impulsdifferenzierenden Kondensator 191 und den aus dem Kondensator 192 und dem parallel geschalteten Widerstand 193 bestehenden Impulsformer verbunden. Die Basis ist

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Docket EN 9-66-014

,rrf"¹ "

über die Eingangsschaltung 195 und das Kabel 196 mit dera Leitungserreger 173 (Fig. la) verbunden.

Jedesmal, wenn der Transistor 190 auf einen Eingangsimpuls an seiner Basis anspricht und ein- bzw. ausgeschaltet wird, erzeugt der Kondensator 191 negative bzw. positive Spannungsspitzen. Diese Spanmingsspitzen werden auf die Tunneldiode und über den Kondensator 192 und den Widerstand 193 auch auf die Basis des Transistors 180 übertragen. Der Wert des Kondensators 192 ist wesentlich kleiner als der des Kondensators 191. Dadurch wird der gesamte Energiegehalt der negativen und positiven Spannungs spitzen, die auf die Tunneldiode und die Basis des Transistors 180 geleitet werden, auf einen Mindestwert beschränkt. Trotzdem ist noch genügend Strom vorhanden, um den Schalter 70 zuverlässig von einem Zustand in den andern umzuschalten. Wenn die Energie des Ausgangsimpulses vom Kondensator 191 direkt auf die Tunneldiode und die Basis des Transistors 180 geleitet würde, würden beide Einheiten übersteuert und eine Verschiebung der Kennlinie der Tunneldiode wäre wahrscheinlich.

Der positive Signalgeber-Last-Schaltkreis 71 enthält zwei in Kaskadenschaltung verbundene Transistoren 200 und 201 entgegengesetzten Leitungstyps in Emitterfolge schaltung. Der Ausgang des Tunneldiodenverriegelung β schalte rs 70 ist mit der Basis des Transistors 200 über den Widerstand 202 verbunden, der Störschwingungen verhindern soll. Die parallel zur Ba sis -Emitter -St recke des Transistors 200 angeordnete Diode 203 stellt schnelle positive übergänge der Signal-

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Docket EN 9-66-014

Spannungen sicher. Der Ausgang des Emitterfolge rs 200 ist mit der Basis des Emitterfolge rs 201 über den Widerstand 205 verbunden, der ebenfalls Störschwingungen verhindert. Der Emitter des Emitterfolge rs 201 ist mit der Ausgangsklemme 2-1 des Prüfgenerators 1-1 über die Diode 206 und die Induktivität 207 in Form der Leitung 208, die durch den Eisenkern 209 an die Arbeitskontakte 210 und 211 geführt ist, verbunden. Die Diode 206 verhindert einen Rückstrom über Basis und Emitter des Transistors 201. Die Induktivität 207 verhindert eine Selbsterregung von Schwingungen während der schnellen Übergänge von 10 η see beim Umschalten des Verriegelungsschalters 70 von einem Zustand in den andern.

Der Schaltkreis 71 enthält ferner eine Stromquelle, deren Pegel unter der Steuerung des Schaltkreises 82 programmierbar ist. Durch den Schaltkreis 82 wird die negative 50-V-Versorgung über die Diode 217, das Koaxialkabel 215 und einige der Widerstände 142-1 bis 142-7 (Fig. 4) mit der Schaltung 81 verbunden. Dadurch wird der in Basisschaltung arbeitende Verstärker 216 erregt, der an seinem Kollektor einen konstanten Strom erzeugt, dessen Pegel durch diejenigen der Widerstände 142-1 bis 142-7, die in die Schaltung einbezogen wurden, bestimmt ist.

Die Basis des Verstärkers 216 ist mit einer negativen 15-V-Quelle über einen Stromkreis verbunden, der die Zener-Diode 220, den Widerstand 221 und den negativen Ve rs orgung sanschlufl 222 enthält. Die Diode 217 verhindert einen Rückstrom über Basis und Emitter des Verstärkere 216, wenn der Stromkreis 82 eine

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Docket EN 9-66-014

positive 50-V-Spannung auf das Koaxialkabel 215 gibt. Der Kollektor des Verstärkers 216 ist mit der Verbindung zwischen der Diode 206 und der Induktivität 207 über den Trennwiderstand 223 und die Induktivität 224 verbunden.

Der Widerstand 223 trennt den Kollektor des Verstärkers 216 von dem Emitterfolger 201 und gestattet so schnelle Anstiegs zeiten im Aus gangs signal des Emitterfolgers. Außerdem reduziert er den Spannungsabfall zwischen Basis und Kollektor des Transistors 216, wodurch die Energieverluste im Verstärker 216 für stark unterschiedlich programmierte Strompegel im Verstärker auf ein Minimum reduziert werden. Die Induktivität 224 bildet für den Ausgang des Emitterfolgers 201 während der sehr schnellen positiven und negativenWechsel seiner Ausgangs spannung eine sehr hohe Impedanz.

Die Emitterfolger 200 und 201 werden durch die mit der positiven Versorgungsklemme 227 verbundene Induktivität 225 und den Widerstand 226 vorgespannt. Während der schnellen Schaltübergänge am Ausgang des Emitterfolge rs 200 trennt die Induktivität 225 den Versorgungswiderstand 226 vom Ausgang des Emitterfolge rs 200 und bewirkt dadurch, daß der größte Teil der Energie auf den als zweite Stufe arbeitenden Emitterfolger 201 geleitet wird. Auf diese Weise verbessert die Induktivität 225 die Frequenzempfindlichkeit des Emitterfolge rs 200.

