Устройство для моделирования электронных приборов
Полезная модель относится к электронике и микропроцессорной технике и может быть использована в качестве платы с характеристиками электронных приборов, которая устанавливается в соответствующий слот компьютера и используется при моделировании и исследовании электронных приборов, элементов и схем по технологии «виртуальных приборов». Требуемый технический результат достигается в устройстве, содержащем плату, на которой размещены внешняя шина, закрепленная у кромки платы, и блок функционального преобразования, группа клемм которого соединена с группой клемм внешней шины, при этом, внешняя шина выполнена в виде штырькового соединителя с Г-образными штырьками, каждый из которых состоит из укороченного и удлиненного элементов, при этом, удлиненные элементы ориентированы параллельно плоскости платы и выполнены выступающими за ее край.
Полезная модель относится к электронике и микропроцессорной технике и может быть использована в качестве платы с характеристиками электронных приборов, которая устанавливается в соответствующий слот компьютера и используется при моделировании и исследовании электронных приборов, элементов и схем по технологии «виртуальных приборов», например, в программной среде Lab VIEW.
Известно, содержащее внешнюю шину, кварцевый генератор и элементную базу MAXIM b Analog Devices [Шиляев С., Руднев П., Фомин О. Виртуальные измерительные приборы. Электронные компоненты. 1996, №3].
Недостатком устройства является относительно высокая сложность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее плату, на которой размещены внешняя шина, закрепленная у кромки платы и выполненная в виде микроштырькового разъема, а также блок функционального преобразования, группа клемм которого соединена с группой клемм внешней шины, при этом, блок функционального преобразования содержит процессор, блок памяти программ, блок оперативной памяти, порты цифрового ввода-вывода, панель светодиодов и переключателей, многоканальные аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи с соответствующими связями [Лыточкин Б.Н., Михеев П.М. О создании виртуальных приборов на основе плат с DSP в среде Ni LabVIEW. Лаборатория - практикум «Современные системы автоматизации научных исследований». Физический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова. Фото 1. Сайт www.nitec.n-sk.ru].
Недостатком наиболее близкого технического решения является его относительно высокая сложность и громоздкость, а также относительно низкая надежность и неудобство применения.
Высокая сложность вызвана наличием излишних элементов, входящих в состав блока функционального преобразования, когда необходимо проводить исследования для отдельных электронных элементов. Кроме того, использование микроштырькового разъема снижает надежность и удобство использования для случая, когда в процессе использования устройства необходима частые оперативные замены плат или наборы электронных схем из нескольких плат.
Требуемая техническая задача заключается в упрощении устройства, уменьшение громоздкости и повышении надежности и удобства применения.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройстве, содержащем плату, на которой размещены внешняя шина, закрепленная у кромки платы, а также блок функционального преобразования, группа клемм которого соединена с группой клемм внешней шины, внешняя шина выполнена в виде штырькового соединителя с Г-образными штырьками, каждый из которых состоит из укороченного и удлиненного элементов, при этом, удлиненные элементы ориентированы параллельно плоскости платы и выполнены выступающими за ее край.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, штырьковый соединитель снабжен пятнадцатью Г-образными штырьками с первого по пятнадцатый, клеммы которого являются группой клемм штырькового соединителя, при этом, клеммы первого, третьего, пятого, седьмого и девятого Г-образных штырьков являются клеммами подачи аналогового сигнала положительной полярности, клеммы второго, четвертого, шестого, восьмого и десятого Г-образных штырьков - клеммами подачи аналогового сигнала отрицательной полярности, клемма одиннадцатого Г-образного штырька - клеммой аналоговой земли, клеммы двенадцатого и тринадцатого Г-образных штырьков - клеммами снятия
аналогового сигнала, а клеммы четырнадцатого и пятнадцатого Г-образных штырьков - клеммами подачи напряжения питания положительной и отрицательной полярности, соответственно.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, блок функционального преобразования содержит первый резистор, первая клемма которого соединена с клеммами первого и двенадцатого Г-образных штырьков штырькового соединителя, диод, анод которого соединена со второй клеммой первого резистора и с клеммами второго и третьей Г-образных штырьков штырькового соединителя, а катод - заземлен, второй резистор, первая клемма которого соединена с клеммами пятого и тринадцатого Г-образных штырьков штырькового соединителя, и стабилитрон, анод которого соединен со второй клеммой второго резистора и с клеммами шестого и седьмого Г-образных штырьков штырькового соединителя, а катод - заземлен, при этом, клеммы четвертого, восьмого и одиннадцатого Г-образных штырьков штырькового соединителя заземлены.
