DE2506103C3 - Schaltungsanordnung für einen Logik-Prüfstift - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen Logik-Prüf stift mit jeweils einem Anzeigeelement für zwei logische, über zwei Komparatoren diskriminierte Eingangsspannungspegel und einem Anzeigeelement für Impulse einer vorgegebenen Höhe.

Logik-Prüf stifte sollen auf einfache Weise das Auffinden und Identifizieren logischer Pegel und die Anzeige einmaliger oder periodischer Impulse ermöglichen, auch in den Fällen, in denen herkömmliche Meßmethoden versagen, z. B. wenn schmale Impulse mit geringer Wiederholrate wegen zu geringer Bildhelligkeit auf Bildschirmen von Oszilloskopen nicht oder nur schwer sichtbar werden. Ein bekannter Prüfstift wird in der SIEMENS-Druckschrift »TTL-Prüfspitze Mo7576« vom April 1972 vorgestellt. Aus der Druckschrift geht hervor, daß der Prüfstift die statischen Logikzustände log. »0« und log. »1« durch Aufleuchten eines roten bzw. grünen Farbringes anzeigt. Dynamische Vorgänge werden durch Aufleuchten eines weißen Farbringes signalisiert. Bei Auftreten von Spannungen im nicht definierten Bereich soll keine Anzeige erfolgen. Bei dem bekannten Prüfstift wird die letzte Forderung nur für die statischen 21ustände erfüllt. Impulse, die in den zu prüfenden Logikschaltungen keine Veränderungen bewirken, weil sie nicht beide für die logischen Zustände vorgegebenen Schwellen überschreiten, werden bei bekannten Logik-Prüfstiften auch angezeigt, wenn sie nur eine bestimmte Impulshöhe erreichen. Dies führt u. a. dazu, daß beispielsweise von außen eingestreute Impulse, welche keinen Einfluß auf den Ablauf logischer Schaltungen haben, im Prüfstift angezeigt werden und den Benutzer verwirren können.

In der US-PS 35 99 098 ist ein Impulsgenerator zur Erzeugung einer Impulsfolge beschrieben, deren Amplitude entsprechend den Pegeln zu prüfender logischer Schaltkreise eingestellt werden kann. Es handelt sich also um einen aktiven Impulsgenerator und nicht um eine passive Einrichtung zur Anzeige von in logischen

ίο Schaltungen auftretenden statischen und impulsförmigen Spannungen, zu welcher Gattung der Gegenstand der Erfindung zu zählen ist

In der US-PS 37 87 735 ist eine passive Einrichtung zur Messung von in logischen Schaltkreisen auftretenden Spannungspegeln beschrieben. Mit der aus dieser Patentschrift bekannten Schaltung können jedoch nur statische Pegel festgestellt werden, denn an ihrem Ausgang sind nur die logischen Pegel »0« und »1« zu entnehmen. Ein besonderer Ausgang zur Anzeige impulsförmiger Spannungen ist nicht vorhanden. Es fehlen auch Zeitglieder zur eventuellen Verlängerung von Impulsspannungen und deren Anzeige über die vorhandenen Ausgänge.

In der DL-PS 94 858 ist ebenfalls ein passives Anzeigegerät von in Schaltkreisen vorkommenden Spannungspegeln beschrieben. Dieses bekannte Gerät kann neben rein statischen Spannungen auch impulsförmige Spannungen anzeigen. Die Impulse werden jedoch mit den gleichen Mitteln wie die statischen Spannungen angezeigt. Dazu werden die Impulse in Zeitgliedern verlängert und in den Eingang einer Zwischenstufe rückgekoppelt. Die im Zuge der Schaltung vorhandenen NAND-Glieder dienen dabei nicht der besonderen Anzeige impulsförmiger Spannungen, sondern dazu, auch Spannungen in einem sogenannten verbotenen Bereich anzeigen zu können.