Der Schaltkreis 71 wirkt wahlweise als Signalgeber oder als Last, wenn der

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Docket EN 9-66-014

ORIGINAL INSPECTED

Stromkreis 82 eine negative Spannung auf das Koaxialkabel 215 gibt, und die Arbeitskontakte 211 geschlossen sind. Ob der Schaltkreis 71 als Signalgeber oder als Last arbeitet, hängt teilweise auch von der Stellung der Arbeitskontakte 210 ab. Wenn die Kontakte 210 geöffnet sind, verbindet die Diode 230 den Stromkreis 71 mit der Anschlußklemme 2-1. Dadurch arbeitet der Stromkreis als Last. Wenn die Kontakte 210 jedoch geschlossen sind, wird die Diode 230 kurzgeschlossen. Dadurch arbeitet der Stromkreis als Signalgeber, d. h. der Strom kann die Schaltung 71 in beiden Richtungen durchfliiien.

Der Schaltkreis 72 bildet den negativen Signalgeber-Last-Schaltkreis. Dieser ist in Aufbau und Arbeitweise dem Signalgeber-Last-Schaltkreis 71 ähnlich, unterscheidet sich jedoch dadurch, daß sowohl die Leitungsart der Transistoren umgekehrt als auch die Vor spannung s- und Arbeitsversorgung für die Verstärker entgegengesetzt polarisiert ist. Auch der Schaltkreis 72 enthält zwei in Kaskadenschaltung verbundene Emitterfolger 240 und 241, die den Ausgang des Schalters 70 mit der Anschlußklemme 2-1 des Prüfgenerators 1-1 verbinden, und zwar über die Diode 242, die Induktivität 243, die Arbeitskontakte 244 oder die Diode 245 und die Arbeitskontakte 211. Wenn die Kontakte 244 geöffnet sind, tritt die Diode 245 in Tätigkeit, wodurch der Schaltkreis 72 als Last arbeitet. Wenn die Kontakte 244 geschlossen sind, ist die Diode 245 kurzgeschlossen und der Schaltkreis 72 arbeitet als Signalgeber.

Die Diode 246 liegt parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Emitterfolgers 240,

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um die Charakteristik des Verstärkers 240 während ins Negative gehen der Übergänge zu verbessern. Der Stromkreis 72 enthält ebenfalls den in Basisschaltung arbeitenden Verstärker 247, dessen Emitter über die Diode 248 und das Koaxialkabel 215 mit dem Stromkreis 82 verbunden ist. Die Basis des Verstärkers 247 ist mit dem. Versorgungsanschluß 249 verbunden, der eine positive Vorspannung liefert. Der Kollektor des Verstärkers 247 ist mit der Verbindung zwischen der Diode 242 und der Induktivität 243 über den Widerstand 250 und die Induktivität 251 verbunden. Der Widerstand 252 verbindet den Emitter des Emitterfolgers 240 mit der Basis des Emitterfolge rs 241. Die Emitterfolger 240 und 241 werden über die Induktivität 253 und den Widerstand 254 durch die negative Versorgungsklemme 25 5 vorgespannt. Der Ausgang des Schalters 70 ist mit der Basis des Emitterfolgers 240 über den Widerstand 256 verbunden.

Die einzelnen Bestandteile des Schaltkreises 72 entsprechen dem Schaltkreis Sie haben entsprechende Funktionen und werden daher nicht mehr im einzelnen beschrieben.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise der geregelten Energiequellen 80 und 81 für die Kollektoren der Transistoren 201 und 241 im einzelnen beschrieben.

Wie bereits gesagt, haben die Energiequellen 80 und 81 die Aufgabe, ein schnelles Umschalten der Emitterfolger der Signalgeber-Last-Schaltkreise 71 und 72 zu

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Docket EN 9-66-014

ermöglichen, ohne auf teure Transistoren zurückgreifen zu müssen. Die Ansprechzeit der Schaltkreise 71 und 72 muß sehr kurz sein (z. B. 10 η sec). Um die Verluste so klein wie möglich zu halten, sind die Basis-Kollektor-Strecken der Emitterfolger durch eine bestimmte, möglichst kleine Spannung mit Hilfe der Quellen 80 und 81 unabhängig von den Spannungswerten an den Basiselektroden in Sperr-Richtung vorgespannt.

Der Schaltkreis 80 enthält den Emitterfolger 260, dessen Emitter mit den Kollektoren der Emitterfolger 201 und 240 der Schaltkreise 71 bzw. 72 verbunden ist. Der Kollektor des Emitterfolgers 260 ist an die positive Versorgungsklemme über den Widerstand 262 angeschlossen, der den Verlust des Emitterfolgers 260 begrenzt.

Die Spannung am Emitter des Emitterfolgers 260 wird im wesentlichen durch die Spannung bestimmt, die am Ausgang 22 des Verstärkers 30 vorliegt. Der Ausgang 22 ist mit der Versorgungsklemme 261 über die Zener-Diode 263 und den Widerstand 264 verbunden. Die Zener-Diode 263 wird stets bei der Durchbruchsspannung in Sperr-Richtung betrieben, um einen festen Spannungsabfall (z. B. 6 V) zwischen dem Ausgang 22 und der zwischen ihr und dem. Widerstand 264 liegenden Abzweigung 265 zu erzeugen. Die Abzweigung 265 ist mit der Basis des Emitterfolgers 260 über die Widerstände 266 und 267 verbunden.

Der Widerstand 267 begrenzt zusammen mit den Zener-Dioden 270 und 271

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den Strom, der vom Emitterfolger 260 an den Emitterfolger 201 geliefert wird, wenn die Ausgangsklemme 2-1 kurzgeschlossen wird. Dabei werden, wenn der Basisstrom des Emitterfolge rs 260 einen bestimmten Höchstwert erreicht, die Zener-Dioden 270 und 271 in Durchlaßrichtung gepolt, um ein weiteres Anwachsen den Basisstromes zu verhindern. Unter diesen Bedingungen begrenzt der Widerstand 266 den Strom, der durch die Zener-Dioden 270 und 271 fließt, wodurch eine Beschädigung der Stromkreise verhindert wird.

