专利名称：一种电路信号检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电信号检测的一种电路信号检测装置。
背景技术：
电路信号测试有多种方法，有的繁琐，有的需要功能强大的设备，在一些场合对电 路的正确性要求很高，而许多测试是针对特定输入条件下的特定输出的测试，没有全面地 测试信号的正确性。
发明内容
本发明针对电路的提前信号输出、尖峰脉冲、逻辑错误、参数漂移问题提供了一种 简易的信号正确性检测装置。本发明的技术方案是电路信号检测装置由时序产生电路、提前信号输出检测电 路、尖峰脉冲检测电路、逻辑错误检测电路、数据处理电路组成，将与被测电路共同设计、结 构相同的标准电路输入端和被测电路的输入端连接，标准电路、被测电路的输出与时序产 生电路连接，时序产生电路的输出与提前信号输出检测电路、尖峰脉冲检测电路、逻辑错误 检测电路、数据处理电路分别连接，提前信号输出检测电路、尖峰脉冲检测电路、逻辑错误 检测电路的输出与数据处理电路相连。提前信号输出检测电路由第一采样保持电路、第一比较器、第一触发器构成，第一 采样保持电路的输出接第一比较器的同相输入端，第一比较器的反相输入端接基准电压 高电平允许最小电压，第一比较器的输出端与第一触发器的输入端连接，第一触发器的输 出接数据处理电路。尖峰脉冲检测电路由第二采样保持电路、第三比较器、第三触发器组成，第二采样 保持电路的输出接第三比较器的同相输入端，第三比较器的反相输入端接基准电压高电 平允许最大电压，第三比较器的输出端与第三触发器的输入端连接，第三触发器的输出接 数据处理电路。逻辑错误检测电路由第五、第六比较器、第三、第四采样保持电路、第五、第六触发 器构成，第五、第六比较器的输出分别接第三、第四采样保持电路的输入端，第三、第四采样 保持电路的输出分别与第五、第六触发器的输入端连接，第五、第六触发器的输出接数据处 理电路。为了信号检测的完整性和充分利用元器件，检测装置上还设有低电平参数漂移检 测电路、零电平检测电路。低电平参数漂移检测电路、零电平检测电路的输入端和控制端与 时序产生电路相连，输出端与数据处理电路连接。低电平参数漂移检测电路由第一采样保持电路、第二比较器、第二触发器组成，第 一采样保持电路的输出接第二比较器的同相输入端，第二比较器的反相输入端接基准电 压低电平允许最大值，第二比较器的输出端与第二触发器的输入端连接，第二触发器的输 出接数据处理电路。
所述的零电平检测电路由第二采样保持电路、第四比较器、第四触发器组成，第二 采样保持电路的输出接第四比较器的同相输入端，第四比较器的反相输入端接基准电压 低电平允许最大值，第四比较器的输出端与第四触发器的输入端连接，第四触发器的输出 接数据处理电路。本发明所提供的电路信号检测装置工作原理如下所述通过对标准电路和被测电路同时施加相同的测试条件且并行工作，时序产生电路 对标准电路、被测电路的输出信号进行时序调整或根据标准电路、被测电路的输出信号产 生新的时序信号，进行对被测电路输出信号的测试与标准信号的对比，以及利用标准电路 产生的时序信号进行对比、测试的控制；通过装置上时序产生电路，提前信号输出检测电 路、尖峰脉冲检测电路、逻辑错误检测电路、低电平参数漂移检测电路及零电平检测电路、 数据处理电路检测被测电路提前信号输出、尖峰脉冲输出、逻辑错误输出、低电平参数漂移 及零电平输出，从而检查出输出信号的正确性。1、通过对被测电路和标准电路的输出信号的延迟，获得标准电路输出信号的两个 信号及被测电路的输出信号，这三个信号满足于在正常情况下由标准电路产生的两个信号 分别稍提前和稍滞后于被测电路的输出信号；利用由标准电路输出产生的这两个信号和 由其产生的控制信号，进行与被测电路输出信号的比较、测量及进行对比测量控制，满足对 比、测量及产生结果的及时处理需要。