Устройство для контроля пороговых уровней радиоэлектронных схем Советский патент 1984 года по МПК G01R31/3161 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при построении автоматизированной контрольно-измерительной аппаратуры для измерения параметров радиоэлектронных схем, например микросхем и микросборок.

Известен, измеритель пороговых напряжений логических схем, содержащий тактовый генератор, селектор, счетчик, дешифратор, триггер, источник линейно изменяющегося напряжения компаратор, генератор сброса и линию задержки ij .

Недостатком устройства является низкая достоверность контроля, обусловленная тем, уто пороговые уровни измеряются в статическом, а не в динамическом режиме.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрой ство для контроля пороговых уровней радиоэлектронных схем, содержащее генератор пилообразного напряжения, ко11 мутаторы, преобразователь и генератор высокочастотного (вч) сигнала 2 .

Известное устройство позволяет автоматически измерять пороговые напряжения потенциальных логических схем, так как на проверяемую схему подается сумма низкочастотного пилообразного сигнала и ВЧ-сигнала. При этом проверяемая схема фактически доводится до порога срабатывания пилЬобразным напряжением, т.е. при это измеряется чувствительность (порог срабатывания) схемы по низкочастотному сигналу, МсШый ВЧ-сигнал дает лишь незначительный вклад в общую cyivwy входного напряжения и служит только для более точной фиксации уровня выходного сигнала cxeNttj, при котором определяется входной пороговый уровень.

Такая методика измерения приемлема только для тех случаев, когда определяют уровни или чувствительность схемы по постоянному току или по низкочастотному (квазипостоянному) сигналу. Однако для быстродействукяцих импульсных схем представляет интерес чувствительность по высокочастотному сигналу (импульс короткой длительности), которая может значительно (на порядок и больше) отличаться от чувствительности на низкочастотном сигнале. В известном же устройстве, где на вход .проверяемой схемы воздействует низкочастотное пилообразное напряжение, измеряется чувствительность проверяемой схемы по низкочастотному сигналу или по постоянному току, что и определяет достоверность результата контроля.Кроме того,высокочастотные пороговые схемы Ьч.ень vacto содержат в цеп

входного сигнёша разделительный конденсатор, причем чем большим быстродествием обладает схема,тем меньше емкость этого конденсатора.В этом случ низкочастотный пилообразный сигнал или вообще не проходит через эту емкость, или передается с большими исклчениями, что не позволяет измерить чуствительность с требуемой точностью и снижает достоверность результата контроля.

Недостатками известного устройств снижающими достоверность контроля, являются также его низкая помехоустойчивость, так как в процессе измерения срабатывание схемы фиксации происходит однократно в момент достижения суммой пилообразного напряжения, и ВЧ-сигнал контролируемого порогового уровня. Поэтому воздействие одиночной помехи достаточной величины в любой момент изменения пилообразного напряжения может привести к срабатыванию схеиы фиксации и, следовательно, к регистрации.

Цель изобретения - повышение достоверности 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 контролируемо электронной схемы, дискриминатор, соединенный первым входом с выходом контролируемой электронной схек&л вторым входом - с входом устройства, блок управления, соединенный первым выходом с вторым входом измерителя, введены элемент И, накопитель и блок стробиройания, соединенный первым входом с выходом генератора нарастающего напряжения, вторымвходом 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 генератора нарастающего напряжения, четвертый выход - с вторым входом генератора нарастающего напряжения, соединенного третьим входом с выходом накопителя, соеди- ненного втооым вхрдом с выходом дискриминатора. Генератор нарастающего напряжения содержит второй генератор импульсов, ключ, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, соединенный выходом с выходом генератора нарастающего напряжения, входом - с выходом счетчика, соединенного первым входом с первым входом генератора нарастающего напряжения, вторым входом - с выходом

ключа., соединенного первым входом с вторым входом генератора нарастающего напряжения, вторым входом с выходом второго генератора импульсов, третьим входом - с третьим входом генератора нарастакяцего напряжения.

Блок стробирования содержит первый, второй и третий резисторы и пер вый 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 - с вторым входом блока стробирования.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на Фиг. 2 - диаграмки, поясняклцие работу предлагаемого устройства; на фиг.З электрическая схема элемента И блока стробирования.