Die Spannung am Punkt 265 entspricht derjenigen am Ausgang 22 zuzüglich des festen Spannungsabfalls an der Zener-Diode 263. Diese Spannung, abzüglich des kleinen Spannungsabfalles an den Widerständen 266 und 267 und an der Basis-Emitter-Strecke des Emitterfolgers 260 wird an die Kollektoren der Emitterfolger 201 und 240 gelegt. Somit ist die an diesen Kollektoren vorhandene Spannung immer um einen bestimmten Betrag positiver als jede Spannung, die am Ausgang 22 des Verstärkers 30 liegt. Wenn der Schalter 70 ausgeschaltet ist, wird die Spannung am Ausgang 22 über die oben beschn. ebenen Stromkreise ebenfalls auf die Basiselektroden der Emitterfolger 201 und 240 gegeben. Somit wird bei offenem Schalter 70, unabhängig vom absoluten Wert der Basis spannung, eine konstante Spannungsdifferenz zwischen Kollektor und Basis aufrechterhalten. Bei eingeschaltetem Schalter 70 ist die Spannungsdifferenz zwischen Kollektor und Basis in den Emitterfolgern 210 und 240 auf ihrem tiefsten Stand.

In entsprechender Weise hält die Energiequelle 81 einen festen Spannungsabfall

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Docket EN 9-66-014

an den Basis-Emitter-Strecken der Emitterfolger 200 und 241 der Schaltkreise und 72 aufrecht, wenn der Schalter 70 eingeschaltet ist und dabei den Ausgang der Energiequelle 21 mit den Eingängen der Schaltkreise 71 und 72 verbindet. Der Schaltkreis 81 entspricht in Aufbau und Wirkungsweise der Schaltung 80 mit der Ausnahme, daß die Leitungsarten seiner Halbleiterelemente und die Polaritäten seiner Versorgungen umgekehrt sind.

Der Ausgang 23 ist über die Zener-Diode 281 und den Widerstand 282 mit der negativen Versorgungsklemme 280 verbunden. Die Verbindung 283 zwischen der Zener-Diode und dem Widerstand ist mit der Basis des Emitterfolgers 284 über die Widerstände 285 und 286 verbunden. Die Zener-Dioden 287 und 288 liegen zwischen der Verbindung der Widerstände 285 und 286 und dem Emitter des Emitterfolge rs 284. Der Kollektor des Emitterfolger s ist mit dem Anschluß 280 über den Widerstand 289 verbunden. Der Emitter des Emitte rf olge rs 284 ist mit den Kollektoren der Emitterfolger 200 und 241 verbunden.

Entsprechende Bestandteile der Schaltkreise 80 und 81 haben dieselbe Funktion. Die Wirkungsweise des Schaltkreises 81 braucht daher nicht näher besehrieben zu werden.

Die vom Prüfgenerator 1-1 ausgeübte Funktion wird teilweise von den Relais 290 bis 293 bestimmt, die durch die in Fig. la dargestellte Auswahlschaltung 91 gesteuert werden.

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Die folgende Tabelle A zeigt die erregten (x) und die nicht erregten (-) Zustände der Relais 290 bis 293 für jede Bedingung, die der Prüfgenerator 1-1 erzeugen kann.

290 291 292 293

Signalgeber, positiv Signalgeber, negativ Last, positiv Last, negativ Stromversorgung, positiv Stromversorgung, negativ Masse
offener Stromkreis

Wenn der Generator 1-1 als positiver Signalgeber benutzt wird, sind die Relais 290 und 29I erregt, die Relais 292 und 293 sind stromlos. In diesem Fall ist die Ausgangsklemme 2-1 mit dem Ausgang des Signalgeber-Last-Schaltkreises 71 über die geschlossenen Kontakte 211 und 210 verbunden.

Wenn der Generator 1-1 als positive Last benutzt wird, ist nur das Relais 290 erregt. In diesem Fall ist die Anschlußklemme 2-1 wieder mit dem Ausgang des Signalgeber-Last-Schaltkreise s 71 verbunden, jedoch dieses Mal über die Kontakte 211 und die Diode 230.

Docket EN 9-66-014

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Wenn der Generator 1-1 als negativer Signalgeber benutzt wird, sind nur die Relais 290 und 292 erregt. In diesem Fall ist die Ausgangsklemme 2-1 mit dem Ausgang des Signalgeber-Last-Schaltkreises 72 über die Kontakte 211 und 244 verbunden.

Wenn der Generator 1-1 als negative Last benutzt wird, ist nur das Relais 290 erregt. In diesem Fall ist die Ausgangsklemme 2-1 mit dem Ausgang des Signalgeber-Last-Schaltkreises 72 über die Kontakte 211 und die Diode 245 verbunden.

Es ist zu beachten, daß für positive und negative Last jeweils dasselbe Relais, nämlich nur das Relais 290 angewählt und erregt wird. Beide Schaltkreise 71 und 72 sind also mit der Ausgangsklemme 2-1 verbunden. Es kann jedoch nur der Schaltkreis als Last arbeiten, dessen Basisverstärker 216 oder 247 durch die negative oder positive Quelle des Stromkreises 82 leitend gemacht wurde. Wenn also der Schaltkreis 82 auf eine negative Ausgangs spannung programmiert war, wird der Transistor 216 leitend und übernimmt die Funktion der positiven Last. Wenn der Schaltkreis 82 zur Erzeugung einer positiven Aus gangs spannung programmiert war, wird der Transistor 247 leitend und übernimmt die Funktion einer negativen Last.