2、利用比较器电路对由标准电路产生的稍提前和滞后于被测电路的时序信号分 别与被测电路的输出信号进行比较，利用采样保持电路对比较的结果进行保持，利用触发 器电路对采样保持的结果进行适时保持，利用数据处理电路及时处理比较结果，判断被测 电路的时序是否在标准电路的两个时序之间，从而判断输出信号逻辑的正确性。3、利用采样保持电路对被测电路输出信号在标准电路输出高电平信号到来前的 信号用采样保持电路进行采样保持，采样保持的结果用电压比较器与基准电压高电平允 许的最低值，及与基准电压低电平允许的最高值进行比较，判断是否存在提前信号输出、 低电平是否存在参数漂移，大于规定值，从而判断是否存在提前脉冲输出，低电平是否存在 参数漂移；通过对被测电路输出信号在标准电路输出高电平信号结束之前用采样保持电路 进行采样保持，采样保持的结果与基准电压高电平允许的最大值和基准电压低电平允 许的最大值相比较，可以判断被测电路输出的高电平信号是否存在尖峰脉冲，是否存在零 电平输出，零电平输出的判断结果可以辅助判断电路逻辑的正确性。本发明的优点是1.本装置能附属于电路的测试系统、应用系统，能实时、并行、同步、简单地对输出 信号的正确性进行检测，该装置电路设计简单。2.有利于解决被测电路与标准电路输出信号进行比较时的同步问题。3.有利于保证合格电路信号的安全性，发现电路安全性失效模式，对电路的设计 和生产工艺改进有重要的意义。
图1为本发明的一个实施例——电路信号检测装置原理框图；图2为图1的电路信号检测装置原理结构4
图3为图1的电路信号检测装置电路图；图4为图3的电路信号检测装置的信号时序图；图5为本发明的一个实施例中采样保持电路的电路图；图6为图1的电路信号检测装置另一实施例的电路图。图2、3、6中E1 标准电路、E2 被测电路其输入端为inl、输出端为outl ；U1、U2、 U3、U4分别为第一、第二、第三、第四采样保持电路，其输入端为in2、输出端为out2、控制端 为Ctll ；01、02、03、04、05、06 第一至第六比较器采用MAX903CAP型电压比较器，07 第一 电压跟随器(采用0PA642型运算放大器，反相输入端与输出相接)，01、02、03、04、05、06、 07的同相输入端为in+，反相输入端为in-，输出端为out3 ；D1、D2、D3、D4、D5、D6 第一至第 六触发器采用DM74174型D触发器，输入端为D，同相输出端为Q，时钟端为CP ；CL 数据处 理电路，Li、L2、ΔΙ、Δ 2 信号延迟线；Bl 非门，Rl 电阻，Β2 :7432型或门电路，B3 :89C51 单片机，B4 :74LS86型异或门电路，N2 =LED发光二极管。Gl、G2、G3、G4基准电压，Gl表示 高电平允许最小值，G2 表示低电平允许最大值，G3表示高电平允许最大值，G4表示低电 平允许最大值。图4中41^2^3、44^5^6^7为时序信号，信号41 为标准电路El直接输出的 时序信号，信号A2为信号Al经过第一电压跟随器07后的时序信号，信号A3为被测电路E2 输出经过信号迟延线Ll后的时序信号，信号A4为信号A2经过信号延迟线L2后的时序信 号，信号A5为信号A2、信号A4经过或门B2后的时序信号，信号A6为信号A5经过非门Bl 后的时序信号，信号A7为图6中信号A4经过74LS123型单稳态触发器产生的信号。图5中R3、R4电阻，08 运算放大器，09 第二电压跟随器，08、09采用0PA642运 算放大器，C1、C2 电容，Nl :NPN型三极管，B5 :3D03C型N沟道MOS增强性场效应管，in2 运算放大器08的同相输入端，out2 第二电压跟随器09的输出端，Ctll :B5的栅极。图6中B6 :74LS123型单稳态触发器，R5 电阻、C3 电容。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
