Brevet FR2530821A1 — publié le 19840127

UNITE DE-MESURE LOGIQUE La présente invention concerne le domaine de la technique électronique numérique. L'invention est susceptible de nombreuses appli- cations dans tous les travaux de mise au point de prototypes, ainsi qu'en fabrication, maintenance et réparation de cir- cuits et d'équipements électroniques numériques tels que des ordinateurs, des périphériques, des unités de commande, et elle peut être utilisée de façon universelle dans la techni- que électronique numérique. Les solutions techniques analogues sont très différentes des caractéristiques du dispositif qui est pré- senté ici et l'inventeur ne connaît aucun autre dispositif similaire ou analogue ayant été décrit dans la littérature technique ou présenté sur le marché mondial. Néanmoins, l'équipement qui ressemble le plus a celui présenté ici est le "Logic Tester" de Kokuyo Electric C du Japon, dont les caractéristiques essentieles sont seu- lement la détection de niveaux logiques et la détection d'impulsions positives et négatives. Ce dernier dispositif présente, entre autres, les inconvénients suivants: Il ne détecte pas de façon automatique le niveau logique flottant Il est nécessaire d'appuyer sur un interrupteur pour détecter un tel état. Il n'est pas capable d'effectuer des mesures de largeur d'impulsion dans n'importe quelle gamme. Il ne compte pas des impulsions positives ou négatives. Il n'est pas capable d'utiliser des signaux de commande logiques négatifs. Il rie détecte pas le courant alternatif de l'alimentation à 110 V/220 V Il ne produit pas d'impulsions positives et négatives pour contrôler des circuits et pour effectuer un auto-contrôle de ses fonctions. Il ne produit pas de signaux carrés de différentes fré- quences, pour tester des circuits. Il ne comporte pas une lampe destinée à être utilisée facultativement lorsque l'éclairage est faible ou nul. Il ne peut pas utiliser des sondes de mesure interchangea- bles. Il ne peut pas détecter la continuité électrique entre deux points, sous forme visuelle ou sous forme sonore. Pour ces raisons, l'invention a pour but de procu- rer un dispositif de mesure logique facile à construire, éco- nomique, portable, commode et fiable, capable de mesurer des largeurs d'impulsion dans une gamme étendue allant des secon- des aux nanosecondes, pour des impulsions positives et néga- tives, qui peut être commandé au moyen de signaux positifs et négatifs externes Ce dispositif peut également mesurer des largeurs positives ou négatives dans un train d'impul- sions et il est capable de compter des impulsions ou des trains d'impulsions, de sens positif ou négatif, en étant commandé ou non par des signaux positifs ou négatifs exter- nes, le comptage pouvant aller jusqu'à 999 impulsions. Ce dispositif permet de compter des impulsions d'une manière commode Il modifie les procédés de réparation, de maintenance et de recherche dans la technique électroni- que numérique, c'est-à-dire dans le travail avec des péri- phériques, des ordinateurs, des unités de commande et n'importe quel équipement basé sur la technique numérique, du fait qu'il permet d'observer dans un état dynamique le pro- cessus électronique réel qui a lieu Ceci ne pouvait pas être effectué, jusqu'à présent, avec les testeurs logiques exis- tants, du fait qu'ils ne permettent pas d'effectuer une ana- lyse fonctionnelle de la logique électronique C'est précisé- ment ici que peuvent exister-des processus faisant intervenir un nombre défini d'impulsions dans un transfert de données, comme dans le cas des unités de commande de disques magnéti- ques, des contrôleurs de disquettes ou des lecteurs de cartes, pour ne donner que quelques exemples dans la technique du calcul électronique Ce nouveau dispositif permet de détecter automatiquement les niveaux logiques ("O", " 1 ", état flot- tant ou troisième état), au moyen de trois indicateurs lumi- neux; et il permet également de détecter des impulsions négatives et positives, sous la commande de