本实用新型涉及电子及电源
技术领域：
，尤其涉及一种基于开关切换的比较器电路故障模拟装置。
背景技术：
：比较器是横跨数字电路和模拟电路的器件里最简单的，同时又是应用比较普遍的集成芯片；熟练掌握比较器的使用有比较大的实用意义。而在学习的过程中，缺乏一种能够便于携带又适合于练习、测试比较器故障的装置。技术实现要素：本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，得到一种基于开关切换的比较器电路故障模拟装置，能模拟比较器电路故障状态。本实用新型是通过以下技术方案实现：一种基于开关切换的比较器电路故障模拟装置，包括：模拟电路，其包括一故障模拟模组，用于模拟电路元件或功能电路失效、短路、断路、精度变化、性能变化故障现象；一开关切换模组，其与所述故障模拟模组电连接，用于切换故障类型；一测量端子，其与所述开关切换模组电连接，用于检测故障类型；第一电源模块，用于为模拟电路供电；功能电路，其包括比较器电路和用于为比较器电路供电的第二电源，比较器电路与开关切换模组电连接；底板，所述底板为印制电路板PCB，板上安装有二路线性电源电路：+15V、-15V电源，电源基于线性稳压集成芯片7815和7915，为比较器电路供电。更优的，第一电源模块设置在封闭单元中，封闭单元上设置有交流输入端和低压交流输出端。更优的，第一电源模块还设置有工频变压器，用于将交流电转换为直流电，封闭单元外部设置有直流输出端。更优的，所述故障模拟模组包括用于模拟二极管故障的整流电路，由四个二极管D1、D2、D3和D4组成，对应的D1A、D2A、D3A和D4A为模拟反接故障时使用的二极管，整流电路由第一电源模块提供的低压交流电驱动，包括TP9、TP10两个输入交流测试点，还包括正直流输出点TP7和负直流输出点TP3,正负直流电源经电容滤波后送入下一级线性稳压环节。更优的，所述故障模拟模组还包括用于模拟短路故障的+15V电路，包括线性稳压集成电路块U1，U1电路的输入端与整流电路输出点TP7电性连接。更优的，所述故障模拟模组还包括用于模拟短路故障的-15V电路，包括线性稳压集成电路块U2，U2电路的输入端与整流电路输出点TP3电性连接。更优的，所述比较器电路中使用两个集成块U3、U4形成LM311比较器电路，电路由电阻R3、R4和R5设定两个比较器的电位阀值，U4的阀值为5V，U3的阀值为10V；比较器电路中设置有黄色和绿色两个发光二极管，发光二极管分别与可调电阻连接，可调电阻用于调节两个比较器的待比较的电位，并通过发光二极管指示灯显示电压比较结果。更优的，还包括保护电路，用于保护模拟装置。与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：操作简便，便于携带；既可以用于平常练习，又可以测试竞技比赛，利用开关切换功能电路，帮助使用者快速认识了解比较器的工作原理及各种常见的故障状态，既可用于学习训练，又用于考核和竞技比赛，利用开关切换模组切换功能电路，省去了使用额外的控制设备进行切换需要编制控制程序的麻烦。附图说明图1为本实用新型的功能模块结构示意图；图2为本实用新型的工作流程图；图3为本实用新型的第一电源模块的电路图；图4为本实用新型的整流电路的电路图；图5为本实用新型的+15V电路的电路图；图6为本实用新型的-15V电路的电路图；图7为本实用新型的比较器电路的电路图。具体实施方式为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实施例中，如图1、图2所示，本装置是由电源电路、比较器电路、故障模拟电路、保护电路、开关切换电路及测量端子组成。分别从以下几个部分说明本实施例：为方便使用，整个装置使用交流电源；交流电源经工频变压器后给板上器件供电；这部分不是考核部分，故单独封装在一个封闭的单元里；整个装置的底板是一个印制电路板(PCB)，板上安装有二路线性电源电路：+15V、-15V电源，电源基于线性稳压集成芯片7815和7915，为比较器电路供电。