和工作原理做进一步说明图1为电路信号检测装置的原理框图。由图1可知电路信号检测装置由时序产生 电路、提前信号输出检测电路、尖峰脉冲检测电路、逻辑错误检测电路、数据处理电路组成， 该装置上还有低电平参数漂移检测电路、零电平检测电路。标准电路和被测电路输入端相接，并同时施加相同的输入信号，标准电路和被测 电路的输出与时序产生电路相接，时序产生电路的输出分别与提前信号检测电路、低电平 参数漂移检测电路、零电平检测电路、尖峰脉冲检测电路、逻辑错误检测电路、数据处理电 路相接，提供测试和控制信号。而提前信号输出检测电路、低电平参数漂移检测电路、尖峰 脉冲检测电路、零电平检测电路，逻辑错误检测电路的输出与数据处理电路相接，数据处理 电路对输入信号进行处理。图2为本发明一个实施例的原理结构图。参见图2 第一采样保持电路、第一比较器、第一触发器组成提前信号输出检测电 路，第一采样保持电路、第二比较器、第二触发器组成低电平参数漂移检测电路，第二采样 保持电路、第三比较器、第三触发器组成尖峰脉冲检测电路，第二采样保持电路、第四比较器、第四触发器组成零电平检测电路。第一电压跟随器、信号延迟线Li、信号延迟线L2、信 号延迟线Δ1、信号延迟线Δ2，或门电路B2，非门电路Bl组成时序产生电路，产生测试信 号和控制信号A2、A3、A4、A5、A6，其中信号A2、信号A3、信号A4作为测试信号，分别送入第 一采样保持电路、第二采样保持电路、第五比较器、第六比较器的输入端，信号A2、信号A4、 信号A5、信号A6，作为控制信号，信号A5经信号延迟线△ 1后控制第一采样保持电路，信号 A6经信号延迟线△ 2后控制第二采样保持电路，信号A5控制第一触发器、第二触发器，信号 A6控制第三触发器、第四触发器、第三采样保持电路、第四采样保持电路，信号A4控制第五 触发器、第六触发器和数据处理电路CL。图3为信号检测装置一个实施例电路图，图4为图3所示检测装置的时序图，标准 电路和被测电路是共同设计、结构相同的电路，标准电路是被证实满足使用要求的合格电 路。参见图3 标准电路El的输入端inl和被测电路E2的输入端inl相连，给El和E2输 入相同的信号，并同时开始工作。结合图3和图4，时序产生电路由信号延迟线L1、L2、Δ 1、Δ 2、第一电压跟随器07， 或门Β2，非门Bl组成。时序产生电路与标准电路Ε1、被测电路Ε2的输出outl相接，产生 图4的时序信号是信号Al、信号A2、信号A3、信号A4、信号A5、信号A6。其中信号A2、信号 A3、信号A4为用于测量或比较的输入信号，信号A2、信号A4、信号A5、信号A6为控制信号。标准电路El输出端outl的输出信号为信号Al，标准电路El的输出端outl接时 序产生电路中第一电压跟随器07的同相输入端，第一电压跟随器07的输出端输出信号A2 送入或门B2的一个输入端、第五比较器05的同相输入in+、信号延迟线L2的一端。被测电 路E2经信号延迟线Ll后的输出信号为A3。信号延迟线L2的一端信号为A2，另一端输出信号为A4，信号延迟线L2的信号A4 端接或门B2的另一输入端、异或门B4的一个输入端、第六比较器06的反相输入端in-，第 五触发器D5、第六触发器D6的时钟端CP，单片机的P0. 6端；或门B2的输出信号为A5，接非门Bl的输入端，信号延迟线Δ 1的一端，第一触发 器D1、第二触发器D2的时钟端CP，信号延迟线Δ 1的另一端接第一采样保持电路Ul的复 位端ctllo信号延迟线Δ 1输出只要保证第一触发器D1、第二触发器D2完成对D端的信号保 持到Q端而第一采样保持电路Ul不复位即可。非门Bl的输出信号为Α6，非门Bl的输出端接第三采样保持电路U3、第四采样保 持电路U4的复位端ctll，第三触发器D3、第四触发器D4的时钟端CP，信号延迟线Δ 2的一 端。信号延迟线Δ 2的另一端接第二采样保持电路U2的复位端ctll。