In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Dioden 206 und 230 ebenso wie die Dioden 242 und 245 entgegengesetzt gepolt sind und daher keine Reihenschaltung bilden können. Es bleiben also nur die Transistoren 216 und 247 zur

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Vervollständigung der Laststrom-Schaltkreise.

Wenn der Generator 1-1 als positive Stromquelle arbeitet, wird nur das Relais 292 erregt. In diesem Fall ist der Ausgang 22 der Energiequelle 20 mit der Ausgangsklemme 2-1 über die Ruhekontakte 294, die Arbeitskontakte 295 und die Ruhekontakte 296 verbunden.

Wenn der Generator 1-1 als negative Stromquelle benutzt wird, sind nur die Relais 292 und 293 erregt. In diesem Fall ist der Ausgang 23 der Energiequelle 21 mit der Klemme 2-1 über die Arbeitskontakte 300 und 295 und die Ruhekontakte 296 verbunden.

Obwohl die Energiequelle 20 normalerweise als positive und die Energiequelle 21 als negative Quelle verwendet wird, können diese ohne weiteres mit umgekehrter Polarität verwendet werden, solange die Stromanforderungen nicht größer als 100 mA sind.

In Fig. 7 ist mit 4 eine Schaltkarte bezd chnet, die von dem erfindungsgemäßen Gerät geprüft wird. Die Bauteile in den Prüfgeneratoren 1-2 und 1-6 haben dieselben Bezugsnummern wie die entsprechenden Teile in den Figuren 5a und 5b.

Die Schaltkarte 4 enthält eine Reihe gleicher Schaltungen 300-1 bis 300-n. Beispielsweise ist der Anschluß für die Stromversorgung aller Schaltungen 300 ge-

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meinsam, wogegen die Ein- und Ausgangsklemmen für jeden einzelnen Schaltkreis 300 einzeln angeordnet sind. In Fig. 7 ist der Stromkreis 300-1 als Dreiweg-Und-Schaltung mit Invertierung dargestellt. Ihre Aufgabe ist die Erzeugung von Erdpotential an der Ausgangsklemme 3-2 nur unter der Bedingung, daß die entsprechenden positiven Spannungen an allen Eingangsklemmen 3-4 bis 3-6 liegen. Der Schaltkreis enthält die Eingangsdioden 301, 302 und 303, die die Eingangsklemmen 3-4, 3-5 und 3-6 über die Kopplungsdiode 305 mit der Basis des Invertertransistors 304 verbinden. Der mit dem positiven Versorgungsanschluß 3-3 verbundene Widerstand 306 und der Widerstand 307, der mit dem negativen Versorgungsanschluß 3-7 verbunden ist, bilden bezüglich der Diode 305 einen Spannungsteiler. Der Widerstand 308 für die Kollektorvorspannung ist mit der auf positivem Potential liegenden Klemme 3-1 verbunden.

Die Kartenanschlüsse 3-1 bis 3-8 sind jeweils mit einem entsprechenden Anschluß der Prüfgeneratoren 1-1 bis 1-8 verbunden. Jeder der Prüfgeneratoren ist, wie beschrieben, für die Erzeugung einer Prüfbedingung programmiert. Im vorliegenden Beispiel bestehen diese Bedingungen aus einer positiven 3-V-Versorgung, einer negativen Last, einer positiven 6-V-Versorgung, drei positiven Signalgebern, einer negativen 3-V-Versorgung und einem Masseanschluß. Die Arbeitsweise der Prüf generator en für die Erzeugung eines Bezugspotentials oder einer Ve rs orgung s spannung ist oben im einzelnen beschrieben worden.

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Die Arbeitsweise des als positiven Signalgebers wirkenden Prüfgenerators 1-4

wird im folgenden im einzelnen beschrieben.

Während der Einstellphase sind die vorgeschriebenen Eingangs- und Ausgangswerte für die Schaltung 300-1 in die Zentraleinheit gegeben worden. Diese Werte wurden zur Einstellung von Spannung und Strom in den Prüfgeneratoren verwendet, • die als Signalgeber und Last verwendet werden.

Im folgenden sind typische EingangsvorSchriften für die Schaltung 300-1 aufgeführt*^ 1) Wenn die Eingangs spannungen an allen drei Eingangsklemmen gleich oder größer als 1 V sind, wird der Transistorinverter 304 in den Sättigungszustand geschaltet. (2) Wenn eine der Eingangs spannungen gleich oder kleiner als 0, 3 V ist und der Strom gleich oder kleiner als 1 mA ist, wird der Transistorinverter 304 abgeschaltet.

Angenommen, die Signalgeber 1-4, 1-5 und 1-6 geben eine positive Spannung von 1 V auf die Dioden 301 bis 30 3. Wenn der Stromkreis 300-1 richtig arbeitet, steigt die Spannung am Verbindungspunkt der Eingangsdioden mit dem Widerstand 306 auf einen positiven Wert, der der Spannung über der in Durchlaßrichtung gepolten Diode 305 und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 304 entspricht, d. h. ungefähr 1,4 V beträgt. Die Eingange spannung an den Anschlußklemmen 3-4, 3-5 oder 3-6 von + 1 V muß also die entsprechende Eingangsdiode in den Zustand hoher Impedanz und niedrigen Stromflusses bringen. In allen praktisch

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vorkommenden Fällen bedeutet das, daß die Diode in Sperr-Richtung gepolt ist. Sind alle Eingangsdioden richtig in Sperr-Richtung gepolt, und wird angenommen, daß die durch die Widerstände 306, 307 und die Diode 305 bestimmten Spannungen innerhalb der gegebenen Grenzen liegen, so kommt der Transistorinverter 304 in den Sättigungsbereich. Unter dieser Bedingung fließt der vom Generator 1-3 gelieferte Strom über den Widerstand 306 durch die Diode 305. Ein Teil dieses Stromes fließt über den Widerstand 307 zum Generator 1-7, der Rest zur Basis des Transistors 304. Dieser Strom durch den Widerstand 306 bringt die Verbindung zwischen dem Widerstand 306 und der Diode 305 auf ein Potential von ungefähr 1,4V.