signaux positifs et négatifs externes Il détecte également les tensions alternatives de 110 V/220 V et il comporte une lampe qui peut être utilisée lorsque l'éclairage est faible ou-nul. L'équipement considéré est capable de détecter l'existence d'une continuité entre deux points d'un circuit ou d'un câblage, au moyen d'un signal visuel ou audible Il comporte différentes sondes interchangeables pour effectuer des mesures dans des cartes mères, ou sur un circuit intégré ou um borne de circuit, entre-autres possibilités. Ce dispositif peut produire des signaux carrés avec différentes fréquences, ainsi que des impulsions positi- ves et négatives pour une utilisation externe Il peut égale- ment initialiser ses propres circuits séquentiels. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif La suite de la description se réfère au dessin annexé qui représente le schéma synopti- que du dispositif. Le sous-ensemble 1 consiste en un circuit oscilla- teur à quartz à 10 M Hz qui attaque différents circuits inté- grés de comptage, réalisant une fonction de diviseur de fré- quence désignée par la référence 2. On peut obtenir des signaux carrés de différentes périodes à la sortie de chaque compteur 2 La fréquence de chaque étage est toujours inférieure à celle du précédent. On peut obtenir une gamme de fréquence étendue du fait que chaque circuit diviseur de fréquence fournit 4 signaux de sortie et qu'il existe 4 circuits diviseurs de fréquence, ce qui permet d'obtenir 16 signaux de sortie, plus la fréquence de l'oscillateur On a sélectionné dans ce mode de réalisa- tion 4 fréquences allant de 10 M Hz pour la plus élevée jusqu'à 150 Hz pour la plus basse Ces fréquences sont appliquées au sous-ensemble multiplexeur 3 constitué par des interrupteurs et un multiplexeur permettant de sélectionner l'une des fréquences produites On peut réaliser ceci au moyen d'interrupteurs miniatures Si à 54 qui se trouvent sur la surface extérieure du dispositif On peut obtenir la valeur désirée en sélectionnant les fréquences appropriées en fonction de la largeur d'impulsion prévue Si l'afficheur 8 n'est pas incrémenté, ceci indique qu'il faut sélectionner une fréquence plus élevée, et s'il indique 999, il faut sélectionner une fréquence inférieure. A la sortie du sous-ensemble multiplexeur 3 se trouve le point P qui fournit un signal carré externe dans quatre gammes de fréquence Ce signal arrive également sous la forme d'impulsions d'horloge au sous-ensemble logique 6, qui commande le nombre d'impulsions qui déclenche le compteur 7 Le sous-ensemble sélecteur 4 permet de sélection- ner la polarité de l'impulsion qui va être mesurée ou comptée, en permettant le transfert du signal x à mesurer, vers le sous-ensemble compteur 7 Ceci est réalisé au moyen- d'un multiplexeur à deux voies et d'autres circuits logiques. Ce sous-ensemble permet également de sélectionner la fonction à accomplir, à savoir la mesure d'une largeur d'impulsion ou le comptage d'impulsions On réalise ceci au moyen de 4 interrupteurs miniatures 55-58 qui se trouvent à l'extérieur du dispositif Ce sous-ensemble sélecteur 4 est connecté au sous-ensemble de commande 6 qui exerce une commande sur les impulsions du signal x à compter ou sur le nombre d'impul- sions d'horloge provenant du multiplexeur 3, lorsque les mesures de largeur d'impulsion sont sélectionnées Si on désire le comptage d'impulsions (signal x), les impulsions sont dirigées vers le sousensemble compteur 7 qui attaque l'afficheur numérique 8 sur lequel on peut voir le résultat Si on désire mesurer une largeur d'impulsion, la sortie du sous-ensemble sélecteur est connectée au sous- ensemble 5 dans lequel se trouve un circuit capable d'échan- tillonner une impulsion dans un train d'impulsions, lorsque le signal d'entrée (signal x) n'est pas une impulsion isolée mais un train d'impulsions La sortie du sous-ensemble 5 est connectée au sous-ensemble de commande 6, pour commander le passage, pendant la durée correspondant à la largeur d'une impulsion, d'un