RU151203U1

RU151203U1 - MULTIFUNCTIONAL DIAGNOSTIC COMPLEX

Info

Publication number: RU151203U1
Application number: RU2014119230/28U
Authority: RU
Inventors: Нурмухамбет Ильмурадович Халитов
Original assignee: Нурмухамбет Ильмурадович Халитов
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2015-03-27

Abstract

1. Многофункциональный диагностический комплекс, состоящий из многоканального щупа, включающий в себя канал контактного измерения параметров, то есть щуп-контакт мультиметра/осциллографа, каналы бесконтактного измерения тока и напряжения, канал измерения температуры, а также комбинированного устройства блок питания/усилитель мощности, который может быть использован как в качестве регулируемого блока питания, так и в качестве усилителя мощности, и выходных цепей для подключения к мультиметру и осциллографу.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в состав многофункционального диагностического комплекса входят 4- или более канальный щуп с соответствующими датчиками, схемами предварительной обработки сигналов и системой механической и электронной коммутации каналов.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в состав многофункционального диагностического комплекса входит комбинированное устройство блок питания/усилитель мощности, которое может быть использовано как в качестве регулируемого по напряжению, току и частоте источнику напряжения/тока для испытуемых цепей, так и в качестве регулируемого по амплитуде и фазе усилителя мощности, с целью организации положительной и отрицательной обратных связей по току и напряжению для повышения чувствительности и избирательности комплекса.4. Устройство по п. 2, отличающееся возможностью опционального выбора канала контактного измерения сигнала, то есть щупа-контакта мультиметра/осциллографа.5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик контактного измерения сигнала, то есть щуп-контакт мультиметра/осциллографа, а также устройство механической и элект1. A multi-functional diagnostic complex, consisting of a multi-channel probe, including a channel for measuring contact parameters, that is, a multimeter / oscilloscope probe-contact, non-contact current and voltage measuring channels, a temperature measuring channel, as well as a combined power supply / power amplifier unit, which It can be used both as an adjustable power supply unit, and as a power amplifier, and output circuits for connection to a multimeter and an oscilloscope. 2. The device according to claim 1, characterized in that the multifunctional diagnostic complex includes 4 or more channel probes with corresponding sensors, signal preprocessing circuits, and a system of mechanical and electronic switching of channels. The device according to claim 1, characterized in that the multifunctional diagnostic complex includes a combined power supply unit / power amplifier, which can be used as a voltage / current source for voltage and current for the tested circuits, and as adjustable in amplitude and phase of the power amplifier, in order to organize positive and negative feedbacks on current and voltage to increase the sensitivity and selectivity of the complex. 4. The device according to claim 2, characterized in the possibility of optionally selecting a channel for contact measurement of a signal, i.e., a probe-contact of a multimeter / oscilloscope. The device according to claim 2, characterized in that the sensor is a contact measurement signal, that is, the probe-contact of the multimeter / oscilloscope, as well as a mechanical and electronic device

Description

Полезная модель относится к области устройств для измерения и диагностики и может быть использована для диагностики, ремонта и разработки различных электронных и электрических устройств и цепей.The utility model relates to the field of devices for measurement and diagnostics and can be used for diagnostics, repair and development of various electronic and electrical devices and circuits.

Уровень техники. Известны:The level of technology. Known:

(1) Милливольтметры с активным щупом, в котором схема предварительного усиления находится непосредственно в корпусе щупа, например В3-48 или В3-52/1.(1) Millivoltmeters with an active probe, in which the pre-amplification circuit is located directly in the probe body, for example, B3-48 or B3-52 / 1.

(2) Трассоискатели скрытой электропроводки, например LA-1010 или АСТ-1210.(2) Locator for concealed wiring, e.g. LA-1010 or AST-1210.

(3) Электронные измерители температуры, например термометр ТМ979Н.(3) Electronic temperature meters, for example, a ТМ979Н thermometer.

(4) Лабораторные блоки питания, например АКИП Б5-71.(4) Laboratory power supplies, e.g. AKIP B5-71.

(5) Устройство для параметрического контроля многослойных печатных плат RU 6187225 C1 опубликованное 10.07.2005(5) Device for parametric control of multilayer printed circuit boards RU 6187225 C1 published July 10, 2005

Наиболее близким устройством (прототипом) к заявляемому мною является Устройство для параметрического контроля многослойных печатных плат RU 2256187 C1 опубликованное 10.07.2005.The closest device (prototype) to the claimed by me is the Device for parametric control of multilayer printed circuit boards RU 2256187 C1 published July 10, 2005.