Um den Transistor 304 auszuschalten, muß mindestens einer der drei Signalgeber zunächst den Strom für den ungünstigsten Fall aufnehmen, der normalerweise vom Generator 1-3 über den Widerstand 306 und die Diode 305 an den Transistor geliefert wird. Gleichzeitig muß dieser Signalgeber sicherstellen, daß die an seinen Eingangsklemmen 3-4, 3-5 oder 3-6 entstandene Eingangsspannung nicht negativer als +0, 3 V zu sein braucht, um den Transistor 304 auszuschalten.

In einem guten Schaltkreis 300-1 haben die Dioden und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 304 einen niedrigen Spannungsabfall von ungefähr 0, 7 V in Durchlaßrichtung. Der Traneistor 304 wird ausgeschaltet, wenn die Basis-Emitter-Spannung +0, 3 V beträgt und eine Spannung von +1 V an der Verbindung

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zwischen den Eingangsdioden und der Diode 305 garantiert die Abschaltung des Transistors. Unter dieser Bedingung fließt ein Teil des vom Generator 1-3 über den Widerstand 306 gelieferten Stromes durch die Diode 305 und den Widerstand 307 zum Generator 1-7. Der restliche Strom der positiven 6-V-Versorgung muß von einer Eingangsdiode aufgenommen werden, um den Transistor 304 abzuschalten. Da angenommen wurde, daß die Eingangsdiode im leitenden Zustand einen Spannungsabfall von 0, 7 V hat, und daß die Verbindung zwischen der Eingangsdiode und der Diode 305 nicht positiver als +1 V zu sein braucht, um den Transistor 304 abzuschalten, braucht die Eingangs spannung für die leitende Diode nicht negativer als +0", 3 zu sein, um das Abschalten des Transistors 304 zu garantieren.

Nunmehr wird die Auswahl des Stromwertes beschrieben, der vom Eingang der Schaltung 300-1 aufgenommen werden muß, um den Transistor 304 abzuschalten. Es sei angenommen, daß der Transistor 304 bei Sättigung am Kollektor einen maximalen Kollektor strom von 30 mA habe und daß der Mindestwert für ß des Transistors 30 beträgt. Dann ist der Transistor bei einer Spannungsdifferenz von +0, 3 V zwischen Basis und Emitter abgeschaltet, und der Leckstrom am Kollektor sollte in der Größenordnung von 5 ytt-A oder darunter liegen. Mit den oben ausgewählten Werten für Verstärkung und Kollektor strom sollte die Basis-Emitter-Spannung gleich oder kleiner als 0, 7 V sein, wenn der Basis strom 1 mA ist.

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Typische Dioden haben einen Nennstrom von 1 mA, wenn der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung an der Diode 0, 7 V ist und einen Nennstrom von ungefähr 10^A, wenn der Spannungsabfall an der Diode 0,4 V beträgt. Es wird daher angenommen, daß der Leckstrom in Sperr-Richtung der Diode ungefähr gleich 0 ist.

Wenn alle Impulsgeber 1-4 bis 1-6 auf ihren höchsten positiven Stand geschaltet sind (d. h. +1 V), sind, wenn der Stromkreis 300-1 brauchbar ist, alle drei Eingangsdioden 301, 302 und 303 nicht leitend. Die Widerstände 306 und 307 sowie die Diode 305 bilden einen Spannungsteiler, der auf jeden Fall einen Strom von.l mA bei +0, 7 V Spannung an der Basiselektrode des Transistors 304 zur Verfügung stellt. Wird angenommen, daß der Transistor 304 brauchbar sei, so wird er mit einem Eingangsstrom von 1 mA in die Sättigung geschaltet. Die Basiselektrode des Transistors 304 hat eine Spannung von + 0, 7 V, die Anode der Diode 305 liegt bei Ij 4 V und die Spannung an den Eingangsklemmen 3-4, 3-5 und 3-6 liegt bei +1 V oder darüber, um die Polung der Dioden 301 bis 303 in Sperr-Richtung sicherzustellen.

In seiner einfachsten Form kann der Lastschaltkreis 1-2 so programmiert werden, daß er den gewünschten Laststrom an den leitenden Transistor 304 über die programmierte Stromquelle mit dem Basisverstärker 247 liefert. Wenn der Transistor 304 abgeschaltet ist, wird die Diode 245 in Sperr-Richtung gepolt und der Emitterfolger 241 liefert Strom an den Baeisverstärker. Die Spannung an der Basis ist so programmiert, daß sie an der Anode der Diode 242 eine

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Spannung erzeugt, die zwischen den. an der Ausgangsklemme 3-2 der zu prüfenden Karte zu erwartenden positiven und negativen Extremwerten liegt. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erzeugt sie eine Spannung an der erwähnten Diode, die ungefähr 6,45 V beträgt, wenn das höchste positive Potential an der Klemme 3-2 bei abgeschaltetem Transistor nicht unter 5,95 V fallen soll. Wenn der programmierte Strom vom L a st schaltkreis auf den leitenden Transistor 304 gegeben wird, sollte die höchste Kollektor spannung nicht über 0,3 V liegen, andernfalls wird eine Fehlerentdeckung festgestellt.

Im folgenden wird die Entdeckung verschiedener Fehler in einem Schaltkreis 300-1 beschrieben.

