Устройство для контроля тока потребления КМОП-микросхем Советский патент 1987 года по МПК G04D7/00 

Изобретение относится к средствам крнтроля электронных узлов приборов временила именно к устройствам контроля тока потребления КМОП-микросхем, и может быть использовано в часовой промышленности.

Цель, изобретения - повьппение достоверности контроля КМОП-микросхем. путем выявления неисправности, свя- .занной с наличием тока утечки одного из входных инверторов микросхемы, не выявленных другими средствами контроля.

i На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для контроля тока потребления КМОП-микросхем, на фиг. 2 - функциональная.схема блока управления; на фиг. 3 -и А - соответственно функциональные схемы формирователя импульсов и селектора импульсов по длительности, на фиг.5 - временные диаграммы, поясняющие работу блока управления, на фиг. 6 - временные диаграммы, поясняющие ра- боту устройства в целом.

Устройство для контроля тока потребления КМОП-микросхем содержит источник 1 питания, генератор сов, ключи 3 и 4, блок 5 для подключения контролируемой КМОП-микросхемы, блок 6 управления, RS-триггер 7,элемент И 8,. индикаторы 9 и 10, шину 11 сигнала окончания контроля, резистор 12, формирователь 13 импульсов, селектор 14 импульсов по длительности, ждущие мультивибраторы 15 и 16, элемент И 17.

Источник 1 питания и генератор 2 импульсов через ключи 3 и 4 соединены с блоком 5 для подключения контролируемой КМОП-микросхемы, два выхода которого соединены с входами блока 6 управления, один выход которого соединен с R-входом триггера 7, выходы которого соединены с индикаторами 9 и 10, прямой - с индикатором 9, а инверсный - с индикатором 10 через элемент И 8, второй вькод блока 6 управления шиной 11 сигнала окончания контроля соединен с вторым входом элемента И 8. Блок 5 соединен через резистор 12 с общей шиной и с входом формирователя 13 импульсов, .выход которого соединен с входом селектора 14 импульсов по длительности, вькод которого соединен с последовательно соединенными ждущими мультивибраторами 15 и 16 и входом элемента И 17, второй вход которого соединен с выходом блока 6 управления-, а

с третий вход- с выходом мультивибратора 16. Выход элемента И 17 соединен с S-входом триггера 7.

Блок 6 управления (фиг. 2) содержит вход 18, первый элемент ИЛИ 19,

10 формирователь 20 сигнала начальной установки, второй элемент ИЛИ 21, триггер 22, первый выход 23 блока, второй и третий входы 24 и 25, согласующие усилители 26 и 27, триг15 геры 28 и 29, элемент И-ШШ 30, триггеры 31 и 32 второй, третий и четвертый выходы 33, 34 и 35 соответственно.

Формирователь 13 импульсов (фиг.З)

20. содержит вход 36, усилитель 37, конденсатор 38, резистор 39, компаратор 40, выход 41..

Селектор 14 импульсов по длительности содержит вход 42,.диод 43, ре25 зисторы 44 и 45, подстроечный резистор 46, конденсатор 47, компаратор 48, выход 49,

Устройство для контроля тока потребления КМОП-микросхем работает сле- 2 импуль- 30 дующим образом.

Контроль объекта начинается по сигналу Пуск (фиг. 5,Я), устанавливая триггер 22 в единичное состоя- , ние (фиг. 5,сО ,

35 Импульсы тока потребления выделяются на резисторе 12 и поступают на входы 36 формирователя 13, а.следовательно, на вход усилителя 37 к на компаратор 40, формирующий из импуль40 сов тока потребления прямоугольные импульсы. Выходной сигнал компаратора 40 поступает на выход 41 формирователя 13 импульсов и далее на вход 42 селектора 14 импульсов. У последнего

45 постоянная времени заряда конденсатора 47 с помощью подстроечного резистора 46 установлена с таким расчетом, чтобы компаратор 48 срабатывал в том случае, если длительность импульса,

50 поступающего с выхода формирователя

13 импульсов, превышает 10 мкс. Если :в контролируемой микросхеме токи утечки отсутствуют, то на резисторе 12 формируются импульсы напряжения,

55 форма которых соответствует форме тока, протекающего в моменты переключения элементов микросхемы входных инверторов, триггеров, элементов ИЛИ- НЕ, выходных инверторов. Эти импульсы

10

15

25

31335919

поступают на вход формирователя 13 импульсов, где усиливаются усилителем 37, после чего компаратором 40 форма импульсов преобразуется в прямоугольную.