Устройство предназначено для выходного контроля качества многослойных печатных плат, и состоит из N пар подпружиненных, для обеспечения качественного контакта зондовых головок, которые размещаются на противоположенных сторонах тестируемой печатной платы, и передвигаются блоками координатного многоосевого перемещения, которые, в свою очередь управляются блоками управления перемещением по командам встроенной микроЭВМ, согласно программе, индивидуальной для каждой многослойной печатной платы.The device is intended for output quality control of multilayer printed circuit boards, and consists of N spring-loaded pairs to ensure high-quality contact of the probe heads, which are located on opposite sides of the tested printed circuit board, and are moved by multi-axis coordinate coordinate blocks, which, in turn, are controlled by motion control blocks along commands of the built-in microcomputer, according to the program, individual for each multilayer printed circuit board.

Как данное устройство, так и предлагаемый мною многофункциональный диагностический комплекс могут быть использованы для контроля качества многослойных печатных плат.Both this device and the multifunctional diagnostic complex that I propose can be used to control the quality of multilayer printed circuit boards.

Раскрытие полезной модели.Disclosure of a utility model.

Недостатками, (применительно конечно к решаемой мною задаче), вышеуказанных устройств является то, что поскольку функции вышеуказанных устройств не интегрированы, пользование ими по отдельности неудобно.The disadvantages, (of course, with regard to the task I am solving) of the above devices is that since the functions of the above devices are not integrated, using them separately is inconvenient.

Кроме того использование устройств (2), ввиду их размеров, низкой чувствительности и разрешающей способности затруднено, а устройства (4), ввиду отсутствия в нем функции усилителя мощности невозможно, в предлагаемом устройстве, предназначенном, главным образом для ремонта и диагностики современных электронных устройств собираемых на многослойных печатных платах, в том числе и с применением микросхемах в BGA корпусах.In addition, the use of devices (2), due to their size, low sensitivity and resolution, is difficult, and devices (4), due to the lack of a power amplifier function in it, is impossible in the proposed device, intended mainly for repair and diagnostics of modern electronic devices assembled on multilayer printed circuit boards, including those using microcircuits in BGA packages.

Недостатком устройства (5) является то, что поскольку данное устройство предназначено для выходного контроля качества изготовленных многослойных печатных плат оно, ввиду своих конструктивных особенностей, непригодно для работы с готовыми изделиями собранных на таких платах, поскольку зондовая головка в вышеуказанном устройстве состоит из пары подпружиненных контактов и видеокамеры, необходимой для точного позиционирования зондовой головки, и предназначена только для контактного измерения сопротивлений проводников, межслойных переходов, металлизированных отверстий, изоляции цепей и электрических соединений между монтажными площадками на наружных слоях контролируемых многослойных печатных плат.The disadvantage of device (5) is that since this device is intended for output quality control of manufactured multilayer printed circuit boards, it, due to its design features, is unsuitable for working with finished products assembled on such boards, since the probe head in the above device consists of a pair of spring-loaded contacts and video cameras, necessary for accurate positioning of the probe head, and is intended only for contact measurement of the resistances of conductors, interlayer odov, metallized vias, insulation circuits and electrical connections between the mounting pads on the outer layers of the multilayer PCB controlled.

При этом вся дальнейшая обработка сигнала производится измерительно-коммутационными модулями, которые находятся вне зондовых головок.In this case, all further signal processing is performed by measuring and switching modules that are located outside of the probe heads.

Никаких других измерений, ни контактным, ни бесконтактным способом данное устройство не производит, поэтому авторы изобретения позиционирует данное устройство как устройство для параметрического контроля, а не как многоканальный зонд. Кроме того данное устройство ввиду его стоимости и габаритов труднодоступно для небольших предприятий и индивидуальных лиц.This device does not make any other measurements, either by contact or non-contact, therefore, the inventors position the device as a device for parametric control, and not as a multi-channel probe. In addition, this device, due to its cost and dimensions, is difficult to access for small enterprises and individuals.

