3. Указания по пользованию приборами

При подключении двухлучевого осциллографа к измеряемым це­пям следует учитывать, что оба его входа имеют общую точку, свя­занную с корпусом прибора, поэтому общую точку должны иметь и измеряемые сигналы, если они гальванически связаны. Следует помнить, что схема лабораторного стенда не обеспе­чивает быстродействующую защиту источников постоянного тока от коротких замыканий, поэтому студентам рекомендуется тщательно проверять собранные схемы перед подачей на них питания. В случае вывода стенда из строя бригада, работавшая на нем, заканчивает выполнение работы в другое время по согласованию с преподавате­лем.

ИЗУЧЕНИЕ НАЛАДОЧНОГО СТЕНДА НС-2, ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИГГЕРОВ

Лабораторная работа № 1

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить назначение, основные технические данные и характе­ристики, органы управления наладочного стенда НС-2 и освоить работу на нем. Для приобретения практических навыков провести исследование на стенде НС-2 делителя частоты на триггере К555ТМ2.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

2.1. Конструктивные решения средств ВТ

Конструктивно средства цифровой электроники (СЦЭ) обычно представляют собой конструктив (шкаф, стойку), содержащий один или несколько стативов (кассет), в которых на направляющих уста­новлены и закреплены так называемые типовые элементы замены (ТЭЗы) с электрорадиоэлементами. Так же выглядят построенные на их основе системы управления (СУ) промышленными роботами, металлообрабатывающими станками или иным технологическим обору­дованием.

Обычно ТЭЗ представляет собой плату из текстолита или гетинакса с печатными проводниками и припаянными к ним элементами. Для ввода и вывода сигналов на ТЭЗах имеются разъемы. Разъемы могут быть выполнены как в виде готовых изделий с пластмассовой основой и штыревыми контактами, так и в виде выступающей части платы с печатными проводниками, обычно покрытыми неокисляющимся металлическим сплавом. ТЭЗ может иметь и несколько разъемов – часть для подключения к конструктиву, в который он устанавлива­ется, а часть для связи с другими ТЭЗами через кабели и жгуты. В конструктиве обычно устанавливается гнездовая часть разъема, а на ТЭЗе – штыревая.

Одним из существенных для эксплуатационника качеств каждой аппаратной реализации СЦЭ является контроле- и ремонтопригодность системы в целом и ее ТЭЗов. Минимальными предпосылками этого служат четкая иерархия конструктивных уровней, функциональная завершенность ТЭЗов, полная документированность СУ, включающая схемную, табличную и текстовую документацию для всех уровней по изучению, контролю состояния, наладке и ремонту, а также наличие необходимого вспомогательного оборудования.

2.2. Назначение и параметры наладочных стендов

Оборудованием, позволяющим выполнять задачи освоения, контроля, наладки и ремонта отдельных ТЭЗов СЦЭ, обычно являются наладочные стенды /3/. Стенды для сложных систем входят в комплект их поставки, для более простых – приобретаются отдельно с учетам функциональных и конструктивных особенностей исследуемого оборудования. Стенды должны выполнять следующие функции:

• фиксация ТЭЗа в удобном для оператора положении;

• внешняя коммутация контактов разъемов, имитирующих связи в конструктиве СЦЭ;

• питание ТЭЗа необходимыми напряжениями;

• контроль состояния входных цепей, формирование тестовых сигналов и их подача на входы ТЭЗа;

• индикация выходных сигналов и сигналов в промежуточных точках ТЭЗа;

• измерение динамических параметров сигналов, включая интер­валы времени между событиями;

• регистрация необходимых сигналов на носителе длительного хранения.

Для фиксации ТЭЗов и коммутации их контактов на стендах ус­танавливается набор необходимых разъемов, связываемых с источни­ками сигналов, устройствами индикации и другими узлами стенда. Для выполнения макетирования, доработок и т.п. (в частности учебно-исследовательских работ) в состав стендов включают сред­ства подключения отдельных микросхем.

Функция питания выполняется источниками питания стенда. которые должны обеспечить необходимый набор напряжений (обычно +5 В, +12 В, –12 В, 24 В, иногда требуются –5 В, ± 15 В и другие напряжения) с их регулировкой для контроля работоспособ­ности ТЭЗа в предельных условиях (обычно на ± 5 %), защиту ис­точника и ТЭЗа от перегрузок и замыканий при неисправности или ошибочных действиях персонала и измерение тока, потребляемого от каждого источника. Классификационными параметрами источников питания являются: количество и номиналы выдаваемых напряжений, пределы регулирования, стабильность и амплитуда пульсации, мак­симальный ток.

Контроль состояния входных цепей ТЭЗа необходим потому, что неисправность тех или иных цепей СЦЭ вызывается зачастую не выходом из строя источника соответствующего сигнала, а обры­вом или замыканием на входе одного из приемников этого сигнала. Особенно существенно это в цепях магистральной связи. Для фор­мирования тестовых входных сигналов в состав стенда вводят гене­раторы и формирователи одиночных импульсов, прямоугольных, сину­соидальных, пилообразных и других сигналов, генераторы импульс­ных последовательностей и кодовых комбинаций и т.п. Их классифи­кационными параметрами являются форма задаваемых сигналов, их стабильность, перестраиваемость, нагрузочная способность. Мини­мальный объем тестовых сигналов для логических схем включает уровни логического нуля (далее – "лог.0"), логической единицы ("лог.1") и отключение входа от источника (высокоимпедансное состояние).

Для индикации и регистрации сигналов, снимаемых с ТЭЗа, в состав стенда должны входить устройства, охватывающие весь диапазон измеряемого сигнала (напряжений, разрядности кодов и т.п.), способные преобразовывать его в удобную для анализа форму, обычно с выделением характерных уровней (например, логических). Простейшими из них являются пороговые схемы со светодиодами и стрелочные измерительные приборы. В стендах и комплексах высокой сложности реализуются сложные алгоритмы измерений и обработки сигналов (например, логический и сигнатурный анализ цифровых сигналов, частотный анализ сигналов), а также их визуализация, запись в накопитель длительного хранения и автоматическое изменение хода проверки по результатам изме­рений. Обычно такие комплексы строятся на базе многопроцессорной ЭВМ.

Измерение сигналов в промежуточных точках, обозначенных как контрольные, и необозначенных, выбранных наладчиком, произво­дится с помощью щупов и клипс (многоконтактных щупов), связанных со стендом или автономных. Последние имеют простейшие индикатор­ные элементы, схемы контроля наличия импульсов и их счета ("ловушки") и т.п.

Естественно, что в полном наборе перечисленные выше узлы присутствуют только в контрольно-измерительных комплексах максимальной сложности. Однако возможности более простых стендов также могут быть расширены путем подключения соответствующего самостоятельного прибора /3/. Так, например, для измерения динамических параметров сигналов и временных сдвигов между ними обычно используют многоканальные или многолучевые осциллографы.

Как при стендовом контроле ТЭЗов, так и при их проверке на штатных местах необходимо иметь в виду, что только малая часть неисправностей радиоэлектронной аппаратуры, в частности СЦЭ, вы­зывается отказом элементов, а абсолютное большинство – отсутс­твием где-либо электрического контакта или, наоборот, возникно­вением ложных цепей. Исходя из этого, в цепях ТЭЗа, имеющих не­исправности, следует в первую очередь тщательно проверять состо­яние разъемов, паек и проводников.