Gegenüber dem Bekannten ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin zu sehen, neben der Anzeige statischer Pegelspannungen auch eine Anzeige von impulsförmigen Spannungen mit einem besonderen Anzeigeelement zu erreichen, soweit diese Impulse während ihres Auftretens jeweils beide statischen Pegel überschreiten. Für die Beurteilung der Betriebstüchtigkeit einer logischen Schaltung ist es von Vorteil, nicht nur das Vorliegen von statischen logischen Pegeln anzuzeigen, sondern davon gesondert Impulse sichtbar zu machen, die Änderungen im Zustand des überprüften logischen Schaltkreises bewirken können. Derartige Impulse bilden neben den statischen Pegeln einen wesentlichen Anteil der Steuersignale für logische Schaltkreise. Diese Aufgabenstellung ist keiner der bekanntgewordenen Literaturstellen zu entnehmen. Die darin beschriebenen Schaltungen bieten deshalb auch keine Anregung für die Erfindung.

Die obenstehend erläuterte Aufgabe wird bei einer eingangs beschriebenen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ausgänge der Komparatoren jeweils nach Abzweigen für die Anzeige der beiden logischen Pegel über ein UND-Gatter mit dem Anzeigeelement für Impulse verbunden sind.

Mit dieser Schaltungsmaßnahme wird erreicht, daß nur dynamische Vorgänge angezeigt werden, die beide für die Anzeige statischer Vorgänge maßgebenden Schwellen überschreiten.

Das sichere Ansprechen von Logikschaltugen auf Steuerimpulse ist üblicherweise auch von der Steilheit der Impulsflanken abhängig. Es ist deshalb zweckmäßig, einen Zeitdiskriminator vorzusehen, der Impulse mit für

die zu untersuchende Logikschaltung zu flachen Flankenanstiegsverläufen zurückweist. Dies, wird dadurch erreicht, daß zwischen die Ausgänge der Komparatoren und die entsprechenden Eingänge des Konjunktionsgliedes je ein Zeitglied geschaltet ist. Diese Zeitglieder bestehen mit Vorteil aus einer Serienschaltunj? zweier Monoflops. Die Serienschaltung stellt sicher, daß Impulse verschiedener Richtung, also solche, die sich von log. »0« nach log. »1« oder umgekehrt aufbauen, auf das Zeitglied in gleicher Weise wirken.

Um zu schnelle und kurze Impulse, die ebenfalls auf manche Logikschaltungen keinerlei Wirkung ausüben, von der Anzeige durch den Logik-Prüfstift auszuschließen, sind die Komparatoren mit Tiefpaßeigenschaften ausgestattet.

Mit Vorteil wird dem Konjunktionsglied ein weiteres Zeitglied nachgeschaltet, das auch verhältnismäßig kurze Impulse genügend verlängert, um sie als Aufleuchten des weißen Farbringes für das menschliche Auge sichtbar werden zu lassen. Es sind damit natürlich nur Impulse gemeint, die nicht durch die vorhin erwähnten Tiefpaßeigenschaften der Komparatoren von vornherein ausgeschlossen sind.

Einzelne Impulse können auch dadurch besser untersucht werden, daß dem Anzeigeelement für die Impulse ein abschaltbares Speicherglied vorgeschaltet ist.

Die Erfindung wird an drei Figuren erläutert.

F i g. 1 stellt ein Ausführungsbeispie! der Erfindung als Blockschaltbild dar; in den

F i g. 2 und 3 sind Diagramme gezeigt, die Aufschluß darüber geben, wann ein dynamischer Vorgang angezeigt wird und wann nicht, abhängig von der Höhe und dem Grundpegel bzw. der Steilheit der Anstiegsflanken des dynamischen Vorgangs.