Задачей заявляемой мною полезной модели является интеграция функций вышеуказанных устройств в одном, с целью повышения функциональности и удобства пользования для целей ремонта и диагностики различных электронных и электрических схем и систем, в том числе и современных, собираемых на многослойных печатных платах, и особенно может быть полезно при ручной трассировке проводников находящихся на внутренних слоях многослойных печатных плат и работе с микросхемами в BGA корпусах. Также предлагаемое устройство может быть полезно для работы при отсутствующей принципиальной электрической схеме диагностируемого устройства.The objective of the utility model I am proposing is to integrate the functions of the above devices in one, in order to increase functionality and ease of use for the repair and diagnosis of various electronic and electrical circuits and systems, including modern ones assembled on multilayer printed circuit boards, and can be especially useful when manually tracing the conductors located on the inner layers of multilayer printed circuit boards and working with microcircuits in BGA packages. Also, the proposed device may be useful for work with a missing circuit diagram of the diagnosed device.

Технический результат достигается тем, что едином общем корпусе щупа, конструкция которого внешне напоминает многоцветную шариковую ручку, дополненную выходными кабелями, размещаются:The technical result is achieved by the fact that in a single common probe housing, the design of which looks like a multi-color ballpoint pen, supplemented with output cables, are placed:

1. Щуп-контакт мультиметра/осциллографа.1. Probe-contact multimeter / oscilloscope.

2. Бесконтактный датчик тока индуктивного или магниторезистивного типа с соответствующей схемой предварительного усиления токового сигнала.2. Non-contact current sensor of inductive or magnetoresistive type with the corresponding scheme of preliminary amplification of the current signal.

3. Бесконтактный датчик напряжения электрометрического или емкостного типа с соответствующей схемой предварительного усиления данного сигнала.3. A non-contact voltage sensor of electrometric or capacitive type with the corresponding circuit for preliminary amplification of this signal.

4. Датчик температуры типа термопара или термосопротивление с соответствующей схемой предварительного усиления сигнала термопары или термосопротивления.4. A temperature sensor such as a thermocouple or thermistor with an appropriate circuit for preliminary amplification of the thermocouple signal or thermistor.

А также устройство механической и электронной коммутации вышеуказанных каналов расположены в едином общем корпусе измерительного щупа.As well as the mechanical and electronic switching device of the above channels are located in a single common housing of the measuring probe.

Кроме того в состав комплекса входит комбинированное устройство которое может быть использовано как в качестве регулируемого по амплитуде и частоте источника напряжения/тока, так и в качестве регулируемого по амплитуде и фазе усилителя мощности, нагрузкой которого может являться диагностируемая цепь и/или компонент, а датчик соответствующего канала, с целью повышения чувствительности может быть включен в цепь положительной обратной связи, или с целью повышения избирательности в цепь отрицательной обратной связи.In addition, the complex includes a combined device that can be used both as a voltage / current source adjustable in amplitude and frequency, and as a power amplifier regulated in amplitude and phase, the load of which can be a diagnosed circuit and / or component, and a sensor corresponding channel, in order to increase sensitivity, can be included in the positive feedback circuit, or in order to increase selectivity in the negative feedback circuit.

Также имеется возможность включения встроенного громкоговорителя для аудио контроля выходного сигнала.It is also possible to turn on the built-in speaker for audio control of the output signal.

Таким образом предлагаемое мною устройство имеет 4 канала измерения, упомянутых выше, каждый из которых может быть использован 4-х режимах, а именно:Thus, the device that I propose has 4 measurement channels, mentioned above, each of which can be used in 4 modes, namely:

А) Режим измерения диагностируемой системы питающейся от ее собственного источника питания.A) The measurement mode of the diagnosed system powered by its own power source.

Б) Режим измерения диагностируемой системы питающейся от регулируемого источника питания входящего в состав комплекса.B) The measurement mode of the diagnosed system powered by an adjustable power source included in the complex.

В) Режим измерения диагностируемой системы при котором, с целью повышения чувствительности комплекса, диагностируемая цепь или компонент подключается к выходу регулируемого источника питания/усилителя мощности, а соответствующий канал включается в цепь положительной обратной связи по току или напряжению.C) The measurement mode of the diagnosed system in which, in order to increase the sensitivity of the complex, the diagnosed circuit or component is connected to the output of an adjustable power supply / power amplifier, and the corresponding channel is included in the positive current or voltage feedback circuit.

Г) Режим измерения диагностируемой системы при котором, с целью повышения избирательности комплекса, диагностируемая цепь или компонент подключается к выходу регулируемого источника питания/усилителя мощности, а соответствующий канал включается в цепь отрицательной обратной связи по току или напряжению.D) The measurement mode of the diagnosed system in which, in order to increase the selectivity of the complex, the diagnosed circuit or component is connected to the output of an adjustable power supply / power amplifier, and the corresponding channel is included in the negative current or voltage feedback circuit.

