Способ измерения времени переключения Советский патент 1985 года по МПК G01R25/00 

сд

о ел

ч

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ПЕРЕКЛИИЕНИЯ, основанньй на формировании и подаче на испытуемый объект двух импульсных последовательностей, задний фронт первой из которых в первоначальный момент совпадает с передним фронтом второй импульсной последовательности, последующем постеneJiHOM сдвиге переднего фронта второй импульсной последовательности в сторону первой импульсной последовательности и определении момента достижения амплитуды выходных импульсов испытуемого объекта значения опорного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, сдвиг переднего фронта второй импульсной последовательности приводят в соответствие с цифровым кодом, значение которого в первоначальный момент равно нулю, а затем наращивают при поступлении импульсов третьей импульсной последовательности, а время переключения определяют по количеству-импульсов i третьей импульсной последовательности, прошедших от начала измерения (Л до момента равенства амплитуды выходного сигнала испытуемого объекта опорному сигналу.

./

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения быстродействия микросхем.

Известен способ, основанный на сравнении исследуемой частоты с опррной, вьщелении момента равенства фаз формировании импульсов, совпадающих с моментами равенства фаз исследуемого и опорного сигналов Л .

Недостатком этого способа является его низкая точность из-за трудности определения моментов равенства фаз.

Известен способ, основанный на формировании и подаче на испытуемый объект друх импульсных последовательностей, задний фронт первой из которых в первоначальньй момент совпадает с передним фронтом второй импульсной последовательности, последующем постепенном сдвиге переднего фронта второй импульсной последовательности в сторону первой импульсной последовательности и определении момента достижения амплитуды выходных импульсов испытуемогообъекта значения в этот момент временного сдвига между передним фронтом второй и задним фронтом первой импульсной последовательности 2| .

Недостатком известного способа является низкая его точность, связанная со сложностью измерения коротких импульсов времени между фронта 5и импульсов.

Цель изобретения - повышение точности измерения времени переключения

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, основанному на формировании и подаче на испытуемьй объект двух импульсных последовательностей, задний фронт первой из которых в первоначальный момент совпадает с передним фронтом второй импульсной последовательности, последующем постепенном сдвиге переднего фронта второй импульсной последовательности в сторону первой импульсной последовательности и оп ределении момента достижения амплитуды выходных импульсов испьргуемого объекта значения опорного сигнала, сдвиг .переднего фронта второй импульсной последовательности приводят в соответствие с цифровым кодом, значение которого в первоначальный момент равно нулк1, а затем наращивают

при поступлении импульсов третьей импульсной последовательности, а время переключения определяют по количеству импульсов третьей импульсной последовательности, прошедших от начала измерения до момента равенства амплитуды выходного сигнала испытуемого объекта опорному сигналу.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего данньш способ, на фиг. 2 - временные диаграммь:, поясняющие его работу.

Устройство, реализунщее данный способ, состоит из основного генератора 1 прямоугольнь х импульсов, связанного через блок 2 регулируемой задержки синхронизации с синхрогенератором 3 прямоугольных импульсов. Вькоды основного генератора 1 и синхрогенератора 3 соединены с входами исследуемого объекта 4, выход которого через амплитудный преобразователь 5 соединен с первым входом блока 6 сравнения напряжений, второй вход которого соединен с выходом источника 7 опорного напряженная. Выход блока 6 сравнения напряжений соединен с управляющим входом электронного ключа 8, канальный вход которого подключен к выходу генератора 9 импульсов квантования. Канальный выход электронного ключа 8 связан с входом счетчика 10 импульсов, выход которого в двоичном коде соединен с входом цифроаналогового преобразователя 11, а выход в двоично-десятичном коде - с входом блока 12 дешифрации и индикации. Выход цифроаналогового преобразователя 11подключен к управляющему входу блока 2 регулируемой задержки синхронизации.

На выходе основного генератора 1 формируется первая импульсная последовательность (фиг.2 а). Одновременно синхросигнал поступает через блок 2 регулируемой задержки синхронизации на синхрогенератор 3, которьй вырабатывает вторую импульсную последовательность (фиг.2,б), поступающую вместе с сигналом (фиг,2а) на входы исследуемого объекта 4. В исходном состоянии задний фронт сигналов (фиг.2а) совпадает во времени с передним фронтом сигналов (фиг.2 б), поэтому выходной сигнал (фиг.2 в) объекта 4 имеет минимальный логический уровень, выходной сигнал (фиг.2г 3 амплитудного преобразователя 5 разе нулю, электронный ключ 8 открыт дей ствием управлякщего напряжения с вьиода блока 6 сравнения напряжений (фиг.2 д), и сигнал выхода генератора 9 импульсов квантования (треть импульсная последовательность) поступает на вход счетчика 10 импульсов (фиг.2 е). В начале измерения счетчик имнул сов 10 начинает подсчитьшать количество входных импульсов квантования дискретно изменяя в сторону увеличения двоичньй код числа на входе цифроаналогового преобразователя 11 что вызывает соответствующее дискрет ное изменение аналогового сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя 11 (фиг.2 ж). Ступенчатое изменение величины сигнала на управ лякщем входе блока 2 регулируемой задержки синхронизации вызывает про порциональный дискретный сдвиг по фазе сигнала синхрогенератора 3 относительно сигнала основного генера тора 1 и постепенное увеличение амш:1итуды выходного сигнала объекта 4 (фиг.2 в). Процесс продолжается до тех пор, пока время задержки меж ду передним фронтом первой последовательности и задним фронтом второй последовательности станет равным времени переключения, тогда амплитуда выходного сигнала объекта 4 достигнет заданный максимальньй уровень. В результате этого напряжение на выходе амплитудного преобразователя 5 достигает уровня напряжения источника опорного напряжения 7 (фиг.2 г), что вызьшает изменение уровня выходного сигнала блока 6 сравнения напряжений (фиг.2 д) и запирание электронного ключа 8. Зафиксированное счетчиком 10 число N 77 импульсов третьей последовательности пррпорционально времени задержки, а следовательно, и времени переключения tjj измеряемого полупроводникового прибора или интегральной микросхемы (объекта 4). При этом время переключения в общем слу чае определяется по формуле N, где К - коэффициент пропорциональности между числом импульсов квантования и величиной времени задержки. Период повторения импульсов третьей последовательности выбирают с учетом обеспечения устойчивой работы счетчика 10 и цифроаналогового преобразователя 11 при условии получения максимального быстродействия и может быть намного .больше периода повторения импульсов первой и второй последовательности. За базовьй образец в данной области техники принят способ измерения динa шчecкиx временных параметров интегральных микросхем, заложенный в устройстве ШС 1010/01. Сопоставительный анализ базового образца и предлагаемого способа позволяет вьшвить следующие преимущества последнего: повьпаение точности измерения на 2 порядка за Счет перехода на новьй способ измерения и увеличение разрешаюдей способности при использовании серийного прецизионного 16-разрядного цифроана-погового преобразователя до 2 65536 единиц измерения, расширение диапазона изме-ряемых временных интервалов примерно в 2,5 раза при одинаковой дискретности за счет большего количества уровней дискретизации.

Фиг.2.