УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБРАКОВКИ ДВУХАНОДНЫХ СТАБИЛИТРОНОВ
DEVICE FOR REJECTION OF DIANODIC STABILITRONS

Изобретение относится к микроминиатюризации и технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано для контроля параметров двуханодных стабилитронов при их производстве.
Известно устройство для разбраковки диодов по времени восстановления обратного сопротивления (авторское свидетельство СССР №1140064, МПК G01R 31/26, опубл. 15.02.85. Бюл. №6), содержащее генератор прямого тока, генератор импульсов обратного напряжения, клеммы для подключения испытуемого диода, резистор, три одновибратора, формирователь сдвига уровня, три D-триггера, дешифратор и четыре индикатора.
Недостатками устройства являются низкие точность и достоверность отбраковки.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для отбраковки диодов (патент РФ №2046366, МПК G01R 31/26, опубл. 20.10.95. Бюл. №29), содержащее генератор экспоненциального напряжения, формирователь временного интервала, ключ, контролируемый диод, резистор нагрузки, преобразователи ток-напряжение и время-напряжение, четыре источника опорного напряжения, четыре компаратора и два элемента И (компараторы и элементы И образуют два двухпороговых компаратора).
Недостатками устройства являются низкие точность и достоверность отбраковки.
В основу изобретения поставлена задача повысить точность и достоверность отбраковки.
Данная задача решается в устройстве для отбраковки двуханодных стабилитронов, которое содержит двухпороговый компаратор, первый и второй источники опорного напряжения, выходы которых связаны соответственно с первым и вторым пороговыми входами двухпорогового компаратора, последовательно соединенные третий источник опорного напряжения и компаратор, согласно изобретению в него дополнительно введены последовательно соединенные двухполярный генератор пилообразного тока, первый блок выделения абсолютного значения напряжения, сглаживающий фильтр, дифференцирующее устройство и второй блок выделения абсолютного значения напряжения, выход которого связан со вторым входом компаратора, а также последовательно соединненые блок анализа знаков и элемент НЕ, первый, второй, третий и четвертый триггеры, выходы которых образуют одноименные выходы устройства, причем первые входы первого и второго триггеров объединены и подключены к выходу двухпорогового компаратора, первые входы третьего и четвертого триггеров объединены и подключены к выходу компаратора, вторые входы первого и третьего триггеров объединены и подключены также к выходу блока анализа знаков, а вторые входы второго и четвертого триггеров объединены и подключены к выходу элемента НЕ, выход двухполярного генератора пилообразного тока подключен также ко входу блока анализа знаков и к первой анодной клемме испытуемого двуханодного стабилитрона, вторая анодная клемма которого связана с землей, а выход сглаживающего фильтра подключен также к сигнальному входу двухпорогового компаратора.
На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - временная диаграмма работы двухполярного генератора пилообразного тока, на фиг.3 - вольт-амперная характеристика двуханодного стабилитрона, на фиг.4 - эпюры, поясняющие принцип работы устройства для отбраковки двуханодных стабилитронов: а - эпюры напряжения на двуханодном стабилитроне; б - эпюры напряжения на выходе первого блока выделения абсолютного значения напряжения; в - эпюры напряжения на выходе сглаживающего фильтра.
Устройство содержит первый триггер 1, двухпороговый компаратор 2, первый источник опорного напряжения 3, двухполярный генератор пилообразного тока 4, испытуемый двуханодный стабилитрон 5, второй триггер 6, второй источник опорного напряжения 7, первый блок выделения абсолютного значения напряжения 8, третий триггер 9, элемент НЕ 10, блок анализа знаков 11, сглаживающий фильтр 12, четвертый триггер 13, третий источник опорного напряжения 14, компаратор 15, второй блок выделения абсолютного значения напряжения 16 и дифференцирующее устройство 17.