Также система видеоконтроля места диагностики, имеющаяся в прототипе, заменена на устройство аудиоконтроля диагностируемой цепи и/или компонента, в предлагаемом мною устройстве.Also, the video monitoring system of the diagnostic location, available in the prototype, is replaced by an audio monitoring device of the diagnosed circuit and / or component in my device.

Осуществление полезной модели "Многофункциональный диагностический комплекс". Конструктивно устройство состоит из А:Implementation of the utility model "Multifunctional diagnostic complex." Structurally, the device consists of A:

Щупа, в общем корпусе которого расположены датчики, предварительные усилители всех каналов с соответствующей системой механической и электронной коммутации каналов. Внешне конструкция щупа напоминает многоцветную шариковую ручку дополненную выходными кабелями.The probe, in the common housing of which there are sensors, pre-amplifiers of all channels with the corresponding system of mechanical and electronic switching of channels. Externally, the design of the probe resembles a multi-color ballpoint pen complemented by output cables.

Система механического переключения каналов также может быть аналогичной системе переключения цветов многоцветной шариковой авторучки.A mechanical channel switching system can also be similar to a multi-color ballpoint pen color switching system.

Одна из возможных реализаций щупа показана на фиг. 1/3. Рассмотрим работу многоканального щупа:One possible implementation of the probe is shown in FIG. 1/3. Consider the work of a multi-channel probe:

Канал контактного измерения. Щуп-контакт мультиметра/осциллографа выдвигается нажатием переключателя П1, при этом щуп-контакт с помощью контактной группы S1 подключается к выходной шине, выходы других каналов при этом отключаются.Contact measurement channel. The probe-contact of the multimeter / oscilloscope is advanced by pressing switch P1, while the probe-contact is connected to the output bus using the contact group S1, the outputs of other channels are disconnected.

Канал бесконтактного измерения тока, предназначенный главным образом для трассировки скрытых проводников (дорожек) с низким импедансом и работы с микросхемами в BGA корпусах, включается нажатием переключателя П2, при этом:The non-contact current measurement channel, intended mainly for tracing hidden conductors (tracks) with low impedance and working with microcircuits in BGA packages, is activated by pressing switch P2, while:

1) Выдвигается магнитопровод индуктивного датчика магнитного поля механически соединенный с переключателем П2.1) The magnetic core of the inductive magnetic field sensor is advanced mechanically connected to switch P2.

2) Схема (изображенная на фиг. 1/3) переходит в режим каскодного усилителя с динамической нагрузкой сигнала индуктивного датчика магнитного поля, а именно: предварительное усиление сигнала индуктивного датчика магнитного поля осуществляется малошумящим транзистором типа КТ 3102 включенного по схеме с общим эмиттером, коллекторной нагрузкой которого является триод-нувистор типа 6C51H включенный по схеме с общей сеткой (контактная группа S 2/2 механически соединенная с переключателем П2 находится в верхнем положении) анодной нагрузкой нувистора является источник тока собранный по схеме ″токовое зеркало″ на транзисторах VT2 И VT3 типа КТ361Г, выход каскодного усилителя с помощью контактной группы S2/2 подключается к выходной шине, при этом выходы других каналов отключается.2) The circuit (shown in Fig. 1/3) goes into the cascode amplifier mode with a dynamic load of the inductive magnetic field sensor signal, namely: the preliminary amplification of the inductive magnetic field sensor signal is carried out by a low-noise transistor of the type KT 3102 connected according to the circuit with a common emitter, collector the load of which is a triode nouvistor type 6C51H connected according to the scheme with a common grid (contact group S 2/2 mechanically connected to switch P2 is in the upper position) by the anode load of the nouveau is a current source assembled according to the ″ current mirror ″ scheme on VT2 and VT3 transistors of the KT361G type, the output of the cascode amplifier using the S2 / 2 contact group is connected to the output bus, while the outputs of other channels are turned off.