本装置底板上设计有故障模拟功能电路，可模拟电路元件或功能电路失效、短路、断路、精度变化、性能变化等故障现象，故障点经过精心安排，并可随机分成多个故障组。本装置在模拟故障的同时，也设置了保护电路---保护在故障状态下电路不至于出现不可控的状态；装置底板上安装有一组切换开关，这组开关对应选中的一组故障。使用者可随机选择这组开关具体对应哪一组故障及故障失效(即故障不存在)时的开关位置；用于考核和竞技比赛时，被测试者无法知道开关对应的故障点和开关的状态，避免被测试者死记硬背；当故障点没有配置切换开关时，该故障点处于失效方式(即故障不存在)，或者，故障点配置有对应的切换开关，但开关处于正常位置，该故障点也处于失效方式(即故障不存在)；所有故障点都处于失效模式时，电路处于正常工作状态；本装置精心安排了测试点，使用者通过测试点了解电路的工作状态，进而判断电路正常与否；装置底板上配置故障点，设置故障点的开关状态，并做好记录，然后，就可交付被测试者使用。系统各部分电路图说明如下：(1)220V，50HZ交流输入电源及工频变压器：即第一电源模块，设置在封闭单元中，封闭单元上设置有交流输入端和低压交流输出端；如图3所示。(2)整流电路第一电源模块中，工频变压器T2有中间抽头，输出一组低压交流18V给本整流电路；整流电路如图4，由四个二极管D1、D2、D3和D4组成，对应的D1A、D2A、D3A和D4A为模拟反接故障时使用的二极管；四个二极管的功能电路类似，下面以D1为例，用表1总结电路的功能；TP9、TP10为输入交流测试点，TP7(顶端，网络标号为V+)，为正直流输出，TP3(底端，网络标号为V-)为负直流电源输出；正负直流电源经电容滤波后送入下一级线性稳压环节；表1序号S31S32S33S34电路状态备注1闭合断开闭合断开二极管正常D1是工作二极管2任意断开断开断开二极管开路模拟二极管开路故障3任意断开断开闭合二极管反向模拟二极管反向故障，D1A取代了D14任意闭合断开断开二极管失效模拟二极管失效故障5断开断开闭合断开二极管性能变化串联R28模拟二极管性能变化注1：其它的开关组合没有使用；注2：图中元件参数仅供参考，实际以实物为准；(3)+15V电路本电路以线性稳压集成电路U1(7815)为核心，如图5，电路的输入来自整流模块的V+；具体操作方式及功能如表2。表2序号S18S9S10电路状态备注1闭合任意任意电路短路模拟短路故障2断开断开闭合电路正常3断开闭合断开集成块故障模拟集成块故障注3：其它的开关组合没有使用；注4：图中元件参数仅供参考，实际以实物为准；(4)-15V电路本单元电路与+15V单元电路基本类似，如图6，电路输入来自整流部分的V-，以集成块U2(7915)为核心，电路功能见表3所示，取消了断路故障模拟，增加了短路故障模拟。表3注5：其它的开关组合没有使用；注6：图中元件参数仅供参考，实际以实物为准；(5)比较器电路本单元电路是本装置的核心，如图7，使用了两块集成块U3、U4(LM311)如图5；电路由电阻R3、R4和R5设定两个比较器的电位阀值，U4的阀值为5V，U3的阀值为10V；R1和可调电阻R2一起调节两个比较器的待比较的电位；两个发光管指示比较器的比较结果；具体结果如表4(比较器正常时发光管指示灯状态)、表5(比较器电路功能说明)。表4序号CDE绿灯黄灯备注110V5V低于5V灭亮210V5V高于5V，低于10V灭灭310V5V高于10V亮灭表5序号S12S13S7S15S14S5S6S16电路状态备注1断开闭合闭合闭合闭合闭合闭合闭合电路正常2闭合断开闭合闭合闭合闭合闭合闭合R2故障3断开闭合断开闭合闭合闭合闭合闭合U3输入开路模拟开路故障4断开闭合闭合断开闭合闭合闭合闭合U4输入开路5断开闭合闭合闭合断开闭合闭合闭合U3电源故障6断开闭合闭合闭合闭合闭合断开闭合U4电源故障7断开闭合闭合闭合闭合断开闭合闭合U3输出开路8断开闭合闭合闭合闭合闭合闭合断开U4输出开路注7：其它的开关组合没有使用；注8：图中元件参数仅供参考，实际以实物为准；以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 2 3