« Устройство содержит блок 1 управления, генератор 2 нарастающего напряжения, второй генератор 3 импульсов, ключ 4., счетчик 5, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) б, первый генератор 7 импульсов, элемент И 8, блок 9 стробирования, проверяемую схему 10, измеритель 11, дискриминатор 12 и накопитель 13.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии с блока 1 управления на входы элемента И 8 и ключа 4 поступают потенциалы, запирающие эти каскады (Фиг.2 а,б), в результате чего имгГульсы генераторов 3 и 7 не проходят соответственно на выходы ключа 4 и элемента И 8. В момент начала цикла измерения, определяемый, например, нажатием кнопки Пуск в блоке 1 управления, с последнего на вход клича 4 поступает разрешающий импульс Uj, (фиг. 2 б), длительность которого равна длительности измерительного цикла. Одновременно с передним фронтом этого импульса на входы счетчика 5 и накопителя 13 поступает импульс сброса Ugg (фиг.2 в), устанавливающий счетчик5, а следовательно и ЦАП б, в нулевое состояние и разряжающий накопительную емкость в накопителе 13 от напряжения )ц до нуля. В результате этого на входы ключа 4 (который может быть выполнен, например, в виде трехходового элемента. И-НЕ по О поступает напряжение Up 11цЧ:0 (фиг. 2 б,м, что обеспечивает прохождение счетных импульсов (иcf, на фиг. 2 г) от генератора 3 на выход клю-.

ча 4, т.е. на вход счетчика 5 (напряжение Ьцд на фиг.2 д).

Счетчик 5 начинает считать эти импульсы, что приводит к последовательному включению разрядов ЦАП б начиная с младшего , в результате чего на выходе ЦАП б формируется ступенчато-нарастающее напряжение

(фиг.2 е), поступающее на

и

цап

вход блока 9 стробирования.

так как с началом цикла измерения на вход элемента И 8 поступает разрешаюций импульс Up (фиг. 2 а) , испытательные импульсы(1/мн на фиг. 2 ж ) от генератора 7 проходят.через элемент И 8, на выходе которого-.возникают стробирующие импульсы Uс (фиг.2 з)«

Таким образом, на входах блока 9 стробирования присутствуют стробирукнцие импульсы Ug и ступенчатое

напряжение и ца.

На фиг. 3 показан возможный вариант выполнения элемента И и блока стробирования на транзисторах T и Tj.Ha базу транзистора Т подается напряжение с, выхода ЦАП 6, и на базу транзистора Tj в качестве стробируклцих поступают испытательные импульсы с выхода элемента И 8. При подаче на базу транзистора

Tji высокого потенциала транзистор открывается и шунтирует выход эмиттерного повторителя на трензисторе Т;, , при этом напряжение на эмиттере близко к нулю. Когда же на базу транзистора Т подается низкий потенциал 0, транзистор Tg закрыт и не шунтирует цепь эмиттера транзистора Т J при этом напряжение с базы транзистора Т проходит на выход повторителя. В результате этого

на выходе эМиттерного повторителя, т.е. на выходе блока 9 стробирования, формируется импульсное напряжение со ступенчато нарастающей амплитудой, причем внутри каждой ступеньки амплитуда импульсов имеет постоянное значение (осциллограмма фиг.2 и). Величина ступенькиОца выбирается меньше допустимой погрешности измерения чувствительности.

Длительность каждой ступеньки определяется периодом следования счетных импульсов от генератора 3, а количество испытательных импульсов в пределах одной ступеньки соотношением периодов следования импульсов генераторов 3 и 7,

Напряжение с выхода стробирукицего каскада в качестве выходного напряжения и щ подается на проверяемую

схему 10. При этом выходное напряжение этой схемы изменяется в соответствии с видом-ее передаточной характеристики (фиг.2 к) и при определенной ступеньке амплитуда выходных импульсов проверяемой схемы 10

достигает значения 11цц),при котором определяется порог срабатывания , или импульсная чувствительность схемы Ugx Это вызывает срабатывание дискриминатора 12, на который пода.но опорное напряжениеUCT , соответствующее напряжению Ugy, .

Импульсы с выхода дискриминатора 12(Од на фиг.2 л) поступают на накопитель 13, выполненный , например, по схеме пикового детектора, и заряжают емкость накопителя ()иг.2 м), с выхода которого напряжение И ц поступает на один из входов ключа 4. При достижении напряжением UK некоторого значения Уц, достаточного для запирания клю-5, ча 4, последний закрывается, и поступление счетных 1шпульсов от генератора 3 на вход счетчика 5 прекращается (фиг.2 д), в результате чего прекращается нарастание «апряжения в 2Q ЦАП 6, и на его выходе устанавливается постоянное напряжение, равное напряжению ступеньки, при которой входное импульсное напряжение проверяемой cxe№jUв,достигает порога ера- 25 батыванияи. В результате этого до момента окончания разрешакячего импульса Up на вход проверяемой схемы будут поступать импульсы постоянной амплитудыУвх После того, как раэре- зо шаюший импульс заканчивается, на выходе элемента И 8 устанавливается потенциал логического нуля, в результате чего транзистор 2 блока 9 (фиг.З) постоянно закрыт, и на выходе каскада (коллектор транзистора Т,) устанавливается постоянное напряжение и f значение которого равно амплитуде импульсов, при которой выход ное напряжение проверяемой схемы до- . стигает значения11, T.e.U-Ug ( и). Напряжение U« поступает на вход измерителя 11 постоянного напряения, на вход запуска которого поается сигнал от блока 1 управления (импульси на фиг.2 н). В качестве 45 измерителя можно использовать, например, электронный цифровой вольтетр, который при поступлении указанного сигнала запуска регистрирует напряжение Da, т.е. измеренное значе- 50 ние импульсной чувствительности проверяемой схемы. Измеритель 11 может быть выполнен в виде дискриминатора напряжения постоянного тока наример, операционный усилитель в ви- 55 е компаратора . В этом случае обесечивается контроль по принципу гоен - брак.