In Fig. 1 sind zwei Komparatoren 1 bzw. 2 mit ungleichnamigen ersten Eingängen miteinander verbunden. Diese miteinander verbundenen Eingänge liegen über eine Überspannungsschutzschaltung 3 an dem Eingang £des Prüfstiftes. Zwei andere ungleichnamige Eingänge der beiden Komparatoren 1 und 2 liegen an zwei Spannungspegeln Us»o« bzw. Us»i_m die von der zu untersuchenden Logikfamilie bestimmt sind. Der Ausgang des Komparators 1 ist gegebenenfalls über einen nicht dargestellten Lampentreiber mit einer Anzeigelampe 4 für den Zustand log. »1«, dem die Farbe grün zugeordnet ist, verbunden. In gleicher Weise ist der Ausgang des Komparators 2 mit einer Lampe 5 zur Anzeige der dem logischen Zustande »0« zugeordneten Farbe rot verbunden. Zur Weitergabe dynamischer Vorgänge sind die Ausgänge der Kornpa; atoren 1 und 2 über Zeitstufen 6 bzw. 7 an je einen Eingang eines Konjunktionsgliedes 8, im Ausführungsbeispiel ein UND-Gatter, gelegt. Dem UND-Gatter 8 schließt sich eine weitere Zeitstufe 9 an, die aus einem Monoflop bestehen kann. Der Ausgang der Zeitstufe 9 ist mit dem Eingang eines Speichers 10 verbunden, der über einen Schalter 11 auch abgeschaltet werden kann. Vom Speicher 10 gelangt das Signal für die Anzeige dynamischer Vorgänge an eine weitere Anzeigelampe !2 mit der Farbe weiß.

Für die Spannungsversorgung der Schaltungsanordnung, die im Beispiel zu +5V gewählt wurde, ist ein Verpolungsschutz 13 vorgesehen.

Ein Eingangssignal Ue wird der Schaltung zwischen dem Eingang E des Prüfstiftes und einem Masseanschluß M zugeführt. Die Eingangsspannung Ue gelangt über den Überspannungsschutz 3 an die Komparatoren 1 und 2 und löst an deren Ausgängen digitale Steuersignale aus. Diese bewirken zunächst ein rein statische Anzeige des am Eingang anliegenden Spannungspegels. Ist die Eingangsspannung ί/fkleiner als die Schwellenspannung I/&.0«, so leuchtet die Anzeigelampe 5 für log. »0« (rot). Ist die Eingangsspannung U_E dagegen größer als die Schwellenspainnung 1/s.i«, dann leuchtet die Lampe 4 in der Farbe grün zur Anzeige einer logischen »1«. Liegt der Spannungspegel zwischen ii&o« und l/s»i« oder ist der Prüfstifteingang Soffen, so erfolgt keine Anzeige. Die Ausf;angssignale der Komparatoren 1 und 2 werden darüber hinaus auch dynamisch ausgewertet. Die Zeitstufen 6 bzw. 7 legen die Komparatorausgangssignale auf eine konstante Länge fest. Das nachfolgende UND-Gatter 8 führt nur dann an seinem Ausgang ein Signal, wenn beide Zeitstufen 6 und 7 Signale der vorgegebenen Länge liefern und außerdem sich diese beiden Signale zeitlich überlappen. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 8 wird durch das weitere Zeitglied 9 nochmals verlängert und steuert über den mit Hilfe des Schalters 11 ein- und ausschaltbaren Speicher 10 die Anzeigelampe 12 für Impulse an. Mit Hilfe des Zeitgliedes 9 und des Speichers 10 können auch noch sehr kurze Impulse für das Auge sichtbar gemacht werden. Wenn beispielsweise bei der Suche von Einzelimpulsen eine Leuchtdauer von 100 msec, auf die das Zeitglied 9 eingestellt ist, nicht ausreicht, kann durch Einschalten des Speichers 10 über den Schalter 11 eine beliebig lange An:ceigezeit gewählt werden. Durch Abschalten läßt sich der Speicher wieder löschen.