На графических изображениях представлены: на фиг.1 - лабораторный стенд, на фиг.2 - пример конструктивного выполнения устройства для моделирования электронных приборов, фиг 3 - пример структурной электрической схемы устройства для моделирования электронных приборов, на фиг.4 - условное обозначение (фиг.4,а), структура (фиг.4,б) и статическая вольтамперная характеристика (фиг.4,в) полупроводникового диода (А - анод; К - катод; I ПР, IОБР - прямой и обратный ток диода, UПР, UОБР - прямое и обратное падение напряжения на диоде), на фиг.5. - схематическое изображение стабилитронов (односторонний фиг.5,а,) (двухсторонний фиг.5,б) и их вольтамперной характеристики фиг.5,в (UСТ - напряжение стабилизации).
Блок 8 функционального преобразования может быть выполнен и в виде программируемого (настраиваемого) многофункционального средства, поэтому ниже приводятся сведения, подтверждающие возможность
выполнения таким средством конкретной предписываемой ему в составе данного устройства функции на частном примере.
Кроме того, блок 8 функционального преобразования может быть выполнен на дискретных элементах электронной техники. Пример такого выполнения блока 8 приведен на фиг.3.
Лабораторный стенд (фиг.1) содержит персональный компьютер 1 с монитором 2 и клавиатурой 3, макетный коннектор 4 с установленными на нем, например, двумя устройствами для моделирования электронных приборов 5-1, 5-2.
На фиг.2 представлен пример конструктивного выполнения устройства для моделирования электронных приборов, содержащего плату 6, на которой размещены внешняя шина 7 и блок 8 функционального преобразования, группа клемм которого соединена с группой клемм внешней шины 7.
Внешняя шина 7 выполнена в виде штырькового соединителя с Г-образными штырьками 9-1...9-15 с первого по пятнадцатый, соответственно, клеммы которого являются группой клемм штырькового соединителя 7, при этом, каждый из Г-образных штырьков 9-1...9-15 состоит из укороченного и удлиненного элементов, причем, удлиненные элементы ориентированы параллельно плоскости платы 6 и выполнены выступающими за ее край.
Кроме того, клеммы первого 9-1, третьего 9-3, пятого 9-5, седьмого 9-7 и девятого 9-9 Г-образных штырьков являются клеммами подачи аналогового сигнала положительной полярности, клеммы второго 9-1, четвертого 9-4, шестого 9-6, восьмого 9-8 и десятого 9-10 Г-образных штырьков - клеммами подачи аналогового сигнала отрицательной полярности, клемма 9-11 одиннадцатого Г-образного штырька - клеммой аналоговой земли, клеммы двенадцатого 9-12 и тринадцатого 9-13 Г-образных штырьков - клеммами снятия аналогового сигнала, а клеммы четырнадцатого 9-14 и пятнадцатого 9-15 Г-образных штырьков - клеммами
подачи напряжения питания положительной и отрицательной полярности, соответственно.
Пример структурной электрической схемы устройства для моделирования электронных приборов для случая выполнения блока 8 функционального преобразования на элементах дискретной электроники представлен на фиг.3, на котором блок 8 функционального преобразования содержит первый резистор 10, первая клемма которого соединена с клеммами первого 9-1 и двенадцатого 9-12 Г-образных штырьков штырькового соединителя, диод 11, анод которого соединена со второй клеммой первого резистора 10 и с клеммами второго 9-2 и третьей 9-3 Г-образных штырьков штырькового соединителя, а катод - заземлен, второй резистор 12, первая клемма которого соединена с клеммами пятого 9-5 и тринадцатого 9-13 Г-образных штырьков штырькового соединителя, и стабилитрон 13, анод которого соединен со второй клеммой второго резистора 12 и с клеммами шестого 9-6 и седьмого 9-7 Г-образных штырьков штырькового соединителя, а катод - заземлен, при этом, клеммы четвертого 9-4, восьмого 9-8 и одиннадцатого 9-11 Г-образных штырьков штырькового соединителя заземлены.
Работает устройство для моделирования электронных приборов следующим образом.
Устройство для моделирования электронных приборов используется для исследований характеристик электронных элементов и схем в процессе их моделирования и обучения специалистов.