信号延迟线Δ 2输出只要保证第三触发器D3、第四触发器D4完成对D端的信号保 持到Q端而第二采样保持电路U2不复位即可。第一采样保持电路U1、第一比较器01、第一触发器Dl组成提前信号输出检测电 路，被测电路Ε2的输出经延时线Ll后送第一采样保持电路Ul的输入端in2端，第一采样 保持电路Ul的输出端out2接第一比较器01的in+端，第一比较器01的in-端接基准电 压Gl 高电平允许最小值，检测被测电路E2电路在第一采样保持电路Ul的控制端ctll复 位前，是否存在提前脉冲的输出(第一采样保持电路Ul的out2输出是否大于基准电压Gl 高电平允许最小值)，当存在时，则第一比较器01的输出为高电平，第一比较器01的输出out3接第一触发器Dl的D端，第一触发器Dl的CP端接或门B2的输出端，或门B2的输出 信号为A5，或门B2的输出经延时线Δ 1后接第一采样保持电路Ul的复位端ctll，由图4 可知，当信号A5上升沿到来时，使第一触发器Dl的输入端信号保持在Q端，信号A5经过信 号延迟线Δ 1延迟后送第一采样保持电路Ul的ctll复位端，控制第一采样保持电路Ul复 位，调整信号延迟线Δ 1长度，保证在信号Α5上升沿到来第一触发器Dl完成对D端的信号 保持后再让第一采样保持电路Ul复位。第一触发器Dl的输出Q端与数据处理电路中单片 机Β3的Ρ0. 0 口相连。第一采样保持电路Ul、第二电压比较器02和第二触发器D2组成低电平参数漂移 检测电路，第一采样保持电路Ul的输出out2接第二比较器02的同相输入端in+，第二比 较器02的反相输入端in-接基准电压G2 低电平允许最大值，检测被测电路E2在第一采 样保持电路Ul的控制端ctl 1复位前，是否存在输出电平大于低电平允许的最大值，如于大 于，输出电平又是低电平则存在低电平参数漂移，当第二比较器02的in+大于in-时，第二 比较器02的输出out3为高电平，第二比较器02的输出接第二触发器D2的输入端D端，第 二触发器D2的CP端接或门B2的输出端，信号为A5，当信号A5高电平到来时，第二触发器 D2的输入信号保持到输出Q上，第二触发器D2的Q端与数据处理电路中单片机B3的P0. 1 口相接。第二采样保持电路U2、第三电压比较器03和第三触发器D3组成尖峰脉冲检测电 路，被测电路E2的输出outl经信号延迟线Ll信号延迟后与第二采样保持电路U2的输入 端in2相接，第二采样保持电路U2的输出out2与第三比较器03的in+端相接，第三比较 器03的in-端接基准电压G3 高电平允许最大值，检测在被测电路E2电路高电平结束之 前，电平是否大于高电平允许的最大值，如果大于，则说明存在尖峰脉冲，则第三比较器03 的同相输入in+大于反相输入in-，第三比较器03的输出ou3呈现高电平，第三比较器03 的输出out3与第三触发器D3的D端相接，第三触发器D3的时钟端CP接Bl的输出，非门 Bl的输出信号为A6，当信号A6高电平上升沿到来时，第三比较器03比较的结果，保持于第 三触发器D3的Q端，第三触发器D3的Q端与数据处理电路中单片机的P0. 2 口相接。当第 三触发器D3完成了信号保持，则第二采样保持电路U2就可以复位了，信号A6经信号延迟 线Δ2延时后控制第二采样保持电路U2完成复位，调整Δ 2的长度，保证第三触发器D3完 成信号保持再让U2复位。第二采样保持电路U2、第四电压比较器04和第四触发器D4组成零电平检测电路， 第二采样保持电路U2的输出out2接第四比较器04的in+端，第四比较器04的in-端接 基准电压G4 低电平允许最大值，检测在被测电路E2电路高电平结束之前，如果输出是低 电平，则检测低电平是否大于低电平允许的最大值，如果小于，说明被测电路E2输出为零 电平，则第四比较器04的in-大于in+，第四比较器04输出out3为低电平，第四触发器D4 输入端D为低电平，第四触发器D4的时钟端CP接非门Bl的输出，输出信号为A6，当信号A6 信号上升沿到来时，第四触发器D4的D端的值保存于Q端，也就是第四比较器04的比较的 结果，保持于第四触发器D4的Q端，第四触发器D4的Q端与数据处理电路中单片机B3的 P0. 