In Fig. 2 ist ein Diagramm verschiedener Eingangsspannungen Ue über der Zeit aufgetragen. Die Abszisse soll einem Spannungspegel von 0 V entsprechen. Über der Abszisse sind drei weitere Waagerechten eingezeichnet, welche die Spannungspegel Us»o«, i-/s»i« und eine Maximalspannung U_m3x symbolisieren. Von links nach rechts sind zuerst drei impulsförmige Eingangsspannungen eingetragen, die von einem Grundpegel etwas über 0, jedoch noch unterhalb von £/&>o« ausgehen. Der erste Impuls erreicht die Schwellspannung Us«o« nicht. Der zweite Impuls überschreitet zwar t/s»o«, erreicht jedoch die Schwellspannung Us»u nicht. Der dritte Impuls überschreitet beide Schwellspannungen. Nur er führt zu einer Anzeige. Dies ist sinnvoll, weil die beiden vorhergehenden Impulse kerne und nur der dritte Impuls mit Sicherheit eine Wirkung an der zu untersuchenden Logikschaltung hervorrufen. Die nächstfolgende Impulsgruppe geht von einem Grundpegel aus, der zwischen den beiden Schwellspannungen Us»o« bzw. L/&>i« liegt. Keiner dieser Impulse wird angezeigt, weil keiner beide Schwellspannungen zugleich überschreitet. Die dritte Impulsgruppe geht von einem Grundpegel aus, der über der Schwellspannung Us,,],, liegt. Die Impulse dieser Gruppe steigen in Richtung nach den beiden Schwellspannungen zu an. Der erste Impuls der Gruppe erreicht die obere Schwellspannung und der zweite Impuls die untere nicht. Nur der letzte Impuls überschreitet beide Schwellspannungen und führt zu einer Anzeige.

In der F i g. 3 sind zwei dynamische Eingangsspannungsverläufc mit verschieden steilen Anstiegsflanken dargestellt. Auch in diesem Diagramm sind die vorhin erwähnten Spannungspegel als Waagerechten über der Abszisse, die den Spannungspegel OV verkörpert, eingezeichnet. Darüber hinaus sind in fünf Zeilen unter dem Diagramm Zeitdiagramme dargestellt, die im

folgenden erläutert werden. In der ersten Zeile von oben sind die zwischen dem Überschreiten und wieder Unterschreiten des Spannungspegels Us^o« durch die beiden Vorgänge verstreichenden Zeitintervalle dargestellt. In der zweiten Zeile sind die Zeitintervalle eingezeichnet, die zwischen dem Über- und Unterschreiten des Spannungspegels Us,,]« liegen. In der dritten und vierten Zeile sind die vorgegebenen Zeitkonstanten der Zeitstufen 6 bzw. 7 eingezeichnet, die jeweils mit dem Überschreiten des unteren Spannungspegels U_s„o« bzw. des oberen Spannungspegels Usr.\« ausgelöst werden. In der fünften Zeile ist das Ausgangssignal des Konjunkturgliedes 8 dargestellt. Es ist aus dieser Zeile ersichtlich, daß nur eine Anzeige erfolgt, wenn sich die Verzögerungszeiten der Zeitstufen 6 und 7 überlappen, d. h., wenn eine vorgegebene Steilheit der Anstiegsflanke des untersuchten dynami sehen Vorganges nicht unterschritten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für einen Logik-Prüfstift mit jeweils einem Anzeigeelement für zwei logische, über zwei Komparatoren diskriminierte Eingangsspannungspegel und einem Anzeigeelement für Impulse einer vorgegebenen Höhe, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Komparatoren (1 bzw. 2) jeweils nach Abzweigen für die Anzeige der beiden logischen Pegel über ein UND-Gatter (8) mit dem Anzeigeelement (12) für Impulse verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgänge der Komparatoren (t bzw. 2) und die entsprechenden Eingänge des Konjunktionsgliedes (8) je ein Zeitglied (6 bzw. 7) geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (6 bzw. 7) aus einer Serienschaltung zweier Monoflops besteht.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoren (1 und 2) Tiefpaßeigenschaften haben.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Konjunktionsglied (8) ein weiteres Zeitglied (9) nachgaschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Anzeigeelement (12) für Impulse ein abschaltbares Speicherglied (10) vorgeschaltet ist.