Выходной сигнал формирователя 13 в момент формирования импульса показан на фиг. 6,а. Наибольшую длительность и амплитуду имеет импульс сквозного тока выходного инвертора в момент формирования переднего фронта выходного импульса. Поэтому сигнал на выходе селектора 14 появится только в момент формирования переднего фронта выходного импульса (фиг. 6,Г) с задержкой переднего фронта сигнала относительно . переднего фронта выходного импульса формирователя 13 импульсов на 10

са, поступающего с выхода селектора 14 импульсов, осуществляется запуск ждущего мультивибратора 15. В свою очередь по заднему фронту выходного импульса ждущего мультивибратора 15 (фиг. 6, в) осуществляется запуск ждущего мультивибратора 16, выходной сигнал которого (фиг. 6,3) открывает элемент И 17 по второму входу. Однако элемент И 17 закрыт выходным сигналом селектора 14 импульсов, поскольку в этот момент длительность импульсов, поступающих на вход селектора 14 импульсов, не превышает порога его срабатывания, т.е. 10 МКС. Длительность выходного импульса ждущего мультивибратора 15 выбирается несколько больше величины максимально допустимой длительности сквозного тока выходных инверторов микросхемы. Длительность импульса ждущего мультивибратора 16 может достигать нескольких микросекунд .(на фиг. 6,1 длительность выходного импульса ждущего мультивибратора 16 равна примерно 31 тс при частоте генератора 2 импульсов равной 32768 Гц).

Таким образом, в случае отсутствия в контролируемом объекте токов утечки на выходе элемента И 17 выходной импульс не формируется, так как отсутствует выходной сигнал на выходе селектора 14 импульсов при наличии разрешающего импульса с выхода ждущего iмультивибратора 16 и,, наоборот, если на выходе селектора 14 импульсов формируется импульс, обусловленный сквозным током инвертора при формировании на одном из выходов-микро30

схемы выходного импульса, то элемент И 17 закрыт выходным сигналом ждущего мультивибратора 16, поскольку соответствующим образом выбирается длительность выходного импульса ждущего мультивибратора. В этом случае триггер 7 остается в состоянии нуля (фиг. 6,а) до окончания контроля, т.е. до поступления второго импульса с выхода элемента И-ИЛИ 30.

Если в контролируемой микросхеме имеется ток утечи, обусловленный входным инвертором, то длительность и период следования выходных импульсов формирователя 13 импульсов будет определяться параметрами импульсов генераторы 2 (фиг. 6,€). При частоте генератора 2 32768 Гц и скважности МКС. По переднему фронту импуль-20 импульсов, равной 2, длительность

импульсов тока,утечки составит примерно 15 МКС.

Таким образом, на выходе селектора 14 появится последовательность импульсов с периодом, равным периоду генератора 2, и с длительностью, оп- , ределяемой постоянной времени заряда.: и разряда конденсатора 47 селектора 14 импульсов (фиг. 6,0 . По переднему фронту выходного импульса селектора 14 импульсов произойдет запуск ждущего мультивибратора 35 (фиг.6,). В свою очередь по заднему фронту выходного импульса ждущего мультивибратора 15 срабатывает ждзгщий мультивибратор 16 (фиг. 6,г). Наличие на выходе ждущего мультивибратора 16 разрешающего потенциала приведет к тому, что на выходе элемента И 17

40 формируется последовательность импульсов с выхода селектора импульсов (фиг. 6,к), что приводит к срабатыванию триггера 7 (фиг.6,я) и, как следствие, к срабатыванию инди45 катора 9, в качестве которого может быть использован, например, свето- диод, что свидетельствует о наличии в контролируемом объекте токов утечки.