3 口相连。第五比较器05、第六比较器06，第三采样保持电路U3、第四采样保持电路U4，第五 触发器D5、第六触发器D6组成逻辑错误检测电路，第五比较器05的反相输入端in-、第六比较器06的同相输入端in+与信号延迟线Ll的一端相接，信号延迟线Ll的另一端接被测 电路E2的输出outl ；第五比较器05的同相输入端in+与信号延迟线L2的一端、第一电压 跟随器07的输出、或门电路B2的一个输入端相接；第六比较器06的反相输入端in-与信 号延迟线L2的另一端，触发器D5、触发器D6的CP端，或门B2的另一输入端，异或门B4的 一个输入端，单片机B3的PO. 6 口相接；第五比较器05的输出端out3接第三采样保持电路 U3的输入端in2，第六比较器06输出端out3接第四采样保持电路U4的输入端in2，第三 采样保持电路U3、第四采样保持电路U4的输出out2，分别接第五触发器D5、第六触发器D6 的输入端D端，第五触发器D5、第六触发器D6的输出端Q端分别接数据处理电路中单片机 的 PO. 4、PO. 5 口。第一电压跟随器07的输出与自身的反相输入端相接，输出信号为A2，第一电压跟 随器07的输出与信号延迟线L2的一端相接，信号延迟线L2的另一端输出信号为A4，信号 延迟线L2的输出信号A4送入第五触发器D5、第六触发器D6的CP端，当信号A4上升沿到 来时，第三采样保持电路U3的输出out2保持于第五触发器D5的Q端；第四采样保持电路 U4的输出ou2保持到第六触发器D6的Q端；非门Bl的输出接第三采样保持电路U3、第四 采样保持电路U4的复位端ctll，非门Bl的输出信号为A6，当A6为高电平时，第三采样保 持电路U3、第四采样保持电路U4复位输出为0，当信号A6为低电平时，电路进行信号采样 并在输出端保持最高电平。被测电路E2输出端接信号延迟线Li，信号延迟线Ll的另一端 输出信号为A3，调整信号延迟线Li，信号延迟线L2，使得在正常情况下信号A3在信号A2、 信号A4的时序之间，则第三采样保持电路U3、第四采样保持电路U4输出均为1，当信号A3 不在信号A2、信号A4之间，则第三采样保持电路U3、第四采样保持电路U4输出至少有一个 不为1，结合提前信号输出检测电路、零电平检测电路的检测结果可以判断电路时序是否正 确。单片机B3、异或门B4、电阻Rl、LED发光二极管N2组成数据处理电路，单片机B3 为89C51型单片机，电源端高电平端与电阻Rl相连，电阻Rl的另一端接LED发光二极管N2 的输入端，LED发光二极管N2的输出端接单片机的P1.0 口，异或门B4的一个输入端接信 号延迟线L2的信号A4输出端，另一端接单片机B3的Pl. 1 口，异或门B4的输出接单片的 中断口 当单片机B3的Pl. 1 口为低电平，信号A4为低电平时，单片机中断口 _输 出低电平，单片机响应中断，将PO 口数据读入单片机，并进行判断，如果单片机发现PO 口数 据有错误，则单片机B3的Pl. 0输出0 (P1. 0复位信号为1)，点亮LED发光二极管N2，进行 报警，单片机响应完中断，将Pl. 1置1，信号A4为0则异或门B4输出为1，当信号A4的高 电平到来时，异或门B4输出为0，单片机的中断口:^输出为0，由于只要对信号A4的下降 沿起作用，信号延迟线L2的信号A4输出端接单片机的P0. 6 口，单片机根据P0. 6的值判断 是否处理PO 口数据，当P0.6为1时不用处理PO 口数据，而将Pl. 1 口置为0，则异或门B4 的输出为1，屏蔽中断。信号A4、P1. 1的输入与中断口_输出相互关系见下表，通过单片 机B3中Pl. 1的设置和P0. 6的值可以实现只有当信号A4为下降沿时，单片机处理PO 口数 据的目的。
