Устройство для допускового контроля токов Советский патент 1984 года по МПК G05B23/02 

111 Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля токов элек ронных схем, в частности при входном контроле микросхем. Известен быстродействующий измеритель малых токов, содержащий усилитель постоянного тока, измерительньй резистор, два корректирующих звена, в котором инвертирующий вход усилитгля постоянного тока соединен с выходной клеммой и с измерительным резистором, неинвертирушИщй вход которого соединен с выходом первого усилителя, инвертир5Чощий вход усилителя соединен с общей отной, вход первого корректируннцего звена соединен с выходсм первого усилителя, а выход первого корректирукнцего звена соединен через измерительньй резистор с входной клеммой, вход второго корректирующего звена соединен с выходом второго усилителя, а выход этого звена соединен с инвертирующим входом второго усилителя, выход которого является выходом устройства l J. . Недостатком устройства является низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля параметров электронных схем, содержащее блок управления, выход которого соединен с входами соответст:;;енно блока задания границ контроля и программируемого источника напряжения, первый выход которого непосредственно, а второй через токоизмерительный резис тор соединены с входом контролируемой электронной схемы, и компаратор напряжения, выход которого соединен с выходом клеммой устройства, а так же масштабный резистор и управляемый генератор тока, вход которого соединен с выходом блока задания границ контроля, а выход - с одним из входов -компаратора напряжения и через масштабный резистор - с вторым выходом программируемого источника напря жения, при этом другой вход ксмпаратора напряжения соединен с входом контролируемой электронной схемы 2 Недостатком устройства является низкое быстродействие при контроле малых токов, которое определяется постоянной времени заряда суммарной емкости контролируемой электронной схемы и измерительных линий устройс ва через токоизмерительный резистор, а также постоянной времени корректирующей емкости, которая обычно включается параллельно токоизмерительному резистору для обеспечения устойчивой работы устройства. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для допускового контроля токов, содержащее блок управления, программируемый источник напряжения, источник граничных значений, токоизмерительный резистор, масштабный резистор, компаратор и контролируемую электронную схему, причем первый выход блока управления подключен к первому входу программируемого источника напряжения, выход которого через токоизмерительный резистор подключен к контролируемой электронной схеме . и первому входу компаратора, второй выход блока управления подключен к входу источника граничных значений, выход которого соединен . с вторым входом компаратора, и через масштабный резистор с выходом nporpaNWHpyeMoro источника напряжения, введен второй программируемый источник напряжения, повторитель напряжения, первый и второй программируемые резисторы, первый, второй и третий ключи, при- . чем выход второго программируемого источника напряжения через первый ключ подключен к контролируемой электронной схеме и к входу повторителя напряжения, выход которого через второй ключ и первый программируеь&й резистор подключен к второму входу первого программируемого источника напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора и через третий ключ и второй программируемый резистор- к второму входу первого программируемого источника напряжения,при этом третий, четверть1й, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам второго программируемого источника напряжения, первого, второго и третьего ключей, первого и второго программируемых резисторов, токоизмерительного резистора, вход блока управления подключен к выходу компаратора, а программируемые источники напряжения, ключи и программируемые резисторы управляются соответствующими выходами блока управления. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство для допускового конт роля токов содержит блок 1 управленяя, соединенный выходом 2с вторым программируемым источником 3 напряжения, включающего в себя усили,тель 4 с резисторами 5 и 6, определяющими коэффициент передачи источника 3, источник 7 граничных значений, вк очающий в себя усилитель 8 с резистора1да 9 и Ш, определяющими коэффициент передачи, входом сое диненный с выходом 11 блока 1 управ ления, а выходом - с первым входом компаратйра 12, содержащего нуль-ин дикатор 13 и суммирующие резисторы 14 и 15. Устройство содержит также первый программируемый источник 16 напряжения, включающий в себя усилитель и входной резистор 18, причем первый вход первого программируемого источника 16 напряжения подключен к выхрду 19 блока 1 управления, а выход - к тркоизмерительному резистору 20, второму входу компаратора 12 и ключу 21, соединенному чере второй программируемый резистор 22 с вторым входом первого программируемого источника 16 напряжения и первым программируемым резистором 2 соединенным через второй ключ 24 с выходом повторителя 25 напряжения, вход которого соединен с первым ключом 26, и контролируемой электро ной схемой 27. Кроме этого, устройс во содержит емкость нагрузки и измерительной линии (С|) и корректирующую емкость (Сц), обеспечивающую устойчивую работу устройства. Блок 1 управления своим выходом 28 управляет работой ключа 26, выходом 29 - ключа 24, выхедом 30 регулируется резистор 23, выходом 3 управляется ключ 21, выходом 32 регулируется резистор 22, а выходом 3 резистор 20. . Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии первый . КЛЮЧ 26 разомкнут, второй 24 и третий 21 ключи замкнуты. Напряжение на выходе, второго программируемого исто ника 3 равно нулю, что обеспечивается соответству1бщим сигналом с выхода 2 блока 1 управления, а именно, на вывод резистора 6 второго программируемого источника 3 напряжения подается нулевое напряжение с выхода 2 блока 1 управления. Напряжение на соединяющимся с контролируемой электронной схемой 27 выводе токоизмерительного резистора 20 также устанавливается равным нулю. Это обеспечивается тем, что второй 24 и третий 21 ключи замкнуты по командам с выходов 29 и 31 блока 1 управления, а на выход первого программируемого источника 16 напряжения (на вывод резистора 10) о, выхода 11 блока 1 управления поступает нулевое напряжение. При этом цепь обратной связи с вывода токоизмерительного резистора 20 повторитель 25 напряжения, второй ключ 24 и резистор 23 обеспечивает компенсацию изменения напряжения на токоизмерительном резисторе 20. Аналогично на выходе источника 7 граничных значений также устанавливается нулевое напряжение . I К устройству подключается контролируемая схема 27. С помощью резисторов 5 и .6 по- команде с выхода 32 блок 1 управления (в соответствии с данными в блоке 1 управления) устанавливается коэффициент передачи лторого программируемого источника 3 напряжения таким, чтобы после подачи на его вход (вывод резистора 6) опорного напряжения из бл.ока 1 управления, напряжение на выходе программируемого источника 3 напряжения установилось равным необходимому напряжению и для контролируемой электронной схемы 27.(Перепрограммирование резисторов 5 и 6 происходит при нулевом напряжении на входе второго программируемого источника 3 напряжения). По командам с выходов 19 и 30 блока I управления устанавливаются величины резисторов 18 и 23 такими, чтобы обеспечить на выводе контролируемой электронной схемы 27 (выводе токоизмерительного резистора 20) заданное испытательное напряжение. При этом по команде с выхода 32 блока 1 управления величина резистора 22 устанавливается такой, чтобы совместно с/ резистором 18 обеспечить на выходе первого программируемого источника 16 напряжения напряжение -Uf, соответствующее граничному значению тока J контролируемой электронной схемы 27 Ur RT Зг ± и. где сопротивление т.окоизмеритель ного резистора 20. Поскольку все переключения .рвзисторов 23,22 и 18 происходят при равном нулю напряжению на входе первого программируемого источника 16 напряжения, то напряжение на выводе контролируемой элeктpoнJнoй 27 сохраняется нулевым, а бла годаря наличию емкости (С„), на контролируемой электронной схеме 27 практически отсутствуют выбросы напр жения, возникающие в момент возможного обрьюа цепи обратной связи: пов торитель 25, второй ключ 24 и резистор 23 при перепрограммировании резистор.ов. (Время перепрограммирования резисторов 12,22 и 23 значительно меньше времени установления режима на выводе контролируемой микросхемы 27, если первый ключ 26 разомкнут). Токоизмерительньй резистор 20 по команде из блока 1 управления устанавливается такой величины, которая соответствует необходимому диапазону контролируемого тока. По команде из блока I управления первый ключ 26 замыкается, после чего, размыкается второй ключ 24, затем на входы второго программируемого источника 3 напряжения, первого программируемого источника 16 напряжения и источника 7 граничных значений поступает опорное напряжение из блока 1 управления . При этом на выходе второго программируемого источника . 3 напря жения появляется необходимое .испытательное напряжение U, которое через замкнутый первый ключ 26 поступает на контролируемую электронную схему 27 и заряжает емкость нагрузки и измерительной линии (С„). Время установления напряжения U определяется в основном собственным временем установления напряжения на выходе второго программируемого источника 3 напряжения, выходное сопро тивление которого близко к нулю (время установления может быть менее О,1 мс). Одновременно на выходе первого программируемого источника 16 напря жения устанавливается напряжение Up 246 соответствующее граничному значению контролируемого тока. Время установления Up равно собственному времени установления первого программируемого источника 16 напряжения, а корректирующая емкость (Сц) заряжается по цепи: выход первого программируемого источника 16 напряжения, первый ключ 26 и выход второго программируемого источника 3 напряжения. Цепь имеет близкое к нулю сопротивление. На выходе источника 7 граничных значений появляется напряжение U , которое поступает на первый вход компаратора 12, на второй вход которого также поступает напряжение Up с выхода первого программируемого источника 16 напряжения. При этом через токоизмерительный резистор 20 протекает ток СГ, который замыкается через выходное сопротивление второго программируемого источника 3 напряжения. Затем второй ключ 24 замыкается, и образуется цепь отрицательной обратной связи через повторитель напряжения 25, второй ключ 24 и резистор 23 на второй вход первого программируемого источника 16 напряжения. При этом, учитывая соотношение вехшчин резисторов: 23 и 18 (на выводе контролируемой электронной схемы 27 должно появиться напряжение U) и то, что на выводе контролируемой схемы 27 уже присутствует напряжение U, сигнал обратной связи не образуется (во всяком случае он мал и первый программируемый источник 16 напряжения останется в активном режиме) и измене-, ние напряжения U не происходит или оно изменяется со скоростью, определяемой постоянной времени цепи, образованной токоизмерительным резистором 20 и корректирующим конденсатором (CK). Указанная постоянная времени составляет десятки мс. Поэтому быстродействующий второй программируемый источник 3 напряжения удерживает напряжение U без изменений, тем более, что через время менее 1 первый ключ 26 по команде из блока 1 управления размыкается(время менее 1 мс будет при использовании в первом ключе 26 геркона). Напряжение U , поддерживается за счет отрицатель711282