В предлагаемом устройстве на вход роверяемой схемы 10 подаются им- Q

пульсы, параметры которых (длительность , частота следования) задается генератором 7 в соответствии с требованиями, предъявляег1ыми к входным импульсам проверяемой схемы при измерении ее импульсной чувствительности а измеряется в конечном итоге напряжение постсУянного тока, равное искомой импульсной чувствительности. Предлагаемое устройство позволяет, как и известное, измерять пороговые напряжения логических схем при любой длительности входного сигнала, вместе с тем, в отличие от извест,ного устройства, дает возможность измерять импульсную чувствительность быстродействующих импульсных схем при сколь угодно короткой длительности входных импульсов, определяемой генератором 7 и быстродействием элемента И 8 и блока 9 стробиррвания. В результате этогю значительно расширяются функциональные возможности устройства. Кроме того, за счет измерения постоянного напряжения, вместо измерения амплитуда. коротких импульсов, существенно повышается точность измерения импульсной чувствительности.

Напряжение на накопителе 13 достигает значения и ц , при котором прекращается нарастание напряжения ЦАП б, при поступлении на накопитель некоторого числа N импульсов с дискриминатора 12, т.е. при поступлении на вход проверяемой схемы 10 N входных импульсов. Число N может быть сделано любым за счет соответствующего выбора постоянной времени заряда емкости в накопителе 13 и выбора соответствуюв1его соотношения длительности ступеньки ЦАП 6, т.е. периода сченых 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 иц и, следовательно, напряжение 11ЛП 6 будет и дальше нарастать, пока не достигнет такого значения,при котором начнется устойчивое срабатывание проверяемой .схемы.

Таким образом, введение накопителя в предлагаемое устройство значительно повышает его помехоустойчивость по сравнению с известныгч (что в конечном счете также повышает точность измерения)..

,JU

L.-.

ФигЗ

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОРОГОВЫХ УРОВНЕЙ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ, содержа&(ее генератор нарастающего напряжения, первый генератор импульсов/ измеритель, соединенный первым входом с входом контролируеьюй электронной схемы, дискриминатор, соединенный первым входом с выходом контролируемой электронной cxene i, вторым входом - с входом устройства, блок управления, соединенный первым выходом с вторым входом измерителя, отличающееся тем, что, с целью повьшения достоверности контроля, в него введены элемент И, накопитель и блок стррбирования, соединенный первым входом с выходом генератора нарастающего напряжен1;я, 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 генератора нарастакицего напряжения, четвертый ВЁ1ХОД - с вторым входом генератора нарастг1ющего напряжения, соединенного третьим входом с выходом накопителя, соединенного вторым входом с выходом дискриминатора. 2.Устройство по п.1, отличающееся тем. что генератор нарастающего напряжения содержит второй генератор импульсов, ключ, счетчик и цифроаналоговый преобра- зователь, соединенный выходом с выходом генератора HapacTakxaero напряжения, входом - с выходом счетчика, соединенного первым входом с первым входом генератора нарастающего напряжения , вторым входом - с выходом ключа, соединенного первым входом - с вторым входом генератора нарастаю(Л щего напряжения, вторым входом - с выходом второго генератора импульсов, третьим входом - с третьим входом генератора нарастакяцего напряжения. 3.Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что блок стро- бирования содержит первый, второй и третий резисторы и первый и второй х транзисторы, причем первый вход бло: :о :о ка стробирования соединен через первый резистор с базой первого транзистора, соединенного эмиттером через второй резисторс шиной питания,непо 00 средственно - с выходом блока стробирования и коллектором второго транзистора, соединенного эмиттером с шиной Земля и с коллектором первого транзистора, базой через третий резистор - с вторым входом блока стробирования.