Brevet FR2390739A1 — publié le 19781208

La présente invention a pour objet des dispositifs destinés à contrôler des circuits électroniques logiques utilisant des signaux binaires. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des appareils électroniques. Les oscilloscopes permettent de visualiser l'état fixe ou variable des tensions prélevées en divers points d'un circuit et de contrôler le bon fonctionnement de celui-ci ou de rechercher la localisation d'une panne par analyse quantitative des signaux. mais ce sont des appareils onéreux. On connaît également des dispositifs de contrôle des circuits logiques beaucoup plus simples qui comportent une sonde que l'on déplace le long d'un circuit à tester et des voyants lumineux qui indiquent l'état du circuit au point testé et notamment le niveau de la tension continue (qui permet de contrôler si ce niveau est le niveau normal de repos) ou la présence de signaux (qui permet de contrôler si les signaux se propagent normalement jusqu'en ce point). La présente invention a pour objet des perfectionnements à des dispositifs de contrôle de ce dernier type. On rappelle que les circuits logiques utilisent comme signaux binaires deux niveaux de tension dits niveau haut et niveau bas, correspondant aux valeurs binaires I et O et que, selon la logique ou le standard utilisés, ces deux niveaux de tension peuvent être, soit une tension positive + V et une tension Q ou une tension de masse, soit la tension O et une tension - V. La valeur absolue de V peut varier entre 3V et 20V selon les technologies des composants connus a ce jour. Les dispositifs de contrôle actuellement connus comportent un commutateur qui doit être positionné selon que les circuits à tester appartiennent à un standard ou famille logique positive ou négative. De plus, ils comportent généralement un sélecteur de niveau qui est associé à des rhéostats et qui permet d'adap#ter la sensibilité de l'appareil au niveau qui correspond à la technologie des composants. Tous ces réglages compliquent l'utilisation des dispositifs de contrôle connus à ce jour. Un autre inconvénient des appareils connus à ce jour réside dans le fait que les voyants indiquent les états et la présence d'impulsions au point testé selon un code 'qui peut entraîner des erreurs de lecture. Un des objectifs de la présente invention est de procurer des dispo sitifs pour contrôler des circuits électroniques logiques qui soient des dispositifs universels utilisables sans avoir à déplacer aucun commutateur ni sélecteur de niveau, quelle que soit la famille logique des circuits et quel que soit le niveau de tension dans la plage comprise entre - 20V et + 20V qui englobe toutes les technologies de composants logiques connues à ce jour, cette plage pouvant être éventuellement élargie par modification du circuit d'entrée. Un autre objectif est de procurer des dispositifs de contrôle des circuits électroniques logiques dans lequel l'affichage de l'état du circuit au point testé, notamment du niveau de tension continue en ce point, apparaisse sous forme de segments horizontaux superposés dont la position relative indique immédiatement le niveau relatif de tension sous une forme imagée qui évite toute erreur de lecture du tableau d'affichage et toute nécessité d'apprendre et de retenir un code de lecture de celui-ci. Un dispositif selon l'invention pour contrôler des circuits électroniques logiques en indiquant les niveaux de la tension continue ou variable en divers points du circuit contrôlé comporte, de façon connue, une sonde de prise de tension que l'on place successivement auxdits points du circuit et des voyants lumineux qui affichent le niveau de la tension continue ou la présence d'une tension variable aux points contrôles. Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen d'un dispositif de ce type perfectionné, dans lequel lesdits voyants lumineux comportent trois diodes électroluminescentes linéaires et paralleles et une seule des trois diodes s'éclaire pour indiquer le niveau de tension dans le cas d'une tension continue au point contrôlé et deux s'éclairent pour indiquer les deux niveaux entre lesquels varie la tension dans le cas où un signal répétitif est présent au point contrôle. De préférence, les trois diodes sont horizontales et superposées. Avantageusement, les trois diodes sont les trois segments horizontaux d'un module d'affichage numérique comportant sept segments qui dessinent un huit. Un dispositif selon l'invention ne comporte pas de commutateur de standard ni de sélecteur de niveau. La diode supérieure seule s'éclaire pour une tension au point contrO- lé supérieure à un seuil positif égal à environ + 3V qui correspond au niveau haut des composants connus (à base de transistors unijonction) admettant le plus faible niveau haut. La diode inférieure seule s'éclaire pour une tension au point contr & lé inférieure à un seuil négatif égal à environ - 3V qui correspond au niveau bas le plus faible en valeur absolue que l'on rencontre en logique négative dans les composants connus à ce jour. Enfin la diode intermédiaire seule s'éclaire lorsque la tension au point contrôlé est comprise entre ledit seuil positif et ledit seuil négatif Ainsi la position relative des diodes élcairées et éteintes correspond à l'image des niveaux relatifs de tension, ce qui permet une lecture aisée des voyants sans aucun risque d'erreur de lecture. Le tableau d'affichage d'un dispositif selon l'invention comporte, en outre, un voyant lumineux de présence de signal qui s'éclaire dans le cas où la sonde détecte un signal constitué par au moins une variation rapide de tension au point contrôlé et qui reste allumé jusqu'au moment où l'on provoque son extinction au moyen d'un contact situé sur la sonde. Avantageusement, ce voyant lumineux de présence de signal est constitué par le voyant indiquant la virgule lorsque l'on utilise un module d'affichage numérique. Le résultat de l'invention est un nouvel appareil pour contrôler les circuits électroniques logiques Les avantages de ce dispositif sont les suivants : la consommation de courant est tres faible. Grâce au circuit d'entrée, constitué par un transistor à effet de champ à haute impédance d'entrée, l'application de la sonde de contrôle en un point du circuit, ne perturbe pas le circuit contrôle. Un dispositif selon 1 invention peut être utilisé pour contrôler tous les circuits logiques connus à ce jour, utilisant des tensions comprises entre - 20V et + 20V sans avoir à agir sur des sélecteurs de niveau et sur des commutateurs de standard ce qui facilite l'utilisation et évite des risques de détérioration de l'appareil ou d'erreur de mesure. D'autre part, l'affichage par diodes superposées est tres imagé et permet une lecture instantanée évitant tout risque de fausse lecture. La présence d'un signal répétitif en un point d'un circuit est affichée à la fois par l'éclairage du voyant de présence de signal, mais également par l'éclairage de deux diodes sur trois, ce qui constitue une double sécurité. I1 est possible, pendant un dépannage, d'engendrer des signaux à faible fréquence de l'ordre de quelques Hz et, dans ce cas,- deux des diodes s'eclai- rent alternativement, ce qui permet de vérifier aisément si les signaux arrivent bien au point contrôlé. La description suivante se réfere aux dessins annexés qui représentent un exemple de réalisation de l'invention, sans aucun caractere limitatif. La figure 1 est un schéma synoptique, sous forme de bloc diagramme, d'un dispositif de contrôle selon ltinvention. La figure 2 est un tableau représentant l'affichage obtenu dans chaque cas. La figure 3 est un schéma plus détaillé des principaux circuits composant ce dispositif. La figure 4 est une courbe indiquant les variations de la tension à la sortie du circuit d'entrée, en fonction de la tension sur la sonde. On rappelle qu'un dispositif selon l'invention, pour controler et dépanner des circuits logiques, comporte une sonde 2 que l'on déplace en divers points du circuit à contrôler et une prise de masse 3 que l'on relie à la masse du même circuit. I1 comporte également une source d'alimentation en courant continu 1, par exemple une batterie, qui délivre du courant continu T 5 Volts. On retrouve sur le schéma synoptique I la source 1, la sonde 2 et la masse 3. Un dispositif selon l'invention comporte un tableau d'affichage 4, comportant trois voyants lumineux 4a, 4b, 4c pour indiquer le niveau de la tension continue à l'extrémité de la sonde 2. Selon une caractéristique de l'invention, on utilise comme tableau d'affichage un dispositif d'affichage composé de trois segments horizontaux, superposés, formés chacun par une diode électroluminescente et le dispositif éclaire, soit le segment supérieur, soit le segment intermédiaire, soit le segment inférieur selon que le niveau de tension continue au point testé par la sonde est respectivement + V, 0 ou - V. Ainsi, la position relative sur le tableau d'affichage du segment qui s'allume indique immédiatement et de fa çon très claire, sans aucune possibilité d'erreur, le niveau de la tension continue au point testé. La première colonne, la plus à gauche, du tableau de la figure 2 indique le niveau de la tension continue au point testé. La deuxième colonne montre l'affichage obtenu, le trait horizontal représentant la diode allumée. Avantageusement, on utilise pour réaliser le tableau d'affichage un module comportant sept diodes électroluminescentes qui dessinent un 8, dispositif qui est utilisé couramment pour réaliser l'affichage lumineux de chiffres dans les appareils de mesure à lecture numérique, en ne branchant que les trois segments horizontaux. Ceci présente l'avantage que l'on utilise des dispositifs que l'on trouve couramment