Устройство для контроля пороговых уровней радиоэлектронных схем Советский патент 1983 года по МПК G01R31/30 

J Изобретение относится к контрольно измерительной технике и может быть нс пользовано при построении автоматизнрованиой контрольно-измерительной аппаратуры для измерения парг1метров ра|диоэлектронных схем, например, микросхем, h®iKpoc6opoK. Известен измеритель пороговых на- пряжений логических схем, содержаний тактовый генератор, селектор, счетчик дешифратор, триггер, источник линейно изменягацегося напряжения, компаратор, генератор сброса и линию згщержки 1} Недостатком данного устройства является низкая достоверность контроля обусловленная тем, что пороговые уровни измеряются в статическом, а не в дингшическом режиме. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройdTBO для контроля пороговых уровней радиоэлектронных схем, содержащее генератор, пилообразного напряжения, коммутаторы, преобразователь и генератор высокочастотного (ВЧ) сигнааа, 2. Известное устройство позволяет автоматически измерять пороговые напряжения потенциальных логических схем, так как на проверяемую схему подается сумма низкочастотного пи.лообразного сигнгша и ВЧ-сигнала. |При этом проверяемая схема фактически доводится до порога срабатывания пилообразным напряжением, т.е. ; при этом измеряется чувствительность (порог, срабатывания) схемы по низкочастотному сигналу, мальй B4-cHiv| нал дает лишь незначительный вклада в общую сумму входного напряженг я ; и служит только для более точной фиксации уровня выходного сигнала , при котором определяется входной пороговый уровень. Такая методика измерения при емлема только для тех случаев, когда определяют пороговые уровни или чувствительность схемы по постоянному току или по низкочастотному (квазипостоянному) сигналу. Однако .для быстродействующих импульсных схем представляет интерес чувстви тельность по высокочастотному сигналу (импульс короткой длительное- ти), которая может значительно (на порядок и. больше) отличаться от чувствительности на низкочастотном .сигнале. В известном же устройстве,, где, как указывалось, на вход проверяемой схемы воздействует низкочас ртное пилообразное напряжение, измеряется чувствительность проверяемой схемы ко низкочастотному сигналу или по постоянному току, что и определяет низкую достовер ность результата контроля. Кроме того, высокочастотные пороговые схемы очень часто содержат в цепи входного сигнала разделитель ный конденсатор, причем чем большим быстродействием обладает схема, тем меньше емкость этого конденсатора. В этом случае низкочастотный пилообразный сигнал или вообще не пройдет через эту емкость, или передаёт ся с большими искажениями, что.не позволяет измерить чувствительность с требуемой точностью и снижает достоверность результата контроля. Кроме того, низкая помехоустой-. чивость снижает достоверность контроля, так как в процессе измерения срабатывание схемы фиксации происхо дит однократно в момент достижения суммой пилообразного напряжения и ВЧ-сигнала контролируемого порогово го уровня. Поэтому воздействие одиночной помехи достаточной величины в любой момент изменения пилообразного, напряжения может привести к срабатыванию схемы фиксации и, следовательно, к регистрации. Цель изобретения - повышение достоверности результатов контроля. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля пороговых уровней радиоэлектронных схем, содержащее генератор нарастающего напряжения, первый генератор , импульсов, измеритель, соединенный первым входом с входом контролируемой электронной схемы, дискриминато соединенный первым входом с выходом контролируемой электронной схемы, вторым входом - с входом устройства блок управления, соединенный первым выходом с вторым входом измерителя, введены элемент И, накопитель и бло стробирования, соединенный первым входом с выходом генератора нараста ющего напряжения, вторым входом - с выходом элемента И, соединенного вх дом с выходом первого генератора и пульсов р вторым входом - с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с первым входом накопителя и с первым входом генератора нарастающего напряжения, четвертый вход - с вторым входом ге нератора нарастающего напряжения, соединенного третьим входом с выходом накопителя, соединенного вторым входом с выходом дискриминатора, и тем, что генератор нарастающего напряжения второй генератор импульсов, ключ, счетчик и цифроаналоговвгй преобразователь, соединенный выходом ,с выходом генератора входом - С выходом счетчика, соединенного первым входом с первым входом генератора, вторым входом - с выходом ключа, соединенного первым ВХОДОМ с вторым входом генератора, вторым входом - с выходом второго генератора импульсов, третьим входомс третьим входом генератора, а также тем, что блок стробирования содержит первый, второй и третий резисторы и первый и второй транзисторы, причем первый вход блока стробирования соединен через первый резистор с базой первого транзистора, соединенного эмиттером через второй резистор с шиной питания, непосредственно с выходом блока стробирования и коллектором второго транзистора, соединенного эмиттером с шиной Земля и с коллектором первого транзистора, базой через третий резисторс вторым входом блока стробирования. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого.устройства; на фиг. 2диаграммы, пояснякмцие работу предла- гаемого устройстваj на фиг. 3 - электрическая схема блока стробирования. Устройство содержит блок 1 управпения, генератор 2 нарастающего напряжения, второй генератор 3 импульсов, ключ 4, счетчик 5, цифроаналоговый преобразователь СДАП) 6, первый генератор 7 импульсов, элемент И 8, блок 9 стробирования, проверяемую схему 10, измеритель 11, дискриминатор 12, накопитель 13. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии с блока 1 управления на входы элемента И 8 и ключа 4 поступают потенцисшы, запирающие эти каскады (осциллограммы на фиг, 2 а,б), в результате чего импульсы генераторов 3 и 7 не проходят соответственно на выходы ключа 4 и элемента И 8. В момент начала измерения, определяемый/ например, нажатием кнопки Пуск в блоке 1 управления, с блока 1 управления на вход ключа 4 поступ&ет разрешающий импульс Up (фиг.26), длительность которого равна длитель- ности измерительнрсти цикла. Одновре-;. менно с передним фронтом этого импульса на вход счетчика 5 и вход накопителя 13 поступает импульс сбро- са (осциллограмма на фиг. 2в), устанавливающий счетчик 5, а следовательно, и ЦАП 6 в нулевое состояние и разряжающий накопительную емкость в накопителе 13 от напряжения U до нуля. В результате этого на вхоДИ ключа 4 (который может быть выполнен, например, в виде трехвходового элемента И-НЕ по О) поступают напряжения Up-uU ciO (фиг. 2г), что обеспечивает прохождение счетных импульсов ( на фиг, 26,м) от генератора 3 на выход ключа 4, т.е. на вход