В устройстве последовательно соединены двухполярный генератор пилообразного тока 4, первый блок выделения абсолютного значения напряжения 8, сглаживающий фильтр 12, дифференцирующее устройство 17, второй блок выделения абсолютного значения напряжения 16 и компаратор 15, а также последовательно соединены блок анализа знаков 11 и элемент НЕ 10. Выходы первого и второго источников опорного напряжения 3 и 7 связаны соответственно с первым и вторым пороговыми входами двухпорогового компаратора 2. Выход третьего источника опорного напряжения 14 связан с первым входом компаратора 15. Выход двухполярного генератора пилообразного тока 4 подключен также ко входу блока анализа знаков 11 и к первой анодной клемме испытуемого двуханодного стабилитрона 5, вторая анодная клемма которого связана с землей. Выход сглаживающего фильтра 12 подключен также к сигнальному входу двухпорогового компаратора 2. Первые входы первого и второго триггеров соответственно 1 и 6 объединены и подключены к выходу двухпорогового компаратора 2. Первые входы третьего и четвертого триггеров соответственно 9 и 13 объединены и подключены к выходу компаратора 15. Вторые входы первого и третьего триггеров соответственно 1 и 9 объединены и подключены также к выходу блока анализа знаков 11. Вторые входы второго и четвертого триггеров соответственно 6 и 13 объединены и подключены к выходу элемента НЕ 10. Выходы первого, второго, третьего и четвертого триггеров соответственно 1, 6, 9 и 13 образуют одноименные выходы устройства.
Устройство работает следующим образом. Генератор пилообразного тока 4 (на основе последовательно соединенных генератора прямоугольных импульсов, элемента И и счетчика, а также ЦАП, источника тока, сумматора тока и усилителя тока) формирует двухполярный пилообразный сигнал, который поступает на первый анод испытуемого двуханодного стабилитрона 5. Его второй анод подключен к земле.
Первоначально генератор тока 4 формирует во времени отрицательный, начиная с заданного значения  линейно убывающий по модулю ток (фиг.2). В этом случае первый стабилитрон двуханодного стабилитрона 5 работает как стабилитрон на обратном участке, а второй - как диод на прямом участке ВАХ. При таком изменении тока, текущего через двуханодный стабилитрон 5, его рабочая точка (фиг.3) будет ″двигаться″ от максимального  до минимального  тока стабилизации ВАХ, образованной сложением указанных характеристик первого и второго стабилитронов. При этом на стабилитроне 5 будет поддерживаться практически постоянное (отрицательное) напряжение стабилизации ( фиг.3).
В дальнейшем уменьшение тока от  до нуля приведет к срыву режима стабилизации стабилитрона 5 и уменьшению напряжения на нем до нуля (фиг.3).
Затем генератор тока 4 формирует во времени положительный, начиная с нуля, линейно возрастающий ток (фиг.2), который по достижении определенного уровня приводит к возникновению режима стабилизации стабилитрона 5. В этом случае второй стабилитрон двуханодного стабилитрона 5 работает как стабилитрон на обратном участке, а первый - как диод на прямом участке ВАХ. При таком изменении тока, текущего через двуханодный стабилитрон 5, его рабочая точка (фиг.3) будет ″двигаться″ от минимального  до максимального  тока стабилизации ВАХ, образованной сложением указанных характеристик первого и второго стабилитронов. При этом на стабилитроне 5 будет поддерживаться практически постоянное (положительное) напряжение стабилизации (, фиг.3). Следует отметить, что  и ,  и , а также  и  у исправных двуханодных стабилитронов соответственно практически одинаковы и отличаются во втором…третьем знаке после запятой.
Таким образом, в режиме стабилизации двуханодного стабилитрона 5 на нем, в зависимости от полярности (направления) входного тока, формируется положительное  или отрицательное  напряжение стабилизации (фиг.4,а). Это напряжение поступает на входы первого блока выделения абсолютного значения напряжения 8 и блока анализа знаков 11. Первый блок выделения абсолютного значения напряжения 8, сохраняя численное значение входного напряжения, приводит его на своем выходе к одному (положительному) знаку (фиг.4,б). Для того чтобы ток с выхода генератора 4 практически полностью поступал на двуханодный стабилитрон 5, необходимо обеспечить большие входные сопротивления первого блока выделения абсолютного значения напряжения 8 и блока анализа знаков 11.
Сглаживающий фильтр 12 устраняет скачки напряжения, вызванные срывом режима стабилизации при смене полярности выходного тока двухполярного генератора пилообразного тока 4 как при линейном, так и при скачкообразном изменении тока (фиг.4,в). Напряжение с выхода сглаживающего фильтра 12 поступает на сигнальный вход С двухпорогового компаратора 2 и вход дифференцирующего устройства 17.
ст
В силу отличий одного двуханодного стабилитрона от другого зафиксированное напряжение стабилизации (U) будет иметь некоторый разброс. Нижняя граница области допустимых значений задается выходным напряжением первого источника опорного напряжения 3, верхняя - выходным напряжением второго источника опорного напряжения 7. Эти напряжения поступают соответственно на первый П1 и второй П2 пороговые входы двухпорогового компаратора 2.
Если напряжение стабилизации лежит в заданном поле допуска, то на выходе двухпорогового компаратора 2 формируется логическая «1», в противном случае - логический «0».
Наличие логической «1» на выходе двухпорогового компаратора 2 позволяет говорить об исправности испытуемого двуханодного стабилитрона 5, а наличие логического «0» - о его дефектном состоянии в целом по критерию нормы напряжения стабилизации. Напряжение с выхода двухпорогового компаратора 2 поступает на первые входы первого и второго триггеров соответственно 1 и 6.
Если напряжение на стабилитроне 5 имеет положительную полярность, на выходе блока анализа знаков 11 формируется логическая «1», в противном случае - логический «0». Элемент НЕ 10 инвертирует выходной сигнал блока анализа знаков 11. Напряжение с выхода блока анализа знаков 11 поступает на вторые входы первого и третьего триггеров соответственно 1 и 9. Напряжение с выхода элемента НЕ 10 поступает на вторые входы второго и четвертого триггеров соответственно 6 и 13.
ст
На выходе дифференцирующего устройства 17 формируется напряжение, пропорциональное первой производной по времени выходного напряжения сглаживающего фильтра 12. Сформированное напряжение несет информацию об изменении напряжения стабилизации (ΔU) на ВАХ (фиг.4,в).
Так как при смене полярности (направления) тока генератора 4 от минуса к плюсу имеет место переход от спада к росту напряжения стабилизации (фиг.4,в), будет меняться знак указанной производной. При этом выходное напряжение дифференцирующего устройства 17 изменит свою полярность. Второй блок выделения абсолютного значения напряжения 16, сохраняя численное значение, приводит его на своем выходе к одному (положительному) знаку. Компаратор 15 сравнивает выходные напряжения второго блока выделения абсолютного значения напряжения 16 и третьего источника опорного напряжения 14. Последнее пропорционально численному значению аналогичной производной заведомо качественного двуханодного стабилитрона.
Если выходное напряжение второго блока выделения абсолютного значения напряжения 16 не превышает выходного напряжения третьего источника опорного напряжения 14, на выходе компаратора 15 формируется логическая «1», в противном случае - логический «0».
ст
Наличие логической «1» на выходе компаратора 15 позволяет говорить об исправности испытуемого двуханодного стабилитрона 5, а наличие логического «0» - о его дефектном состоянии в целом по критерию нормы изменения напряжения стабилизации (ΔU). Выходное напряжение компаратора 15 поступает на первые входы третьего и четвертого триггеров соответственно 9 и 13.
Каждый из триггеров 1, 6, 9 и 13 запоминают сигнал, пришедший на его первый вход с приходом на второй вход логической «1».
Наличие логической «1» на выходе первого триггера 1 позволяет говорить об исправности второго стабилитрона двуханодного стабилитрона 5, а наличие логического «0» - о его дефектном состоянии по критерию нормы положительного напряжения стабилизации .
Наличие логической «1» на выходе второго триггера 6 позволяет говорить об исправности первого стабилитрона двуханодного стабилитрона 5, а наличие логического «0» - о его дефектном состоянии по критерию нормы отрицательного напряжения стабилизации .
Наличие логической «1» на выходе третьего триггера 9 позволяет говорить об исправности второго стабилитрона двуханодного стабилитрона 5, а наличие логического «0» - о его дефектном состоянии по критерию нормы изменения положительного напряжения стабилизации .
Наличие логической «1» на выходе четвертого триггера 13 позволяет говорить об исправности первого стабилитрона двуханодного стабилитрона 5, а наличие логического «0» - о его дефектном состоянии по критерию нормы изменения отрицательного напряжения стабилизации .
Таким образом, если двуханодный стабилитрон 5 полностью исправен (по всем четырем критериям), то на выходе каждого триггера присутствует логическая «1».
Преимуществами устройства по сравнению с прототипом являются повышенные точность и достоверность, которые достигаются путем проведения отбраковки каждого из стабилитронов, входящих в двуханодный стабилитрон, как по напряжению стабилизации, так и по его изменению.
Кроме того, устройство позволяет проводить динамическую отбраковку двуханодных стабилитронов, задавая различные скорости изменения выходного тока двухполярного генератора пилообразного тока 4.