ной обратной связи по цепи: повторитель 25, второй ключ 24 и резистор 23

Если ток контролируемой электронной схемы 27 отличается от граничного значения Jp, напряжение на выходе первого программируемого источника 16 напряжения начинает изменяться со скоростью, определяемой постоянной времени- цепи, образованной токоизмерительньм резистором 20, коррёктирующей емкостью (С ), емкостью нагрузки и измерительной линии (С) и сопротивлением контролируемой электронной схемы 27 (10-100 мс), а также коэффициентом передачи первого программируемого источника 16 напряжения, определяемого соотношением сопротивлений резисторов 18 и 22 (третий ключ 21 замкнут).

Далее третий ключ 21 размыкается, и скорость изменения напряжения на

8.

выходе первого программируемого источника 16 напряжения увеличивается. Направление изменения напряжения U(. зависит от того, больше контролируемый ток, чем Jp, или меньше).

Через время, определяемое заданной погрешностью контроля, чувствительностью компаратора 12,. уровнем шума на выходе первого программируемого источника 16 напряжения, а также скол остью изменения напряжения, на его выходе, блок 1 управления опрашивает компаратор 12 по входу 33,

По сравнению с известным предлагаемое устройство позволяет повысить быстродействие и сократить время контроля, микросхем в диапазоне 10-100нА в 10 раз (со времени 500 мс до 50 мс на одном измерении).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ ТОКОВ, содержащее блок управления, программируемый источник напряжения, источник граничных значений, токоизмерительный резистор, масштабный резистор, компаратор и контролируемую электронную схему, причем первый выход блока управления подключен к первому входу программируемого источника напряжения, выход которого через токоизмерительный резистор подключен к контролируемой электронной схеме и первому входу компаратора, второй выход блока упр вления подключен к входу источника граничных значений, выход кото- . рого соединен с вторым входом компаратора и через масштабный резистор с выходом программируемого источника напряжения, отличающеес я тем, что, с целью повышения его быстродействия, оно содержит второй программируемый источник напряжения, повторитель напряжения, первый и второй программируемые резисторы, первый, второй и третий ключи, причем выход второго программируемого источника напряжения через первый ключ подключен к контролируемой электронной схеме и к входу повторителя напряжения, выхОд которого через второй ключ и первый программируемый резистор подключен к второму входу первого программируемого источника напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора и через.третий ключ и второй программируемый резистор- к второму (Л входу первого программируемого источника напряжения, при этом третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, О восьмой и девятый выходы блока управления подключены соответственно куп- равляющим входам второго программируемого источника напряжения, первого, второго и третьего ключей, КО СХ) первого и второго программируемых резисторов, токоизмерительного резисю тора, вход блока управления подклюN) чен к выходу компаратора а програм4 мируемые источники напряжения,ключи и программируемые резисторы управляются соответствующими выходами блока управления.