счетчика 5 (напряжение U на фиг. 2д) .

Счетчик 5 начинает считать эти импульсы, что приводит к последовательному включению разрядов ЦЛП 6 (начиная с младшего), в результате чего на выходе ЦЛП 6 формируется ступенчато нарастающее напряжение (осциллограмма на фиг. 2е), поступающее на вход блока 9 стробирования..

Так -как с началом цикла измерения на вход элемента И 8 поступает разреаакжщй импульс U (осциллограмма на фчг. 2а),.испытательные импульсы (UKM на фиг. 2ж) от генератора 7 проходят через элемент И 8, на входе которого возникают стробирующие импульсы U (осциллограмма на фиг.2в).

Таким образом, на входах блока i9 стробирования присутствуют стробирующие импульсы U. и ступенчатое нарряжение ицоп

На фиг. 3 показан возможный вариант выполнения элемента И 8 и блок.а стробирования на транзисторах 17 и 18: на базу транзистора 17 подается напряжение с выхода ЦАП 6, а на базу транзистора 18 в качестве стробирующих поступают испытательные импульсы с выхода элемента И 8.

При подаче на базу транзистора 18 высокого потенциала (фиг. 3) этот транзистор открывается и шунтирует выход эмиттерного повторителя на транзисторе 17, при этом напряжение на эмиттере близко к нулю,- Когда же на базу транзистора 18 подается низкий потенциал «.О, транзистор 18 закрыт и не шунтирует цепь эмиттера транзистора 17, при этом напряжение с базы транзистора 17 проходит на выход повторителя. Б результате этог на выходе эмиттерного повторителя 17 т.е. на выходе блока 9 стробирования формируется импульсное напряжение со ступенчато нарастающей амплитудой, причем внутри каждой ступеньки галплитуда импульсов имеет постоянное значение (осциллограмма на фиг. 2и). Величина ступеньки выбирается меньше допустимой погрешности измерения чувствительности.

Длительность каждой ступеньки определяется периодом следования счет(1ЫХ импульсов от генератора 3, а количество испытательных импульсов в пределах одной ступеньки определяетйя соотношением периодов следовани импульсов генераторов 3 и 7.

Напряжение с выхода стробирующего каскада в качестве вхрдного напряжения Ug подается на проверяемую схему 10. При этом выходное напряжение этой схемы изменяется в соответствии с видом ее передаточной характеристики, например, -так, как показано на осциллограмме фиг. 2К, и при определенной ступеньке амплитуда вы::одных импульсов проверяемой схемы 10 достигает значения U , при котором определяется порог Срабатывания или импульсная чувствительность схемы Ugj( . Это вызывает срабатывание дискриминатора 12, на который подано опорное напряжение U, соответствующее напряжению

Импульсы с выхода дискриминатора 12 (Цд на фиг.- 2л) поступают на накопитель 13/ выполненный, например, по схеме пикового детектора, и заряжают емкость накопителя (осциллограмма на фиг. ) , с выхода которого напряжение U поступает на один из входов ключа 4. При достижении напряжением Цц некоторого значения U, достаточного для запирания ключа 4, последний закрывается, и поступление счетных импульсов от генератора 3 на вход счетчика 5 прекращается (фиг. 2д), в результате чего прекращается нарастанио напряжения в ЦАП б ина его вых6дё устанавливается постоянное напряжение, равное напряжению ступеньки, при которой входное импульное напряжение проверяемой схемы Ug oстигло порога срабатывания llSv .В