dans le commerce et dont la consommation est très faible. Un dispositif selon l'invention comporte, en outre, un voyant lumineux 5, appe#voyant signal, dont l'allumage indique que l'on reçoit bien des signaux logiques au point testé par la sonde, c'est-à-dire que la tension continue en ce point varie. Le voyant 5 peut être constitué par une diode électroluminescente, par exemple par la diode qui sert habituellement à indiquer la virgule lorsque ces modules sont utilisés pour faire de l'affichage numérique. D'autre part, les variations répétitives de tension au point testé font que la tension passe alternativement de 0 à + V ou de 0 à - V suivant la technologie des composants (transistors NPN ou PNP ou transistors à effet de champ à canal N ou P) de sorte que les deux diodes 4a, 4b, dans le premier cas s'allument alternativement et présentent une luminosité plus ou moins réduite selon la durée des signaux. La colonne No. 3 de la figure 2 représente, dans le cas d'une logique à excursion positive de tension, trois types différents de signaux à l'entrée du dispositif. La colonne 4 de la figure 2 représente l'affichage obtenu. Dans les trois cas, le voyant 5 est allumé et indique la présence d'un signal au point testé. La première ligne correspond à des signaux dont la durée est sensiblement égale à la moitié de la période de référence. Dans ce cas, les deux segments 4a et 4b s'éclairent également, mais avec une luminosité moindre que dans le cas d'un signal continu, ce qui est indiqué par une représentation en pointillés. La deuxième ligne correspond au cas où les niveaux hauts sont brefs par rapport à la période de référence. Dans ce cas, le segment 4a s'éclaire faiblement tandis que la luminosité du segment 4b est forte. La troisième ligne représentele cas inverse où les niveaux hauts sont longs par rapport à la période de référence. De même, les colonnes 5 et 6 de la figure 2 indiquent respectivement les signaux et l'affichage dans le cas d'une logique à excursion négative de tension. La figure 1 représente,en outre, des circuits d'entrée 6 qui reçoivent la tension provenant de la sonde 2 et la tension de masse 3 et qui émettent deux tensions de sortie A et B. Le dispositif comporte des circuits logiques 7 qui reçoivent les tensions A et B et qui comportent trois sorties qui sont connectées chacune par l'intermédiaire d'une résistance R6, R7, R8 sur l'un des voyants lumineux 4a, 4b, 4c. La figure I représente enfin, un circuit 8 de mise en forme des signaux délivrés par la sortie A et un circuit 9 de mise en mémoire des signaux mis en forme. La sortie de la mémoire 9 est connectée sur le voyant lumineux 5. La figure 3 représente les principaux circuits du dispositif de la figure I. La tension Ve captée par la sonde 2 est envoyée sur un circuit d'entrée 6, à très haute impédance, afin que l'énergie prélevée au circuit contrôlé soit minimum. Le signal d'entrée comporte une cellule d'atténuation composée d'un condensateur Cl et des résistances RI et R2. Le condensateur Cl facilite le passage des fronts de signaux. Le signal arrive ensuite sur la base ou grille d'un transistor Ti qui est un transistor à effet de champ, autorisant une commande par variation de tension et non par variation de l'intensité du courant comme dans les transistors à jonction classiques. Ce transistor est monte en "collecteur ou drain commun", ctest- -dire avec un gain voisin de un et une très grande impédance d'entrée. La tension à la sonde Ve peut varier entre - V et + V selon les circuits testés.Dans tous les cas, la tension A délivrée sur l'émetteur ou source est positive, quelle que soit la polarité du signal d'entrée. Les résistances R3 et R4 permettent de régler la polarisation de la source à la valeur voulue et servent en même temps de pont diviseur de tension pour fournir la tension B qui est une tension positive intermédiaire entre la tension A et zéro. Les portes logiques utilisées dans les circuits logiques 7 sont; des portes dont le seuil de niveau haut est de + 1,2 Volt environ. On choisit la somme des résistances R3 et R4 telle que la tension A soit égale ou légèrement supérieure à + 1,2 V lorsque la tension d'entrée est nulle. Par exemple, compte tenu du courant qui circule dans le transistor, la valeur de R3 + R4 est égale à 1,5 KQ. La valeur de R4 est déterminée de façon que, lorsque la tension d'entrée est égale à + 3 V environ, qui est le niveau haut minimum que l'on rencontre dans les composants des circuits logiques connus à ce jour, la valeur de la tension B soit au moins égale à + 1,2 V environ. Lorsque les circuits logiques sont à excursion négative de tension, la tension sur la sonde Ve peut varier entre - 20V et - 3V selon la technologie des circuits. Les résistances R3 et R4 sont choisies de telle sorte que lorsque Ve La figure 4 représente les variations des tensions A et B en fonction