如何用一只无缓冲CMOS六反相器做出测试仪器?

2014-09-01 10:32:19来源: eefocus

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。

[1] [2]

关键字:六反相器  逻辑笔  开路测试仪  信号发生器  高阻音频探头

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0901/article_9424.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
六反相器
逻辑笔
开路测试仪
信号发生器
高阻音频探头

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved