Przyrządy do pomiaru analogowych i cyfrowych elementów elektronicznych
W dziale „Mierniki RLC oraz inne polskie przyrządy pomiarowe elementów pasywnych” omówione
zostały urządzenia do pomiarów elementów pasywnych.
Mierniki RLC oraz inne polskie przyrządy pomiarowe elementów pasywnych
W tym artykule skupimy się natomiast na opisie urządzeń wykorzystywanych przy pomiarach elementów aktywnych z podziałem na grupy:
-sprzęt do pomiaru tranzystorów, diod i analogowych układów scalonych
-urządzenia pomiarowe do testów układów scalonych TTL i CMOS
-mierniki lamp elektronowych.
Zakłady takie jak CEMI, Tomi, Lamina, Tewa do produkcji elementów półprzewodnikowych w tym tranzystorów i diod, do kontroli wytwarzanych elementów używały specjalistycznych automatycznych przyrządów o dużej szybkości wykonaywanych pomiarów. Urządzenia te kontrolując po kolei każdy produkowany element, sterowały mechanicznymi urządzeniami sortującymipozdespoły na grupy.
Często urządzenia kontroli elementów, określały bardzo specyficzne parametry takie jak choćby pasmo pracy tranzystorów wysokiej częstotliwości.
Urządzenia te były wyposażeniem produkcyjnym i nie były używane poza zakładami produkcyjnymi.
Do zastosowań poza produkcją, powstawały osobne przyrządy za pomocą których można było dokonać selekcji elementów przez pomiar ich parametrów.
Oczywiście takie urządzenia uniwersalne nie są przystosowane do wszystkich możliwych pomiarów, gdyż np. określenie
częstotliwości pracy tranzystorów jest możliwe dopiero w dedykowanych układach pomiarowych.
Omówione poniżej urządzenia przeznaczone są więc do pomiarów typowych takich jak np. wzmocnienie prądowe tranzystora.
Selekcja tranzystorów pod względem wzmocnienia ma znaczenie np. w przypadku konieczności
dobrania pary komplementarnej.
Na początku lat 70-tych Meratronik zaczął produkcję uniwersalnych testerów tranzystorów P560 i P561
Z kolei jeszcze w drugiej połowie lat 60-tych Unitra ZRK produkowała testery tranzystorów XT750 zastąpione w pierwszej połowie lat 70-tych modelem XT950 z pomiarem parametrów diod.
XT950 był protoplastą produkowanego później przez ZOPAN modelu PTT1
Miernik tranzystorów ZOPAN PTT1
Zopan produkował również ręczne serwisowe testery diod i tranzystorów PPT2 służące w pewnych przypadkach do pomiarów tranzystorów bez konieczności wylutowania ich z układu.
Osobnymi urządzeniami umożliwiającymi pomiar parametrów diod i tranzystorów były charakterografy.
Urządzenia takie powstały w postaci wymiennych wkładek do oscyloskopów OS150 Unitry ZRK, oraz do wcześniej produkowanych oscyloskopów OSA601 produkcji BUTJ
Wkładki te umożliwiały wyświetlenie na ekranie oscyloskopu charakterystyki prądowo-napięciowej elementów półprzewodnikowych.
Literatura opisuje również charakterograf wykonany na bazie oscyloskopu OS710 Unimy, oraz wkładkę charakterografu do oscyloskopu OS830 Unimy.
Unitra Unima wdrożyła również na początku lat 80-tych automatyczny tester tranzystorów.
Urządzenie to umożliwiało ustawienie progowych wartości parametrów jakie miał spełniać mierzony element.
Pomiar następował automatycznie po zamknięciu zabezpieczenia zacisku pomiarowego, a wynik pomiarów sygnalizowany był za pomocą kontrolek i sygnału dźwiękowego.
Tester tranzystorów Unitra Unima 2714
Analogowe układy scalone w odróżnieniu od tranzystorów i diod, są znacznie bardziej złożonymi elementami.
Z uwagi na konkretną specyfikę układów przeznaczonych do konkretnych zastosowań, nie jest możliwe wykonanie uniwersalnego testera do wszystkich aplikacji.
Z tego względu pomiarów układów scalonych dokonuje się w indywidualnie wykonanych układach pomiarowych z użyciem uniwersalnego sprzętu pomiarowego, takiego jak generatory, zasilacze, oscyloskopy czy multimetry laboratoryjne.
Niemniej jednak do pewnego wąskiego zakresu testowania układów analogowych a konkretnie scalonych wzmacniaczy, był produkowany przez Unitrę tester liniowych układów scalonych.
Testowanie układów cyfrowych TTL jest nieco łatwiejsze niż układów analogowych, z uwagi na choćby określony standard sygnałów logicznych, oraz znaną funkcję logiczną.
Pewnym ułatwieniem jest również to że układy TTL serii 74xx produkowane w polsce były zgodne wyprowadzeniami z zachodnią rodziną HCT a polskie układy CMOS serii MCY z zachodnią rodziną układów serii CD4000
Jednak podobnie jak w przypadku układów analogowych, cyfrowe układy TTL również wymagają testów w podłączonym pracującym układzie.
Komparatory porównawcze.
W tym przypadku zestaw pomiarowy składał się z urządzenia wykonującego porównanie mierzonego układu TTL z wzorcowym.
Układy wzorcowe TTL były zamontowane na wymiennych płytkach ze złączami umożliwiającymi podłączenie do testera.
