×
测量测试 > 测试测量应用 > 详情

如何用一只无缓冲CMOS六反相器做出测试仪器?

发布时间:2020-11-18 发布时间:
|

本文讨论了如何用一种六反相器IC做出四种测试件:一个有良好定义逻辑电压窗口的逻辑笔,输入阻抗约为1MΩ;一个开路测试仪,上限电阻可以从几十欧到几十兆欧;一个单脉冲或脉冲串注入器或简单的信号发生器;还有一个是高阻音频探头。使用一只4069中的六个反相门、两或三只电阻,以及少许无源元件,就可以做出这些测试仪器。

在双门构成的CMOS/TTL兼容探头中,R1至R4电阻网络对反相器输入端做偏置(图1)。由于门有高输入阻抗,因此R1至R4的值在大约100kΩ到1MΩ。探头尖的吸入/供出电流很小,因为R1至R4有高阻抗,因此,探头尖基本上不影响测试点的逻辑电平。知道了门的输入阈值电压后,就可以计算出所需要的R1至R4电阻值。



图1:在双门构成的CMOS/TTL兼容探头中,R1至R4电阻网络对反相器输入端做偏置



图2:这个单门构成的开路测试仪有可调的检测阀值

上方的门检测逻辑0,下方的门检测逻辑1.将上限设定了逻辑0的电压,计算出R1和R2的值。任意选择R1= 1MΩ,去找一个R2的值,使得上方门输入端的电压正好是阈值电压。于是R2=R1 (VT-VL)/ (VS-VT),其中VT是阈值电压,VL是逻辑0电压,而VS是电源电压。同样,给逻辑1电压VT设定一个下限,按R3来寻找一个R4的值。适当地选择R3,此时要注意各个门的静态偏置,从而在探头悬浮状态下使各个LED熄灭,就可以得到R4的值:R4=R3VT/(VH-VT)。

下式计算探头的电流:IP=[-(V-VI)(R3+ R4)+VI (R1+R2)]/(R1+R2)(R3+R4),其中IP是探头电流,VI是探头尖的电压。因此,对探头尖上的任何电压,探头阻抗均大于1MΩ。对于有更高阈值电压的4069封装(如3V),可以在正电源轨与芯片之间接一个二极管再跟随一个10kΩ接地负载电阻,有助于降低这个电压。

开发人员经常使用的开路测试仪(图2)是基本的测试设备;这些测试仪是工作台上不可缺少的装备。用4069的一个门(有高输入阻抗,以及门输出转换的阈值电压)可以做成开路测试仪,其上限是测试电路的电阻。探头之间的总阻抗以及开关结构的电阻构成了一个分压网络,在门的输入端产生一个电压。当两个电阻相等时,门输入端的电压为电源电压的一半。门的转换阈值电压也接近于电源电压的一半,因此,开关分支选择的电阻就设定了近似的开路测试电阻。

另一种有用的结构是用一只可变电阻代替可切换电阻。这种方法可以通过调节可变电阻,在考虑到探头尖之间的电阻,以及LED的发热后,任意设定开路测试电阻。可变电阻的设置应使得LED正好熄灭。这种方法获得了一个紧凑的结构,可以装入一个小封装内。另外一只可变电阻(1kΩ到2kΩ)与负探头串联,从而能够做大约100Ω或更小的开路电阻测试。另外还可以使用有较低转换阈值电压的门,方法是用一对二极管跟随一个10kΩ的负载电阻,从正电源轨串联到地。这种结构也可以经过适当修改后,用于测试有电的交流电线(参考文献3),这样就做出了五种设备。

现在4069封装中还有三个门,其中两个可以做一个非稳振荡器/单稳式单脉冲发生器电路,一个互补双极管对缓冲器用于增加驱动电流(图3)。一只SPDT(单刀双掷)开关切换到P(脉冲)或A(非稳),就可以在两种方式之间选择。在脉冲模式下,按开关可在输入端产生一个简单的负向脉冲,送至第二个门,因为C2开始充电,门输出端获得的高电平在Q1与Q2的结点处产生一个正向脉冲。这个脉冲也被锁定,开关去颤是通过电容C1的正反馈,它以R1、R2或R3决定的时间常数开始充电。当C1上的电压等于阈值电压时,第二个门的输出再次通过C1的正反馈而返回为低,将第二个门的输入端驱动为高,结束脉冲。



『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』

热门文章 更多
无铅制造的可行性与测试控制