certain nombre d'impulsions d'horloge pro- duites par l'une des fréquences qui sont obtenues dans le sous-ensemble multiplexeur 3 Ce nombre est obtenu lorsque le front arrière de l'impulsion qu'on désire mesurer bloque l'entrée d'horloge du sous-ensemble de commande 6 Les cir- cuits du sous-ensemble 5 utilisent des composants intégrés rapides de façon à réduire au minimum la durée de retard du signal. Du fait que l'application d'impulsions d'horloge au sous-ensemble 6 est conditionnée par un signal provenant du sous-ensemble d'échantillonnage 5, il apparaît dans le signal de sortie du sous-ensemble-6 un nombre déterminé d'impulsions d'horloge, qui dépend de la durée ou de la lar- geur de l'impulsion qui est mesurée La sortie du sous- ensemble de commande 6 qui'est connectée au sous-ensemble compteur 7, qui consiste en un circuit de comptage formé par trois compteurs décimaux intégrés, permet à ce compteur de compter uniquement le nombre d'impulsions d'horloge con- tenues dans la durée de l'impulsion qui doit être mesurée, ou dans une durée qui peut être limitée par la fonction correspondant à des signaux Y ou Y externes, 16, qui, par commodité, peut réduire la durée du signal à mesurer Ce compteur peut compter jusqu'à 999 impulsions. Aussi longtemps que le sous-ensemble compteur 7 effectue le comptage, le nombre d'impulsions comptées par ce sous-ensemble apparaît sur l'afficheur Lorsque le comptage s'arrête, la dernière valeur apparaît d'une manière statique sur l'afficheur décimal 8. La valeur obtenue sur l'afficheur numérique 8 est multipliée par la durée de base sélectionnée dans le multi- plexeur 3, ce qui donne le résultat de la mesure: la lar- geur d'impulsion ou la durée du signal. Le sous-ensemble de fin de comptage 9 est connecté au sous-ensemble compteur 7 et est formé par 3 bascules qui passent à l'état " 1 " lorsque le compteur décimal est dans l'état le plus élevé, ce qui fait apparaître un point déci- mal sur l'afficheur 8 lorsque la valeur 999 est atteinte. Cette condition interdit le comptage de nouveaux états, ce qui empêche le commencement' d'un nouveau comptage Le signal x, qui peut être formé par une impulsion ou un train de niveaux logiques et est appliqué au sousensemble sélecteur 4 pour la mesure, d'une largeur d'impulsion ou pour le comptage, est également appliqué au sous-ensemble détecteur de niveau 10, au sous-ensemble de détection de transition 13 et au sous-ensemble détecteur de continuité 14. Le sous-ensemble 10 consiste en un circuit détec- teur d'état logique (" O ", i'1 ", état flottant ou troisième état), auquel est appliqué le signal d'entrée (signal x) et qui est connecté au sous-ensemble multiplexeur 12, formé par un commutateur et un multiplexeur intégré, destiné à sélec- tionner la condition de détection de niveau logique ou d'im- pulsion Le sous-ensemble multiplexeur 12 est connecté au sous-ensemble de sortie 11 qui comporte des circuits de sor- tie pour les niveaux logiques " O ", " 11 " et pour l'état flot- tant ou troisième état, ces circuits attaquant des indica- teurs visuels de sortie A, B et C. Le signal x est également appliqué au sous- ensemble de détection de transition 13 dans, lequel se-trou- vent des circuits séquentiels, conditionnés par des signaux externes 16 Le sous-ensemble de détection 13 est formé par une bascule de type D qu'on utilise pour mémoriser -des états créés par des transitions de niveau de O à 1 et de 1 à O,-et la sortie du sous-ensemble de détection de transition atta- que les indicateurs visuels de sortie A et C par l'intermé- diaire du multiplexeur 12 Lorsque le signal arrive, le sous-ensemble détecteur de continuité 14, qui a pour fonc- tion de mesurer la continuité entre deux points d'un cir- cuit, est relié à une borne'de-sortie (D /R) à laquelle est connecté l'un des points du circuit dont on doit mesurer la continuité L'autre point à mesurer est connecté au point de mesure, c'est-à-dire le point par lequel arrive le signal x. Dans le détecteur de continuité 14 se trouve un circuit logi- que commandé par un commutateur qui opère la-sélection entre la mesure de la continuité ou l'établissement de conditions initiales dans chaque dispositif séquentiel du circuit (INITIALISATION) Dans le cas o on désire détecter la con- tinuité entre 2 points d'un cirzuit ou d'un câblage, on peut effectuer cette détection au moyen d'un signal sonore produit dans le' détecteur de continuité 14, qui est auto-alimenté par une petite pile de 1,5 V On peut simultanément détecter la continuité sous forme visuelle, du fait que le sous-ensemble détecteur de continuité 14 est connecté au sous-ensemble d'entrée destiné à la détection de niveaux logiques, 10, et la condition de continuité entre 2 points d'un circuit peut être observée sur les indicateurs visuels A et C Lorsqu'on désire que le sous-ensemble 14 ait pour fonction de créer des conditions initiales, on introduit le signal d'initiali- sation par la borne a/R, en plaçant le commutateur du sous- ensemble 14 dans une position telle qu'il permette l'initia- lisation par des signaux externes Ce signal externe est dirigé vers le sous-ensemble générateur d'impulsions 15 qui comporte un circuit amplificateur séparateur destiné à ampli- fier le signal appliqué aux autres circuits Le sous-ensemble générateur d'impulsions 15 comporte un commutateur de retour qui permet à l'utilisateur de créer manuellement des condi- tions initiales et une bascule de Schmitt pour éliminer le bruit. Le sous-ensemble générateur d'impulsions 15 pro- duit les signaux externes S et S Ces signaux consistent en impulsions négatives et positives qu'on peut utiliser pour contrôler des circuits et des fonctions logiques et pour effectuer un auto-contrôle des fonctions du dispositif, en connectant les sorties S et S, par un fil, au point de mesure par lequel entre le signal x. L'Unité de Mesure Logique nécessite seulement une tension de 5 volts et a été conçue avec des circuits inté- grés à niveau d'intégration moyen (MSI) Elle présente un bon découplage entre l'alimentation et la référence de masse, ce qui fait qu'elle est exempte de bruit. En ce qui concerne les avantages économiques, elle peut faire l'objet de nombreuses applications dans la tech- nique numérique et ces applications peuvent même être éten- dues au remplacement d'appareilsde mesure coûteux de grandes dimensions, comme des oscilloscopes, des multimètres, etc. D'autre part, elle remplit des fonctions que ne peuvent pas remplir ces appareils. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Unité de mesure logique caractérisée en ce qu'elle est constituée par un détecteur de niveaux logiques et d'impulsions et par un système formé par des sous-ensembles en circuits intégrés permettant d'accomplir plusieurs fonc- tions, à savoir: mesure de largeur d'impulsion, comptage d'impulsions, détection de continuité entre 2 points d'un circuit, production d'impulsions positives/négatives et de différentes fréquences; et en ce qu'elle présente les caractéristiques suivantes: un générateur de signaux carrés à 10 M Hz ( 1) est connecté à un circuit diviseur de fréquence ( 2) fournissant différentes fréquences qui sont dirigées vers un sous-ensemble multiplexeur ( 3) qui sélectionne sur sa sortie l'une de ces fréquences et qui comporte une borne externe P fournissant 4 fréquences qu'on peut utiliser; la sortie du sous-ensemble multiplexeur ( 3) est connectée à un sous-ensemble de commande ( 6) auquel sont appliqués les signaux qui proviennent d'un sous-ensemble qui échantillonne une impulsion ( 5) et d'un sous-ensemble sélecteur de fonction et de polarité ( 4); le signal x dont on désire connaître la largeur ou le nombre d'impulsions est appliqué au sous- ensemble sélecteur ( 4) lorsque la polarité du signal est sélectionnée en tant que fonction à mettre en oeuvre dans le cas de la mesure de la largeur d'impulsion, le signal x est dirigé du sous-ensemble sélecteur ( 4) vers le sous- ensemble de commande ( 6) et vers le sous-ensemble qui échan- tillonne une impulsion