Канал бесконтактного измерения напряжения, предназначенный главным образом для трассировки скрытых проводников (дорожек) с высоким импедансом, включается нажатием переключателя ПЗ, при этом схема изображенная на фиг. 1/3 с помощью контактной группы S 3/1 переходит в режим генератора синусоидальных колебаний работающий на частоте порядка 50 мегагерц, собранного на нувисторе 6С51Н по классической схеме емкостной трехточки (генератор Колпитца). Выбор нувистора обусловлен его значительно большей, по сравнению с полупроводниковыми устройствами, устойчивостью к электростатике. Паразитная емкость проводника и/или компонента диагностируемого устройства является нижней, по схеме, обкладкой Сэкв. колебательного контура L5 Сэкв, верхняя же обкладка Сэкв. расположена на корпусе зонда. Схема на варикапе служит для подстройки эквивалентной емкости колебательного контура для получения устойчивой генерации. Входной сигнал каскада на транзисторе VT1 с помощью контактной группы S2.1 заземляется и этот каскад входит в режим катодного резистора нувистора 6С51Н. Выход генератора с помощью контактной группы S 3 подключается, для дальнейшей обработки, к выходной шине, выходы других каналов при этом отключаются.The non-contact voltage measurement channel, intended primarily for tracing hidden conductors (tracks) with high impedance, is activated by pressing the PP switch, the circuit shown in FIG. 1/3 with the help of the contact group S 3/1 switches to the mode of a sinusoidal oscillation generator operating at a frequency of about 50 megahertz collected on a 6C51N nuvistor according to the classical three-point capacitive circuit (Kolpitz generator). The choice of a nouvistor is due to its significantly greater electrostatic resistance compared to semiconductor devices. The parasitic capacitance of the conductor and / or component of the diagnosed device is the bottom, according to the scheme, lining Seq. Oscillating circuit L5 Seq., the upper lining Seq. located on the probe body. The varicap scheme serves to fine-tune the equivalent capacitance of the oscillatory circuit to obtain stable generation. The input signal of the cascade on the transistor VT1 using the contact group S2.1 is grounded and this cascade enters the mode of the cathode resistor of the nuvistor 6C51H. The output of the generator using the contact group S 3 is connected, for further processing, to the output bus, the outputs of other channels are disabled.

Канал измерения температуры включается нажатием переключателя П4 при этом:The temperature measurement channel is activated by pressing the switch P4 while:

1) Выдвигается датчик температуры типа термопара, механический соединенный с переключателем П4.1) A thermocouple type temperature sensor is pulled out, mechanically connected to switch P4.

2) Схема изображенная на фиг. 1/3, являющаяся усилителем сигнала термопары, выполнена по стандартной схеме на специализированном операционном усилителе типа AD8551 и с помощью контактной группы S4 подключается к выходной шине, выходы других каналов при этом отключаются.2) The circuit depicted in FIG. 1/3, which is a thermocouple signal amplifier, is made according to the standard scheme on a specialized operational amplifier such as AD8551 and is connected to the output bus using contact group S4, while the outputs of other channels are switched off.

и B:and B:

Регулируемого по амплитуде, частоте и фазе комбинированного устройства блока питания/усилителя мощности.Adjustable in amplitude, frequency and phase of the combined device of the power supply / power amplifier.

Работа комбинированного устройства блок питания/усилитель мощности в режиме блока питания.The operation of the combined device power supply / power amplifier in the power supply mode.

Рассмотрим работу комбинированного устройства на примере блок-схемы популярной микросхемы TL494, широко применявшейся в импульсных блоках питания (см. фиг. 2/3).Consider the operation of a combined device on the example of a block diagram of the popular TL494 chip, widely used in switching power supplies (see Fig. 2/3).

Основой узла широтно-импульсного регулирования данной микросхемы является компаратор DA2, на инвертирующий вход которого, с генератора DA6, частота работы которого определяется номиналами резистора RT и конденсатора СТ, подается сигнал пилообразной формы, а на неинвертирующий вход который подсоединен к операционному усилителю DA3 - (усилитель сигнала ошибки напряжения), операционному усилителю DA4 - (усилитель ошибки по ограничению тока) и выводу 3, при этом, подается сигнал который необходимо промодулировать.The basis of the pulse-width-wave regulation node of this microcircuit is the DA2 comparator, to the inverting input of which, from the DA6 generator, whose frequency of operation is determined by the values of the resistor RT and the capacitor ST, a sawtooth signal is supplied, and to the non-inverting input which is connected to the operational amplifier DA3 - (amplifier voltage error signal), operational amplifier DA4 - (error amplifier for current limitation) and pin 3, while the signal that needs to be modulated is supplied.

В режиме блока питания на этот вход подается напряжениеIn power supply mode, voltage is applied to this input

Uвх=k1*Uоп.-k2*Uвых.+k3*Iвых.Uin = k1 * Uop.-k2 * Uout. + K3 * Iout.