Wenn eine oder mehrere der Eingangs dioden kurzgeschlossen sind oder niedrigen Widerstand bei zu niedriger Spannung aufweisen, schaltet der Transistor 304 beim Vorliegen logischer "1"-Signale an den Eingängen nicht ein. Bei Verwendung der gewählten Nennwerte für die niederohmigen Spannungsabfalle der Dioden und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 304 muß die Verbindung zwischen den Eingangsdioden und der Diode 305 auf eine Spannung von mindestens 1,4 V ansteigen, um den Transistor zu schalten. Um das zu erreichen, müssen alle Eingänge auf die ungünstigste Spannung (d. h. +1 V) gebracht werden, die eine logische "1" darstellt. Das geschieht, um alle drei Eingangsdioden in den Sperrzustand zu bringen.

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Wenn die Diode 303 kurzgeschlossen ist oder unter diesen Bedingungen niederohmig ist, steigt die Spannung an der Verbindung auf etwas über IV. Der basisgesteuerte Verstärker 216 des Signalgebers 1-6 beginnt, Strom von der Verbindung abzunehmen. Eine Erhöhung von wenigen mV (ungefähr 20) über +1 V an der Verbindung reicht aus, um den erwähnten Strom zu ziehen. Infolgedessen kann die Spannung an der Verbindung nicht auf 1,4 V ansteigen, der Transistor 304 schaltet daher nicht ein.

Wenn eine Eingangsdiode (z. B. 303) einen unterbrochenen Stromkreis darstellt, oder bei 0, 7 V Spannung in Durchlaßrichtung einen zu hohen Widerstand aufweist, wird der Transistor 304 fälschlicherweise eingeschaltet gehalten, wenn eine logische "0" (+0, 3 V) auf die Diode 303 und eine logische "1" (+1 V) auf die Dioden 301 und 302 gelegt wird. Unter dieser Bedingung kann der Signalgeber 1-6 nicht genügend Strom von der Verbindung zwischen den Dioden 303 und 305 abziehen und die Spannung an dieser Verbindung auf einen Wert senken, der niedrig genug ist, um den Transistor 304 abzuschalten.

Wenn die Diode 305 unterbrochen ist oder einen zu hohen Spannungsabfall in Durchlaßrichtung in Vergleich mit den Eingangs dioden aufweist, schaltet der Transistor 304 nicht ein, wenn ein positives 1-V-Signal auf die Eingangs dioden kommt. Die Spannung an der Verbindung zwischen den Eingangsdioden und der Diode 3Q5 kann auf einen Wert steigen, der etwas über 1,4 V liegt. Wegen des großen Spannungsabfalls an der Diode 305 liegt die Basisspannung des Tran-

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sistors jedoch unter 0, 7 V, so daß die Signalgeber anfangen, Strom von der Verbindung abzuziehen.

Wenn der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung an der Diode 305 zu niedrig ist, kann der Transistor 304 nicht abschalten, wenn eine logische "0", d. h. ein positives 0, 3-V-Signal auf die Eingangsdioden gegeben wird. Die Eingangsdiodenbleiben leitend, wodurch eine Spannung von +1 V an ihre Anoden kommt. Wenn der Spannungsabfall an der Diode 305 in der Größenordnung von 0, 3 V oder darunter liegt, bleibt der Transistor 304 eingeschaltet.

Wenn der Wert des Widerstandes 306 zu hoch liegt, kommt der Transistor 304 nicht in den Sättigungsbereich, wenn logische "lⁿ-Signale auf die Eingänge 3-4 bis 3-6 gegeben werden. Der Widerstand 306 begrenzt den Strom auf einen Wert, bei dem der Basisstrom des Transistors für die Sättigung nicht ausreicht. Ist der Widerstand 306 unterbrochen, so wird der Basis strom auf 0 reduziert.

Wenn der Widerstand 306 kurzgeschlossen ist oder einen zu niedrigen Wert hat, schaltet der Transistor 304 nicht ab, wenn logische "0ⁿ-Signale auf die Eingänge gegeben werden. Die Spannung an der Verbindung zwischen den Eingangsdioden und der Diode 305 bleibt bei 1,4 V infolge der verriegelnden Wirkung der Diode 305 und der Basis-Emitter-Strecke, obwohl die Signalgeber 1-4 bis 1-6 Spannungen in der Höhe von 0, 3 V abgeben. Die Emitterfolger (wieEOl) und die Dioden (vie 206) werden in Sperr-Richtung und die Dioden 301 bis 303 werden in Durchlaßrichtung

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gepolt. Katastrophale Folgen eines Kurzschlusses des Widerstandes 306 werden durch die Energiequellen 20 und 21 des Prüfgenerators 1-1 verhindert.

Wenn der Widerstand 307 kurzgeschlossen oder sein Wert zu niedrig ist, kann die Basis des Transistors 304 nicht genügend positive Spannung bekommen, um einzuschalten, wenn logische "1"-Signale auf die Eingang ski emmen 3-4 bis 3-6 gegeben werden.

Wenn der Widerstand 307 unterbrochen oder sein Wert zu hoch ist, kann der Transistor nicht abschalten, wenn logische "O'^Signale auf eine oder mehrere Eingangskl-emmen 3-4 bis 3-6 gegeben werden. Der Wert des im wesentlichen konstanten Vorspannungsstromes durch die Widerstände 306 und 307 wird niedriger, und die Spannungen an den Elektroden der Diode 305 sind positiver als sie sein sollten. Wird angenommen, daß diese Spannungen +0, 7 V und 1,4 betragen, so bleibt der Transistor 304 eingeschaltet, die Diodem 301 bis 303 sind in Durchlaßrichtung und die Emitterfolger der Signalgeber (wie 201) sind in Sp er it-Richtung gepolt.