dans un train d'impulsions ( 5), lorsque le signal x est constitué par un train d'impulsions le sous-ensemble de commande ( 6) fonctionne sous la commande d'un certain nombre d'impulsions d'horloge qui proviennent du sous-ensemble multiplexeur de fréquence ( 3), pendant la durée de l'impulsion à mesurer; la sortie du sous-ensemble de commande ( 6) est connectée à un sous-ensemble compteur ( 7) et ce dernier est connecté à un afficheur numérique déci- mal ( 8), sur lequel on peut voir le nombre d'impulsions con- tenues dans la largeur de l'impulsion à mesurer, la valeur de ce nombre, multiplié par la période du sélecteur de fré- quence ( 3) donnant le résultat; un sous-ensemble de fin de comptage ( 9) qui est connecté au sous-ensemble compteur ( 7) consiste en un circuit détecteur de dépassement de capa- cité de comptage qui interdit le fonctionnement du sous- ensemble compteur ( 7); lorsqu'on désire effectuer le comptage d'impulsions, le signal-x est appliqué au sous- ensemble sélecteur ( 4), lequel est connecté au sous-ensemble de commande ( 6) dans lequel toutes les impulsions apparte- nant au signal x peuvent passer, et la sortie du sous- ensemble de commande ( 6) est connectée au sous-ensemble compteur ( 7) qui compte toutes les impulsions et fait appa- raitre le résultat sur l'afficheur numérique décimal ( 8). 2 Unité de mesure logique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée par des sous- ensembles capables de mesurer des largeurs d'impulsion et de compter des impulsions, qui comportent une connexion entre un sous-ensemble de signaux de commande externes ( 16) dans lequel se trouve le circuit qui permet l'entrée de signaux Y ou Y, et le sous-ensemble compteur ( 7), ce qui permet non seulement de mesurer une largeur d'impulsion, mais également la durée d'un signal ou d'une fraction d'impulsion, ainsi-que de compter un certain nombre d'impul- sions qui arrivent en un train d'impulsions. 3 Unité de mesure logique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un sous-système formé par l'interconnexion d'un sous-ensemble détecteur de conti- nuité ( 14) et du signal x avec le sous-ensemble détecteur de niveaux logiques ( 10), ce qui permet de détecter la conti- nuité entre deux points d'un circuit, par l'intermédiaire de l'entrée de mesure du signal x et d'une borne d'entrée (FL/R), en utilisant un signal sonore pridut dis l sxis-ens Emble détecteur de continuité ( 1 4), ainsique desindicateursvisuels (A et C) qui sont connectés au sousensemble détecteur de niveaux ( 10), par l'intermédiaire d'un sousensemble multiplexeur ( 12) et d' un sous-ensemble de sortie ( 11). 4 Unité de-mesure logique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un sous-système desti- né à mesurer des niveaux logiques et à détecter des impul- sions, formé par une connexion entre le signal d'entrée x et le sousensemble détecteur de niveaux logiques ( 10) et le sous-ensemble détecteur de transition ( 13); et en ce que ce sous-système est interconnecté au sous-ensemble détecteur de continuité ( 14) et au sous- ensemble sélecteur de fonctions et de polarité ( 4), pour compter des impulsions et mesurer des largeurs d'impulsion, ce qui permet d'accomplir, avec le même signal d'entrée x, des mesures de niveaux logiques, une détection d'impulsions, un-comptage d'impulsions, une mesure de largeur d'impulsion et une détermination de continuité du signal x avec un autre point du circuit, défini par la borne d'entrée (-f L/R). Unité de mesure logique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un -sous-système de commande qui est constitué par la connexion du sous-ensemble générateur d'impulsions ( 15), ce qui permet d'obtenir des impulsions positives et négatives S et S, en utilisant avec la sonde de mesure un commutateur de retour manoeuvré manuellement, de façon à appliquer ces impulsions au point d'entrée du signal x, par un fil externe, ce qui permet d'effectuer un auto-contrôle de toutes les fonctions que remplit l'unité de mesure logique.