Для выполнения исследований с использованием предлагаемого устройства для моделирования электронных приборов используется лабораторный стенд, представленный на фиг.1, который содержит персональный компьютер 1 с монитором 2 и клавиатурой 3, макетный коннектор 4 с установленными на нем устройствами для моделирования электронных приборов, например 5-1, 5-2. В качестве макетного коннектора 4 используется макетный коннектор типа SC-2075 компании National
Instruments, позволяющий макетировать электронные схемы без применения паяных соединений. В процессе выполнения исследований необходимо в соответствии с программой исследований производить сборку электрических схем без применения паяных соединений с использованием предлагаемых устройств для моделирования электронных приборов.
Г-образные штырьки 9-1...9-15, установленные у кромки платы 6 вставляются в соответствующие гнезда макетного коннектора 4.
При выполнении блока 8 функционального преобразования в виде программируемого (настраиваемого) многофункционального средства, например, программируемого запоминающего устройства (ПЗУ), для его программирования в частном случае, когда, например, объектами исследований являются диоды и стабилитроны, могут быть использованы вольтамперная характеристика диода (фиг 4,в) и вольтамперная характеристика стабилитрона (фиг.5,в). Это позволяет определить выходные сигналы программируемого (настраиваемого) многофункционального средства по заданным входным и, тем самым, запрограммировать его.
При выполнении блока 8 с использованием элементов дискретной электроники в виде, представленном на фиг.2 и фиг.3, используются характеристики реальных приборов, установленные на плате 6.
По заданной программе, определяемой задачей исследований, через макетный коннектор 4 на соответствующие Г-образные штырьки внешней шины 7 подаются сигналы, которые являются входными сигналами блока 8 функционального преобразования. Выходные сигналы блока 8 снимаются с соответствующих Г-образных штырьков внешней шины 7 и подаются через макетный коннектор 4 на персональный компьютер 1 с монитором 2, на котором отражаются требуемые характеристики реальных электронных приборов.
Таким образом, в предлагаемой полезной модели достигается требуемая техническая задача, поскольку исключаются излишние элементы, входящие в состав блока функционального преобразования в случае проведения и исследований для отдельных электронных элементов. Кроме того, за счет выполнении шины в виде штырькового соединителя с Г-образными штырьками повышается надежность и удобство использования устройства для случая, когда необходима частная оперативная замена плат или формирование наборов электронной схемы из нескольких плат. Выполнение соединителя с Г-образными штырьками, каждый из которых состоит из укороченного и удлиненного элементов, при этом, удлиненные элементы ориентированы параллельно плоскости платы и выполнены выступающими за ее край, позволяет использовать предложенное устройство для унифицированных коннекторов и оперативно производить наборы схем из нескольких плат при вертикальной их ориентации в пространстве, что снижает громоздкость всей конструкции.
1. Устройство для моделирования электронных приборов, содержащее плату, на которой размещены внешняя шина, закрепленная у кромки платы, а также блок функционального преобразования, группа клемм которого соединена с группой клемм внешней шины, отличающееся тем, что внешняя шина выполнена в виде штырькового соединителя с Г-образными штырьками, каждый из которых состоит из укороченного и удлиненного элементов, при этом удлиненные элементы ориентированы параллельно плоскости платы и выполнены выступающими за ее край.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что штырьковый соединитель снабжен пятнадцатью Г-образными штырьками с первого по пятнадцатый, клеммы которого являются группой клемм штырькового соединителя, при этом клеммы первого, третьего, пятого, седьмого и девятого Г-образных штырьков являются клеммами подачи аналогового сигнала положительной полярности, клеммы второго, четвертого, шестого, восьмого и десятого Г-образных штырьков - клеммами подачи аналогового сигнала отрицательной полярности, клемма одиннадцатого Г-образного штырька - клеммой аналоговой земли, клеммы двенадцатого и тринадцатого Г-образных штырьков - клеммами снятия аналогового сигнала, а клеммы четырнадцатого и пятнадцатого Г-образных штырьков - клеммами подачи напряжения питания положительной и отрицательной полярности соответственно.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок функционального преобразования содержит первый резистор, первая клемма которого соединена с клеммами первого и двенадцатого Г-образных штырьков штырькового соединителя, диод, анод которого соединена со второй клеммой первого резистора и с клеммами второго и третьей Г-образных штырьков штырькового соединителя, а катод заземлен, второй резистор, первая клемма которого соединена с клеммами пятого и тринадцатого Г-образных штырьков штырькового соединителя, и стабилитрон, анод которого соединен со второй клеммой второго резистора и с клеммами шестого и седьмого Г-образных штырьков штырькового соединителя, а катод заземлен, при этом клеммы четвертого, восьмого и одиннадцатого Г-образных штырьков штырькового соединителя заземлены.