Где:Where:

Uоп. опорное напряжения которое необходимо стабилизировать,Uop. voltage reference that must be stabilized,

Uвых. выходное напряжение стабилизатораUout. stabilizer output voltage

Iвых. выходной ток стабилизатораIout. stabilizer output current

k1, k2 k3 коэффициенты специфичные для каждой конкретной схемы блока питания.k1, k2 k3 coefficients specific to each specific power supply circuit.

На выходе компаратора получаем прямоугольные импульсы ширина которых пропорциональна уровню модулируемого сигнала, в данном случае Uвх. Затем из выходного сигнала компаратора блоком вспомогательной логики на элементах DD1, DD2, DD3, DD4, DD5, DD6 формируется парафазный сигнал для полумостового выходного каскада работающего в ключевом режиме.At the output of the comparator, we obtain rectangular pulses whose width is proportional to the level of the modulated signal, in this case, Uin. Then, from the output signal of the comparator, the auxiliary logic unit on the elements DD1, DD2, DD3, DD4, DD5, DD6 generates a paraphase signal for the half-bridge output stage operating in the key mode.

В случае нагрузки выходного ключевого каскада на развязывающий и согласующий трансформатор выходное напряжение с этого трансформатора выпрямляется и подается на LC фильтр. LC фильтр включенный между выходным ключевым каскадом и нагрузкой фильтрует и сглаживает импульсы выходного тока.If the output key stage is loaded on the decoupling and matching transformer, the output voltage from this transformer is rectified and applied to the LC filter. An LC filter connected between the output key stage and the load filters and smooths the output current pulses.

Работа комбинированного устройства блок питания/усилитель мощности в режиме усилителя мощности.Operation of the combined power supply / power amplifier device in the power amplifier mode.

Вариант 1.Option 1.

Работа комбинированного устройства блок питания/усилитель мощности в режиме усилителя класса D.The operation of the combined device is a power supply / power amplifier in the class D amplifier mode.

Класс D - режим работы каскада в котором активные приборы работают в ключевом режиме. В основе этой схемы - задающий генератор пилообразной или треугольной схемы, частота которой обычно равняется десяткам или сотням килогерц, быстродействующий компаратор и формирователь импульсов, управляющий выходными транзисторами, работающими в ключевом режиме. Демодулирование усиленного сигнала производит LC фильтр который включается между выходным каскадом и нагрузкой.Class D - cascade operation mode in which active devices operate in key mode. The basis of this circuit is a master oscillator of a sawtooth or triangular circuit, the frequency of which is usually equal to tens or hundreds of kilohertz, a high-speed comparator and pulse shaper that controls the output transistors operating in the key mode. Demodulation of the amplified signal produces an LC filter which is switched between the output stage and the load.

Теорема Котельникова: Любой аналоговый сигнал может быть восстановлен с какой угодно точностью по своим дискретным отсчетам, взятым с частотой f>2fc, где fc - максимальная частота, которой ограничен спектр реального сигнала.Kotelnikov's theorem: Any analog signal can be restored with any accuracy from its discrete samples taken with a frequency f> 2fc, where fc is the maximum frequency to which the spectrum of a real signal is limited.

Таким образом для получения полосы пропускания усилителя мощности равной 0-10 килогерц частота задающего генератора пилообразной или треугольной должна быть не менее 20 килогерц.Thus, in order to obtain a bandwidth of the power amplifier equal to 0-10 kilohertz, the frequency of the master oscillator sawtooth or triangular should be at least 20 kilohertz.

Так как основой узла широтно-импульсного регулирования усилителя является компаратор DA3, на инвертирующий вход которого с генератора DA6 подается сигнал пилообразной формы, на другой вход при этом подается сигнал который необходимо промодулировать, в нашем случае, на этот вход подается напряжение с выхода щупа. Если мгновенное значение входного напряжения превышает напряжение на выходе генератора, компаратор подает сигнал на открытие верхнего плеча, если нет то на открытие нижнего плеча. В случае необходимости, усилители DA3 и DA4 могут быть использованы для введения отрицательной или положительной обратных связей по напряжению или току. Затем из выходного сигнала компаратора блоком вспомогательной логики на элементах DD1, DD2, DD3, DD4, DD5, DD6 формируется парафазный сигнал для полумостового выходного каскада работающего в ключевом режиме. Формирователь импульсов усиливает эти сигналы попеременно открывая транзисторы верхнего и нижнего плеча, а включенный между ними и нагрузкой LC фильтр демодулирует и сглаживает отдаваемый в нагрузку ток. На выходе усилителя - усиленная и демодулированная, очищенная от высокочастотных помех копия выходного сигнала.Since the basis of the node of the pulse-width regulation of the amplifier is the DA3 comparator, the sawtooth signal is supplied to the inverting input of which from the DA6 generator, the signal that needs to be modulated is supplied to the other input, in our case, the voltage from the probe output is applied to this input. If the instantaneous value of the input voltage exceeds the voltage at the generator output, the comparator sends a signal to open the upper arm, if not, to open the lower arm. If necessary, amplifiers DA3 and DA4 can be used to introduce negative or positive feedbacks on voltage or current. Then, from the output signal of the comparator, the auxiliary logic unit on the elements DD1, DD2, DD3, DD4, DD5, DD6 generates a paraphase signal for the half-bridge output stage operating in the key mode. The pulse shaper amplifies these signals alternately opening the upper and lower arm transistors, and the LC filter connected between them and the load demodulates and smooths the current supplied to the load. At the output of the amplifier is a amplified and demodulated, cleaned from high-frequency noise copy of the output signal.