ол

результате этого до момента окончани разрешающего импульса Uр на вход проверяемой схемы будут поступать импульсы постоянной амплитуды и gx После того, как разрешающий импульс заканчивается, на выходе элемента Я 8 устанавливается потенциал логического нуля, в результате чего транзистор 18 блока 9 фиг. 3) постоянно закрыт, и на выходе каскада (коллектор транзистора 17) устанавливается постоянное напряжение LL, значение которого равно амплитуде импульсов, при которой выходное напряжение про.веряемой схеьфл достигает значения вых т.е. U- UцJ (фиг. 2и). Напряжение U-поступает на вход измерителя 11 постоянного напряжения, на вход запуска которого подается сигнал от блока 1 управления (импульс Uj на фиг. 2н). В качестве измерителя можно использовать, например, электронный цифровой вольтметр, который при поступлении указанного сигнала запуска регистрирует напряжение U, т.е. измеренное значение.импульсной чувствительности проверяемой схемы. Измеритель 11 может быть выполнен в .виде дискриминатора напряжения посто янного тока (например, операционный усилитель-компаратор), в этом случае обеспечивается контроль по принципу годен-брак..

В предлагаемом устройстве на вход проверяемой схемы 10 подаются импульсы, параметры которых (длительность, частота следования) задаются генератором 7 в соответствии с требованиями , предъявляемыми к входным импуль;сам проверяемой схемы при измерении ее импульсной чувствительности, а измеряется в конечном итоге напряже ние постоянного тока, равное искомо импульсной чувствительности. Предлагаемое устройство таким образом, позволяет) как и известное устройст во, измерять пороговые напряжения логических схем при любой длительности входного сигнала, вместе с тем, в отличие от известного устрой ства, дает возможность измерять импульсную чувствительность быстродей ствующих импульсных схем при сколь угодно короткой длительности входных импульсов, определяемой генератором 7 и быстродействием элемента .и 8 и блока 9 стробирования. В результате этого значительно расширяются функциональные возможности предлагаемого устройства. Кроме, тогч за счет измерения постоянного напря женин, вместо измерения амплитуда. коротких импульсов, существенно повышается точность измерения импульс (Ной чувствительности. Напряжение на накопителе 13 достигает значения U, при котором прекращается нарастание напряжения ЦАП 6, при поступлении на накопитель некото рогочисла N импульсов с дискриминатора 12, т.е. при поступлении на вход проверяемой схемы 10 N входных импульсов. Это число N может быть сделано любым за счет соответствующего выбора постоянной времени заряда емкости в накопителе 13 и выбора соответствующего соотношения длитель ности ступеньки ЦАП 6, т.е. периода счетных импульсов генератора 3 и периода испытательных импульсов генератора 7. В результате этого при случайном срабатывании проверяемой схемы от какой-либо одиночной или кратковременной помехи напряжение на накопителе не достигнет значения UJ., и, следовательно, напряжение ЦАП.б : будет и дальше нарастать, пока не достигнет такого значения, при котором начнется устойчивое срабатывание проверяемой схемы. Таким образом, введение накопителя 13 в предлагаемое устройство значительно повышает его помехоустойчивость псР сравнению с известным .устройством (что в конечном счете также повышает точность измерения). Формула изобретения 1. Устройство для контроля порогб вых уровней радиоэлектронных схем содержащее генератор нарастающего напряжения первый генератор импульсов, измеритель, соединенный первым входом с входом контролируемой электронной схемы, дискриминатор, соединенный первым входом с выходом конт|ролируемой электронной схемы, вторьлм входом - с входом устройства, блок управления, соединенный первым выходом с вторым входом измерителя, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в устройство введены элемент И, накопитель и блок стробирования, соединенный первым входом с выходом генератора нарастающего напряжения, вторым входом - с выходом элемента И, соединенного первым входом с выходом первого генератора импульсов, вторым входом - с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с первым входом накопителя и с первым входом генераторанарастающего напряжения, четвертый выход с вторым входом генератора нарастающего напряжения, соединенного третьим входом с выходом накопителя, соединенного вторым входом с выходом дискриминатора. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор нарасталощего напряжения содержит второй генератор импульсов, ключ, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, соё диненный выходом с выходом гене ратора, входом - с выходом счетчика, соединенного первым входом с . первым входом генератора, вторым входом - с выходом ключа, соединенного первым входом с вторым входом генератора, вторым входом - с выходом второго генератора импульсов, третьим входом - с третьим входом генератора. 3.Устройство по п. 1, отличаю.щееся тем, что блок стробирования содержит первый, второй 1и третий резисторы и первый и второй транзисторы, причем первый вход блока стробирования соединен через первый резистор с базой первого транзистора, соединенного эмиттером через второй резистор с.шиной питания, непосредственно с выходом блока стробирования и коллектором второго транзистора, соединенного эмиттером с шиной Земля. и с коллектором первого транзистора, базой через третий резистор вторым входом блока стробирования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельствоСССР № 526833, кл. G. 01 R 31/28, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 266943, кл. G 01 R 31/28-, 1970 (прототип).