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权利要求
1.一种电路信号检测装置，其特征在于由时序产生电路、提前信号输出检测电路、尖 峰脉冲检测电路、逻辑错误检测电路、数据处理电路组成，将与被测电路共同设计、结构相 同的标准电路输入端和被测电路输入端连接，标准电路、被测电路的输出与时序产生电路 连接，时序产生电路的输出与提前信号输出检测电路、尖峰脉冲检测电路、逻辑错误检测电 路、数据处理电路分别连接，提前信号输出检测电路、尖峰脉冲检测电路、逻辑错误检测电 路的输出与数据处理电路相连。
2.根据权利要求1所述一种电路信号检测装置，其特征在于提前信号输出检测电路由 第一采样保持、第一比较器、第一触发器构成，第一采样保持电路的输出接第一比较器的同 相输入端，第一比较器的反相输入端接基准电压高电平允许最小电压，第一比较器的输出 端与第一触发器的输入端连接，第一触发器的输出接数据处理电路。
3.根据权利要求1所述一种电路信号检测装置，其特征在于尖峰脉冲检测电路由第二 采样保持电路、第三比较器、第三触发器组成，第二采样保持电路输出接第三比较器的同相 输入端，第三比较器的反相输入端接基准电压高电平允许最大电压，第三比较器的输出端 与第三触发器的输入端连接，第三触发器的输出接数据处理电路。
4.根据权利要求1所述一种电路信号检测装置，其特征在于逻辑错误检测电路由第 五、第六比较器，第三、第四采样保持电路，第五、第六触发器构成，第五、第六比较器的输出 分别接第三、第四采样保持电路的输入端，第三、第四采样保持电路的输出分别与第五、第 六触发器的输入端连接，第五、第六触发器的输出接数据处理电路。
5.根据权利要求1所述一种电路信号检测装置，其特征在于检测装置还有低电平参数 漂移检测电路、零电平检测电路；低电平参数漂移检测电路、零电平检测电路的输入端和控 制端与时序产生电路相连，输出端与数据处理电路连接。
6.根据权利要求1或5所述一种电路信号检测装置，其特征在于所述低电平参数漂移 检测电路由第一采样保持电路、第二比较器、第二触发器组成，第一采样保持电路的输出接 第二比较器的同相输入端，第二比较器的反相输入端接基准电压低电平允许最大值，第二 比较器的输出端与第二触发器输入端连接，第二触发器的输出接数据处理电路。
7.根据权利要求1或5所述一种电路信号检测装置，其特征在于所述零电平检测电路 由第二采样保持电路、第四比较器、第四触发器组成，第二采样保持电路的输出接第四比较 器的同相输入端，第四比较器的反相输入端接基准电压低电平允许最大值，第四比较器输 出端与第四触发器输入端连接，第四触发器的输出接数据处理电路。
全文摘要
本发明涉及对电信号检测的一种电路信号检测装置。该装置由时序产生电路、提前信号输出检测电路、尖峰脉冲检测电路、逻辑错误检测电路、数据处理电路组成。通过对标准电路和被测电路同时施加相同的测试条件且并行工作，利用对被测电路和标准电路的输出时序的调整，进行标准电路与被测电路输出信号的对比测试和对比测试控制；通过装置上提前信号输出检测电路、尖峰脉冲检测电路、逻辑错误检测电路、低电平参数漂移检测电路及数据处理电路，检测被测电路是否存在提前信号输出、尖峰脉冲输出、逻辑错误输出、低电平参数漂移及零电平输出，从而检查出输出信号的正确性。
文档编号G01R31/28GK102087335SQ20101053675
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月6日 优先权日2010年11月6日
发明者林中昊, 林日其, 洪启媛, 洪明 申请人:洪明