Zestaw taki składał się z kilkunastu wymiennych płytek z najczęściej używanymi układami TTL oraz płytek nie uzbrojonych, do których użytkownik sam mógł wlutować wybrany przez siebie układ scalony TTL
Po włożeniu do testera płytki z układem wzorcowym, za pomocą klipsa pomiarowego można było podłączyć badany układ scalony TTL i ocenić jego sprawność poprzez zgodność świecenia diod led na testerze.
Zopan produkował również specjalizowane urządzenie do modelowania układów cyfrowych z użyciem układów TTL oraz porównywania ich z układami wzorcowym.
Urządzenie miało oznaczenie PTC1 i mogło służyć też jako platforma do testowania prostych układów cyfrowych.
Drugim produkowanym przez Zopan urządzeniem był tester PTC2 który służył do określania charakterystycznych parametrów, pojedynczych układów TTL takich jak np. progi napięć stanów logicznych.
Tester mógł być też pomocny przy sortowaniu układów TTL w grupy o zbliżonych parametrach.
Urządzenia do testów i oceny sprawności układów scalonych TTL w urządzeniach elektronicznych.
Najczęściej spotykanym przypadkiem była konieczność lokalizacji uszkodzeń układów scalonych TTL i CMOS w cyfrowych urządzeniach elektronicznych takich jak komputery czy bloki cyfrowe aparatury elektronicznej.
Podstawowymi i najprostszymi urządzeniami do pomiarów układów TTL zamontowanych w działającym układzie, były sondy logiczne.
Umożliwiają one wykrycie logicznego stanu niskiego i wysokiego, oraz wykrycie szybko występujących zmian stanów logicznych, np. sygnału zegara w układzie mikroprocesorowym.
Sondy tego typu produkowała między innymi Unitra CEMI oraz ZOPAN
Niezastąpionym urządzeniem pomagającymi ocenić pracę układów cyfrowych jest oczywiście oscyloskop na którym można obserwować zarówno wartości napięć stanów wysokich i niskich oraz częstotliwość i charakter zmian przebiegów.
Oscyloskop pomaga też zauważyć anomalie w pracy układów, na przykład w postaci wzbudzeń czy zakłóceń.
Z uwagi na ograniczoną ilość kanałów oscyloskopu, wynoszącą zwykle dwa lub cztery, pomiary oscyloskopem jednocześnie większej ilości przebiegów cyfrowych jest niemożliwe.
Proste wielokanałowe testery logiczne z sygnalizacją za pomocą diod LED
Umożliwiają one obserwację stanów logicznych i można powiedzieć że są wielokanałowymi wersjami sond logicznych.
Do testów układów TTL, urządzenia te były wyposażone w klips pomiarowy którego styki opierały się na wyprowadzeniach mierzonego układu scalonego.
Panel czołowy urządzenia był wyposażony w odwzorowanie graficzne wyprowadzeń układu scalonego, a przy każdej „nóżce” układu znajdowały się diody sygnalizujące stan logiczny.
Obserwując zachowanie stanów logicznych na wyprowadzeniach, znając zasadę działania badanego układu, można było ocenić jego sprawność. ZOPAN produkował dwie wersje takich testerów, jeden typ przystosowany do układów TTL i drugi do pomiarów układów CMOS
W przypadku gdy sygnalizacja stanów logicznych za pomocą diod LED była niewystarczająca, na przykład podczas zmian stanów logicznych ze zbyt dużą częstotliwością, z pomocą przychodziły analizatory stanów logicznych w bardziej rozbudowanej formie.
Eureka opracowała modele E220 oraz E221 posiadające 8 kanałów logicznych.
Cyfrowe przebiegi czasowe podobne do tych znanych z oscyloskopów wielokanałowych, wyświetlane były na dołączonym do analizatora telewizorze lub monitorze.
Urządzenia te posiadały ponadto możliwość zaawansowanego wyzwalania za pomocą wybranego stanu logicznego, lub słowa bitowego.
Model E221 był wyposażony dodatkowo w układ numeracji kanałów logicznych wyświetlanych na monitorze w postaci cyfr przed linią danego kanału.
Przyrządy te wyposażone były również w dołączany konwerter umożliwiający pomiary układów CMOS
Oprócz E220 i E221 Eureki, podobne analizatory stanów logicznych były produkowane przez Warszawski zakład RSSE
Wracając jeszcze do epoki sprzed ery półprzewodników, należy wspomnieć również o miernikach lamp elektronowych.
W Polsce ich produkcją zajmowało się Elpo.
Pierwszym miernikiem lamp w PRL był prawdopodobnie produkowany jeszcze w latach 50-tych miernik IŁ4 będący licencyjną wersją radzieckiego pierwowzoru.
Dalej został wprowadzony niewielki miernik lamp P512
Oba mierniki posiadały komutację wyprowadzeń badanych lamp, za pomocą panelu ze stykami zwieranymi przewodzącymi kołkami.
Kołki te należało umieścić w otworach wymiennych papierowych kart, dostosowanych do modelu badanej lampy.
Taki sposób uniemożliwiał pomyłkę połączeń wyprowadzeń lampy, jednak wymagał osobych kart do każdego typu lampy, za wyjątkiem ścisłych odpowiedników. Oczywiście w razie potrzeby użytkownik zgodnie z dokumentacją, mógł wykonać karty we własnym zakresie, co dawało możliwość pomiarów typów lamp nie przewidzianych przez producenta.
Kolejnymi modelami były P507A oraz ostatni produkowany P508 które do wyboru połączeń lamp, używały rozbudowanego przełącznika ustawianego zgodnie z opisem zawartym w dołączonej do miernika dokumantacji.
P507A i P508 z racji poźniejszego wykonania, umożliwiały pomiary nowszych rodzajów lamp, z nowszymi typami cokołów.