des variations de la tension Ve sur la sonde. On voit que, par rapport au niveau de référence + 1,2 V considéré comme la limite entre le niveau haut et le niveau bas, on obtient trois combinaisons différentes. Si Ve 3 3V, A et B sont toutes deux au niveau haut. Si Ve = O, A est au niveau haut et B est au niveau bas. Si Ve ç - 3 V, A et B sont toutes deux au niveau bas. La quatrième combinaison qui correspondrait à A au niveau bas et B au niveau haut est impossible puisque A est toujours supérieur à B. Les circuits logiques 7 permettent de générer les signaux de commande des diodes du tableau d'affichage 4. Ces diodes étant branchées d'une part, sur un conducteur 10 porté à une tension positive, il faut porter le deuxième branchement de chaque diode à une tension inférieure pour obtenir l'allumage. Les circuits logiques 7 comportent deux entrées A et B et trois sorties repérées +V, O et -V qui commandent l'allumage d'une seule des diodes d'affichage 4a, 4b, 4c selon que la tension Ve est égale à + V, voisine de zéro ou égale à - V. La table de vérité des circuits logiques 7 est la suivante, en considérant que les niveaux de tension supérieurs à + 1,2 V sont des niveaux hauts (1) et que les niveaux inférieurs à + 1,2 V sont des niveaux bas (0) et que les sorties +V, O et - V doivent être au niveau 0 pour commander l'allumage d'une diode. . ~ &verbar; Ve A B +V O -V I 1 0 1 i O 1 O I 0 1 -V O O 1 1 0 S 1 1;impossible En notation selon l'algèbre de Boole, cette table de vérité montre que la sortie + V = B la sortie - V = A la sortie 0 = A.B. La figure 3 représente un mode de réalisation des circuits logiques 7 permettant d'obtenir cette logique. La sortie - V est connectée directement à la sortie A de sorte que la sortie - V est négative et allume le voyant 4c si la tension Ve sur la sonde est une tension négative inférieure à - 3 V. Afin de régénérer le signal, on connecte, de préférence, la sortie - V à la sortie A par l'intermédiaire de deux circuits inverseurs (NAND) Ila et 11b montés en série qui ne remplissent donc aucune fonction logique. La sortie + V est connectée au point B par l'intermédiaire d'un inverseur (NAND) 12 et elle commande l'allumage de la diode 4b si la tension en B est supérieure à 1,2 Volts, c'est-à-dire si la tension Ve est supérieure à + 3 Volts. Enfin la sortie 0 est connectée sur la sortie d'une porte NAND 13 dont les deux entrées sont connectées l'une sur la tension A et l'autre sur la sortie de l'inverseur 12 de sorte que la sortie 0 est égale à A.B et que la lampe 4b s'allume si la tension en A est supérieure à 1,2 V et si en même temps la tension en B est inférieure à 1,2 V, c'est-à-dire si la tension Ve est voisine de la tension de la masse. La figure 3 représente, en outre, les circuits 8 et 9 qui permettent de mémoriser et de commander la visualisation d'un signal au point testé par la sonde. La tension en A est transmise à travers la capacité C2 sur un mono stable 8. La capacité fournit la dérivée des signaux et arrête la composante continue de la tension. Les signaux dérivés correspondant aux fronts de variation rapide sont mis en forme par le circuit monostable 8 qui émet des signaux ayant des fronts bien rectangulaires. La sortie du monostable 8 est connectée sur une bascule 9 formée de deux portes NAND croisées, qui bascule des que le monostable 9 a détecté la présence d'un signal variable et qui garde l'information en mémoire. La sortie de polarité négative de la bascule 9 est connectée sur le voyant 5, qui est, de préférence, la diode d'affichage de la virgule d'un module numérique. Le voyant 5 s'allume et reste allumé jusqu a ce que la mémoire 9 soit remise à zéro au moyen du bouton poussoir de remise à zéro 14 qui est-placé sur la sonde 2. La figure 3 représente, en outre, les circuits d'alimentation de l'appareil qui comportent un transformateur 15, un redresseur 16 avec son condensateur de filtrage V4, la batterie I qui délivre, par exemple, une tension de 7,2 V, le commutateur 17 qui permet de mettre la batterie en charge pendant que l'appareil n'est pas utilisé et de la brancher sur les circuits lorsqu'on utilise l'appareil et un amplificateur opérationnel Ai qui délivre une tension continue stabilisée de + 5V. La fréquence des signaux, si elle n'est pas trop élevée, de l'ordre de 1 Hz, peut être appréciée par le clignotement de deux des trois segments 4a, 4b, 4c qui s'allument alternativement. Si la fréquence est élevée, les clignotements ne sont plus visibles et on obtient deux segments éclairés. La luminosité relative de ces deux segments renseigne sur les durées respectives des signaux. L'appareil peut mettre en memoire et afficher l'apparition d'une seule impulsion ayant pour origine, soit un signal utile unique, soit un parasite extérieur ou intérieur. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers composants du schéma qui vient d'être décrit à titre d'exemple pourront être remplacés par des composants équivalents, remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour contrôler des circuits électroniques logiques en indi quant les niveaux de la tension continue ou variable en divers points du circuit contrôlé, lequel dispositif comporte une sonde de prise de ten sion que l'on place successivement auxdits points du circuit et des voyants lumineux qui affichent le niveau de la tension continue ou la présence d'une tension variable aux points contrôlés, caractérisé en ce que lesdits voyants comportent trois diodes électroluminescentes linéai res et parallèles, parmi lesquelles une seule s'éclaire pour indiquer le niveau de tension dans le cas d'une tension continue au point contrôlé et deux s'éclairent pour indiquer les deux niveaux entre lesquels varie la tension, dans le cas oùun signal répétitif est présent au point contro lé. 2 - Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que lesdites dio des sont horizontales et superposées. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites diodes sont les trois segments horizontaux d'un module d'affichage numérique comportant sept segments dessinant un huit. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il ne comporte pas de commutateur de standard, ni de sélecteur de niveau et la diode supérieure seule s'éclaire pour une tension au point contrôle, supérieure à un seuil positif voisin de + 3V, la diode inférieu re seule s'éclaire pour une tension au point contré inférieure à un seuil négatif voisin de - 3 V et la diode intermédiaire seule s'éclaire pour une tension au point contrôlé comprise entre ledit seuil positif et ledit seuil négatif, de sorte que la position relative des diodes éclai- rées et éteintes correspond à l'image des niveaux relatifs des tensions. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tableau d'affichage comporte, en outre, un voyant lumineux de présence de signal qui s'éclaire dans le cas où la sonde détecte un si gnal constitué par au moins une variation rapide de tension au point contrôlé et qui reste allumé jusqu'au moment où on l'éteint au moyen d'un contact situé sur la sonde. 6 - Dispositif selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que ledit voyant lumineux de présence de signal est constitué par le voyant indiquant la présence d'une virgule sur ledit module d'affichage numérique. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les circuits électroniques comportent un circuit d'entrée compo se d'un atténuateur de tension connecté entre ladite sonde et la masse de l'appareil à tester, un transistor à effet de champ, à grande impédance d'entrée, dont la base est connectée à la sortie dudit atténuateur de tension et un diviseur de tension qui est connecté entre l'émetteur A dudit transistor et la masse et qui délivre une tension B qui est une fraction de la tension A. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des circuits logiques à deux entrées et trois sorties qui sont intercalés entre les deux sorties A et B dudit circuit d'entrée et les trois diodes électroluminescentes parallèles entre elles. 9 - Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les portes logiques qui constituent lesdits circuits logiques présentent un seuil de tension S qui Sépare le niveau bas du niveau haut, par exemple un seuil S égal à + 1,2 V, caractérisé en ce que ledit atténuateur de tension et ledit di viseur placés de part et d'autre dudit transistor à effet de champ sont calculés de telle sorte que la tension A délivrée par ledit transistor et la tension B délivrée par ledit diviseur de tension soient toutes deux supérieures au seuil S lorsque la tension continue Ve appliquée à-la sonde est supérieure ou égale à + 3 V, que A > S et B - 3V S lorsque Ve 10 - Dispositif selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les dits circuits logiques comportent, premièrement, un inverseur dont l'entrée est connectée à la sortie B du diviseur de tension et dont la sortie, qui délivre un signal B, est connectée sur la diode d'affichage d'une tension - V, deuxièmement, un branchement direct de la sortie A sur la diode d'affichage d'une tension + V et troisièmement, une porte NAND à deux entrées, dont la sortie est- connectée sur la diode d'affichage d'une tension voisine de la tension de masse et dont l'une des entrées est connectée directement à la sortie A et l'autre est connectée à la sortie dudit inverseur qui délivre le signal B. il - Dispositif selon les revendications 5 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un circuit de dérivation qui est connecté à la sortie A dudit transistor, un monostable qui est connecté à la sortie dudit circuit de dérivation, une bascule qui est connectée à la sortie dudit mono stable et ledit voyant de présence de signal est connecté à la sortie de ladite bascule.