Einen schadhaften Transistor erkennt man daran, daß er auf die logischen Eingangssignale unter den gegebenen Bedingungen nicht ein- oder ausschaltet. Wenn z. B. die Spannung an der Anode der Diode 305 positiver werden will als 1,4 V, weil der Transistor 304 mit einer Basis-Emitter-Spannung von 0, 7 V nicht in Dickung geht, würden die Dioden 301 bis 303 in den niederohmigen Bereich über-

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gehen, wodurch ein Strom zu den Signalgebern 1-4, 1-5 und 1-6 fließen würde. Dieser Strom würde von der Basis des Transistors 304 abgenommen, und dadurch das Einschalten dieses Transistors zusätzlich verhindern.

Wenn lediglich die Brauchbarkeit oder das Versagen einer Karte geprüft werden soll, genügt die Prüfung der Aus gangs spannung an der Klemme 3-2. Wenn durch Analyse des Schaltkreises 300-1 das schadhafte Bauelement ermittelt werden soll, können verschiedene, bereits angedeutete Routine prüfung en durch die Zentraleinheit benutzt werden.

Wenn z. B. der Stromkreis für die Diode 303 unterbrochen ist, fällt der Schaltkreis aus, wenn eine logische "0" an die Diode 303 und eine logische "1" an die Dioden 301 und 302 angelegt wird. Der Schaltkreis fällt jedoch nicht aus, wenn eine logische "0" auf eine der Dioden 301 oder 302 gegeben wird, während eine logische "l^w auf die andere Diode und die Diode 303 gegeben wird. So können von der Zentraleinheit drei Prüfungen durchgeführt werden, um die fehlerhafte Diode zu ermitteln.

Die Prüfung der an den Ausgängen der Signalgeber 1-4 bis 1-6 vorliegenden Bedingungen kann häufig zur Analyse der Störungsquellen benutzt werden. So kann z. B., wie bereits gesagt, durch eine Unterbrechung im Widerstand 307 der Traneistor 304 nicht abgeschaltet werden, wenn eine oder mehrere logische "0"-Signale von den Signalgebern 1-4 bis 1-6 auf die Eingänge gegeben werden. Außer-

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dem tritt an den Ausgängen jedes für eine logische "0" programmierten Signalgebers eine höhere positive Spannung (z. B. 0, 7 V) auf.

Aus obigem Beispiel ist zu ersehen, daß derselbe Stromkreis sowohl als Signalgeber als auch als Lastschaltung dienen kann. Die Konfiguration der Schaltung ist für Signalgeber- und Lastbedingung im Prinzip ähnlich und unterscheidet sich nur durch die Verwendung einer Diode ( z. B. 245) bei der Last schaltung. Programmierung und Arbeitsweise sind jedoch verschieden.

Der Signalgeber gibt Impulse an die Eingänge der zu prüfenden Karte. Der Ausgang des Signalgebers wird zu Beginn so eingestellt, daß er zwischen zwei diskreten Potentialen hin- und herschaltet. Der einen konstanten Strom erzeugende Generator des Signalgebers ist so programmiert, daß er den bei ungünstigster Bedingung auftretenden Strom aus dem zu prüfenden Schaltkreis abnimmt. Die verschiedenen Spannungspegel und der Strom für den ungünstigsten Fall, die für jeden Signalgeber erforderlich sind, sind Funktionen der jeweils zu prüfenden Schaltung.

Eine Last braucht normalerweise nicht zwischen zwei Spannungspegeln geschaltet werden. Der Laststrom wird programmiert, ebenso wie ein Bezugsspannungspegel für die Steuerung der Durchlaß- und Sperrspannung der jeweiligen Ausgangsdiode (z. B. der Diode 245).

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In einigen Fällen, ζ. B. bei der Prüfung von Wechselstromtriggern, wird der Signalgeber dazu benutzt, Impulse an einen zu prüfenden Schaltkreis abzugeben, der kurze Schaltzeiten erfordert. In diesen Fällen ist für die Stromquelle des Signalgebers genügend Strom programmiert, der ausreicht, die schnelle positive und negative Amplituden sicherzustellen, um damit den zu prüfenden Stromkreis zu schalten. Bei einem derartigen Einsatz wird normalerweise die Hälfte des verfügbaren Stromes programmiert.

Die Fig. 8 zeigt die Prüfung eines Transistors 320 und des Kollektorwider Standes 321 auf einer Karte 4. Die Bezugsnummern für die dargestellten Bauteile des Signalgebers 1-1 und des Lastgenerators 1-3 sind dieselben wie die Bezeichnungen für die entsprechenden Bauteile in den Figuren 5a und 5b.

Die vorgeschriebenen Werte für die Schaltung können folgende sein: Größter Kollektor strom bei Sättigung gleich 33 mA, ρ gleich 33, Kollektor-Emitter-Sättigung s spannung kleiner oder gleich 0, 3 V und Basis-Emitter-Spannung kleiner oder gleich 0, 6 V bei einem Kollektor strom von 33 mA und einem Basis strom von 1 mA, Mindest Spannung zwischen Kollektor und Emitter 5,95 V bei einer Basis-Emitter-Spannung von 0, 3'V. Der Wert des Widerstandes 321 beträgt 2 k Ohm.

Wenn der Transistor 320 eingeschaltet ist, fließt ein Strom von ungefähr 3 mA durch den Widerstand 321. Der Rest des für die Sättigung des Kollektorsättigungestrom.es (33 mA) muß daher aus der programmierten Lastschaltung 1-4 · geliefert werden.