Недостатками, препятствующим широкому использованию усилителей класса D, являются довольно высокий коэффициент нелинейных искажений и более высокие требования к быстродействию компонентов, но в нашем случае эти недостатки не столь существенны.The disadvantages that prevent the widespread use of class D amplifiers are a rather high coefficient of non-linear distortion and higher requirements for the speed of components, but in our case these disadvantages are not so significant.

Вариант 2.Option 2

Работа комбинированного устройства блок питания/усилитель мощности в режиме усилителя класса А.The operation of the combined device power supply / power amplifier in the class A amplifier mode.

Комбинированное устройство состоящее из понижающего сетевого трансформатора, выпрямителя, сетевого фильтра, первичного параметрического стабилизатора, последовательного компенсационного регулируемого стабилизатора на базе операционного усилителя и переключателя режима.A combined device consisting of a step-down mains transformer, a rectifier, a mains filter, a primary parametric stabilizer, a series compensating adjustable stabilizer based on an operational amplifier and a mode switch.

В данной схеме, (изображенной на фиг. 3/3) операционный усилитель фактически включен по схеме неинвертирующего усилителя, выход которого подключен к базе мощного транзистора включенного по схеме с общим эмиттером (усилитель тока). Соотношение резисторов в цепи обратной связи такого усилителя задают его коэффициент усиления, Ky=1+R1/R3, который определяет во сколько раз выходное напряжение будет выше входного, то есть напряжения поданного на неинвертирующий вход операционного усилителя. В режиме блока питания (стабилизатора напряжения) на этот вход подается опорное напряжение с параметрического стабилизатора Rv D1. В режиме усилителя мощности этот вход переключается на выходной сигнал щупа, а к выходу усилителя подключается диагностируемая цепь или компонент.In this circuit (shown in Fig. 3/3), the operational amplifier is actually turned on according to the non-inverting amplifier circuit, the output of which is connected to the base of a powerful transistor connected according to the scheme with a common emitter (current amplifier). The ratio of the resistors in the feedback circuit of such an amplifier is determined by its gain, Ky = 1 + R1 / R3, which determines how many times the output voltage will be higher than the input, that is, the voltage supplied to the non-inverting input of the operational amplifier. In the power supply (voltage stabilizer) mode, the reference voltage from the parametric stabilizer Rv D1 is applied to this input. In the power amplifier mode, this input switches to the output signal of the probe, and the diagnosed circuit or component is connected to the amplifier output.

Переменное сопротивление R2 стоящее в цепи отрицательной обратной связи и являющееся регулятором напряжения в режиме блока питания, в режиме усилителя мощности служит регулятором усиления.The variable resistance R2 standing in the negative feedback circuit and being a voltage regulator in the power supply mode, in the power amplifier mode serves as a gain regulator.

Вариант 3.Option 3

Комбинированное устройство блок питания/усилитель мощности в котором функция усилителя мощности может быть реализована на микросхеме усилителя мощности, например такой как TDA1557, которая конструктивно и схемотехнически объединена с блоком питания для реализации задач заявляемой полезной модели.A combined power supply unit / power amplifier in which the function of a power amplifier can be implemented on a microcircuit of a power amplifier, for example, such as TDA1557, which is structurally and schematically combined with a power supply unit for implementing the tasks of the claimed utility model.