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Die Stromquelle des Signalgebers 1-1 ist für Lieferung eines Vor spannung s Stroms von 1 mA an den Transistor 320 programmiert. Der Signalgeber ist ferner so programmiert, daß der Emitterfolger 241 abwechselnd ein logisches ^Ul"-Signal von ziemlich genau 0, 6 V und ein logisches "O"-Signal von 0, 3 V auf die Basiselektrode des Transistors 320 gibt. Wenn das logische "O"-Signal vorliegt, nimmt der Emitterfolger 241 den Vorspannstrom von 1 mA vom Verstärker 247 ab. Wenn das logische "1 "-Signal vorliegt, fließt der Vorspannstrom von 1 mA zur Basis des Transistors 320. Wenn der Transistor 320 diesen Strom von 1 mA bei 0, 6 V aufnimmt, zeigt er mit der dann erfolgenden Sättigung seinen guten Zustand an. Wenn der Transistor 320 einen höheren Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter zur Sättigung benötigt, beginnt der Emitterfolger 241 einen Teil des Vorspannungsstromes von 1 mA abzuziehen und der Transistor 320 gelangt nicht zur Sättigung.

Die Spannung am Kollektor des Transistors 320 wird in der Zentraleinheit mit den gespeicherten, vorschriftsmäßigen Werten an beiden logischen Eingängen verglichen, und so die Brauchbarkeit oder das Versagen der Karte 4 ermittelt.

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Claims (7)

Patentansprüche

1. Automatisch arbeitendes Prüfgerät für elektronische Schaltkreise, insbesondere für Stromkreise von Schaltkarten, deren Kontaktanschlüsse in einer Aufnahme des Prüfgerätes mit den beim normalen Betrieb der Schaltkarte gegebenen, äußeren elektrischen Bedingungen beaufschlagt werden, gekennzeichnet durch eine der Anzahl der Kontaktanschlüsse entsprechende und mit dem entsprechenden Kontaktanschluß jeweils verbindbare Anzahl von Prüf generator en (1-1 bis 1-n), die zur Erzeugung der äußeren elektrischen Prüfbedingungen unter Programmsteuerung mittels von in einen Computer (6) eingegebener Nennwerte jeweils wahlweise als Signalgeber, Last oder Stromversorgung wirksam werden.

2. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Prüfbedingungen erzeugenden Prüfgeneratoren (1-1 bis 1-n) jeweils gebildet werden aus zwei symmetrisch angeordneten Stromversorgungsschaltungen (20, 21), jeweils bestehend aus einem Arbeitsverstärker (32, 55) mit einem nachgeschalteten, eine bestimmte, wählbare Ausgangs spannung erzeugenden Stromverstärker (30, 52) und aus einem, selektiv steuerbaren Stromsummierungsschaltkreis (31, 62) der mit dem. Eingang des Arbeitsverstärkers verbunden ist, sowie aus steuerbaren Schaltern (90), die einen Ausgang (22, 23) eines Stromverstärkers (30, 31) zur Erzeugung der Prüfbedingung als Stromquelle direkt mit dem Generatorausgang (2-1 bis 2-n) und zur Erzeugung der Prüfbedingung als Signalgeber oder Last über weitere, ebenfalls symmetrisch angeordnete Mittel (71, 72) mit dem Generatorausgang verbinden.

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3. Prüfgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die 'Versorgungsschaltkreise (20, 21) jeweils eine vom Ausgang (22 bzw. 23) des Stromverstärkers (30 bzw. 52) auf den Eingang des Arbeitsverstärkers (32 bzw. 55) zurückwirkende Rückkopplung aufweisen.

4. Prüfgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromverstärker (30 bzw. 52) der Stromversorgungsschaltkreise (20, 21) jeweils mit zwei, auf verschiedenen Potentialen liegenden Versorgungsanschlüssen (25, 26 bzw. 50, 51) verbunden sind.

5. Prüfgerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Prüfbedingung als Signalgeber oder als Last bei einer wählbaren Spannung den Stromversorgungskreisen (20, 21) nachschaltbaren Mittel jeweils gebildet werden durch zwei mit dem Ausgang (22 bzw. 23) des Stromverstärkers verbundene Emitterfolger (200, 201 bzw. 240, 241) entgegengesetzter Leitungsart in Kaskadenschaltung, und durch eine, mit den Ausgängen der Emitterfolger verbundene Stromquelle, die zur Erzielung eines vorgegebenen Stromflueses aus einem mit seinem Ausgang mit dem Auegang der Emitterfolger und mit seinem Eingang mit einer gemeinsamen, selektiv steuerbaren Stromquelle (82) verbundenen Verstärker in Basisschaltung (216 bzw. 247) besteht.

6. Prüfgerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel (70) vorgesehen sind, welche die Eingänge der Signalgeber-Last-Schaltkreise

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(71, 72) wahlweise mit dem ersten oder dem zweiten Stromversorgungsschaltkreis (20 bzw. 21) verbinden, und daß weitere, selektiv steuerbare Mittel (Relais 290 bis 293, programmierbare Stromquelle 82) vorgesehen sind, die den Generatorausgang (2-1 bis 2-n) mit einem der Schaltungsausgänge verbinden und dabei die gewünschte Prüfbedingung erzeugen, die einem bestimmten Potential, Signalimpulsen bei verschiedenen Spannungen oder einem Laststrom bei gegebener Spannung entspricht.

7. Prüfgerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verbindung der Eingänge der Signalgeber-Last-Schaltkreise mit den Stromversorgungsschaltkreisen vorgesehenen, einen schnell schaltenden Verriegelungsschalter darstellenden Schaltmittel gebildet werden durch einen Transistorschalter (180), dessen Emitter und Kollektor von den Potentialen der Versorgungsschaltkreise beeinflußt werden, und dessen Kollektor mit den Eingängen der kaskadengekoppelten Emitterfolger (71, 72) verbunden ist, und durch eine Tunneldiode (183), die parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistorschalters (180) angeordnet ist, um den Schalter im Bereich hoher und niedriger Spannung zu betätigen, sowie durch Mittel zur Umschaltung der Tunneldiode zwischen den Bereichen Hoher und niedriger Spannung.

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