ИСТОЧНИКИSOURCES

Устройство для параметрического контроля многослойных печатных плат, RU 2256187 C1Device for parametric control of multilayer printed circuit boards, RU 2256187 C1

Лабутин, В.К. Усилитель класса D. М. Госэнергоиздат.1956 г. Labutin, V.K. Amplifier class D. M. Gosenergoizdat. 1956

Лившиц, И.И. Транзисторные усилители в режиме D. Л. Энергия, 1973 г.Livshits, I.I. Transistor amplifiers in D. L. Energy mode, 1973

Bohn, D.A. Pro Audio Reference, Rane Audio, 2012, Amplifer classes: Class DBohn, D.A. Pro Audio Reference, Rane Audio, 2012, Amplifer classes: Class D

Bohn, D.A. Pro Audio Reference, Rane Audio, 2012, Amplifer classes: Class ABohn, D.A. Pro Audio Reference, Rane Audio, 2012, Amplifer classes: Class A

Texas Instruments, Datasheet TL494.Texas Instruments, Datasheet TL494.

Philips, Datasheet TDA1557.Philips, Datasheet TDA1557.

Analog Devices, Datasheet AD88551.Analog Devices, Datasheet AD88551.

Claims

1. A multifunctional diagnostic complex, consisting of a multi-channel probe, including a channel for measuring contact parameters, that is, a multimeter / oscilloscope probe-contact, non-contact current and voltage measuring channels, a temperature measuring channel, as well as a combined power supply / power amplifier unit, which It can be used both as an adjustable power supply unit, and as a power amplifier, and output circuits for connecting to a multimeter and an oscilloscope.

2. The device according to claim 1, characterized in that the multifunctional diagnostic complex includes 4 or more channel probes with corresponding sensors, signal preprocessing circuits, and a channel mechanical and electronic switching system.

3. The device according to p. 1, characterized in that the multifunctional diagnostic complex includes a combined power supply unit / power amplifier, which can be used as a voltage / current source for voltage and current for the tested circuits, and as a power amplifier adjustable in amplitude and phase, in order to organize positive and negative feedbacks on current and voltage to increase the sensitivity and selectivity of the complex.

4. The device according to claim 2, characterized in the possibility of optionally selecting a channel for contact measurement of a signal, that is, a probe-contact of a multimeter / oscilloscope.

5. The device according to p. 2, characterized in that the sensor contact measurement signal, that is, the probe-contact of the multimeter / oscilloscope, as well as the mechanical and electronic switching channel of the contact measurement signal are located in a common housing of the probe.

6. The device according to p. 2, characterized in the possibility of optional choice of a channel of non-contact current measurement in circuits with low impedance.

7. The device according to. 2, characterized in that the current sensor, the circuit for pre-amplification of the current signal, as well as the mechanical and electronic switching channel of the non-contact current measurement channel are located in a common probe housing.

8. The device according to claim 2, characterized in that the current sensor can be manufactured using both an inductor and based on semiconductor structures such as magnetoresistors, Hall sensors, etc.

9. The device according to p. 2, characterized in that the non-contact current measurement channel can be used for passive monitoring of current circuits.

10. The device according to p. 2, characterized in that the non-contact current measurement channel can be included in the circuit of positive or negative current feedback.

11. The device according to p. 3, characterized in that the parameters of positive or negative current feedback, such as current strength, frequency, phase are adjustable.

12. The device according to claim 2, characterized in the possibility of the optional inclusion of a non-contact voltage measurement channel in high impedance circuits.

13. The device according to claim 2, characterized in that the non-contact voltage sensor, the signal pre-amplification circuit, as well as the mechanical and electronic switching device for the non-contact voltage measurement channel are located in the common housing of the measuring probe.

14. The device according to claim 2, characterized in that the non-contact voltage sensor can be either capacitive or electrometric type.

15. The device according to claim 2, characterized in that the non-contact voltage measurement channel can be used for passive monitoring of the voltage potential of high-impedance circuits.

16. The device according to p. 2, characterized in that the non-contact voltage measurement channel can be included in the circuit of positive or negative voltage feedback.

17. The device according to p. 3, characterized in the ability to adjust the parameters of positive or negative feedback on voltage, such as amplitude, frequency and phase.

18. The device according to p. 2, characterized in the possibility of optional inclusion of the temperature measurement channel.

19. The device according to claim 2, characterized in that the temperature sensor, the signal pre-amplification circuit, as well as the mechanical and electronic switching device for the temperature measurement channel are located in a common housing of the measuring probe.

20. The device according to claim 2, characterized in that both a thermocouple and temperature sensors based on semiconductor structures can be used as a temperature sensor.

21. The device according to p. 3, characterized in that it is possible to turn on the built-in speaker for audio monitoring of the output signal.