50 Если длительность и период следования импульсов тока утечки отличаются от рассмотренного случая и имеют большую величину, то работа устройства происходит аналогично рассмот55 ренному случаю, .

Контроль объекта заканчивается после поступления второго импульса с выхода о.бъекта на вход согласующего усилителя 27, выходной сигнал ко35

10

15

20

25

30

35

торого (фиг.,5), проходя через эле- И-ИЛИ 30, осуществляет запись единицы в триггер 32. При этом высокий потенциал с единичного выхода р. триггера 32 поступает через элемент ИЛИ 21 на R-вход Триггера 22 и на .третий выход 33 блока 6 управления, осуществляя возврат в исходное состояние триггера 22. Высокий потенци- ю

ал с инверсного выхода триггера 22 поступает на R-входы триггеров 28,- 29 и 31, возвращая в исходное состояние триггер 28 (фиг. 5j) и триггер 31 (фиг. 5,е). Одновременно низкий 15 потенциал с единичного выхода триггера 22 поступает на четвертый выход 34 блока 6 управления и, следовательно, на управляющие входы ключей 3 и 4 и переводит последнюю в непрово- 20 дящее состояние, отключая контролируемый объект от генератора 2 и источника 1. При этом на выходах согласующих усилителей 26 и 27 устанавливаются потенциалы низкого уровня 25 (фиг.5,и,2,) .Наличие на выходе 33 блока

6 управления высокого потенциала с единичного выхода триггера 32 привоит к появлению данного сигнала на шине 11 сигнала окончания контроля. 30 , следовательно, на выходе элемен.- та И 8.

Если в контролируемом объекте токи утечки не обнаружены, т.е. если триггер 7 остался в нулевом состоянии, gg то на второй вход элемента И 8 поступает высокий потенциал; Наличие на шине 11 высокого потенциала приводит к появлению сигнала на выходе элемента И 8 и, следовательно, к срабаты- 40 ванию индикатора 10. Одновременно с появлением высокого потенциала на шине 11 на выходе 34 блока 6 управления появляется низкий потенциал, закрывающий элемент И 17, тем самым 45 предотвращая ложное срабатывание триггера 7 при выключении питания - контролируемого объекта. Высокий потенциал на шине 11 присутствует либо до поступления импульса с выхода фор- о мирователя 20 сигнала начальной ус19 б

тановки, либо до поступления сигнала Пуск, при поступлении которого цикл работы устройства повторяется.

Формула изобретения

Устройство для контроля тока потребления КМОП-микросхем, содержащее генератор, соединенный с ним через ключ для подключения контролируемой КМОП-микросхемы формирователь импульсов, которого соединен с входом блока для подключения контролируемой КМОП-микросхемы и через резистор - с общей шиной, а выход - с селектором импульсов по .длительности, RS-триг- гер, выходы которого соединены один с первым индикатором, а второй с вторым индикатором через элемент И, вход которого соединен с шиной сигнала окончани) контроля, и источник питания, через второй ключ соединенный с блоком для подключения контролируемой KMOП- икpocxe IЫ, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля КМОП- микросхем посредством выявления неисправности, связанной с наличием тока утечки одного из входных инверторов микросхемы,- не выявленных дру- гими средствами контроля, в него введены два ждущих мультивибратора, второй элемент И и блок управления,при чем первый вход второго элемента И соединен с выходом селектора импульсов по длительности непосредственно, второй вход - через последовательно соединенные ждущие мультивибраторы, а третий вход - с первым входом блока управления, выход второго элемента И соединен с S-входом RS-триггера, R-вход которого соединен с вторым выходом блока управления,, третий выход соединен с шиной окончания контроля,- четвертый выход последнего соединен с входами ключей, два входа - с выходами блока для подключения контролируемой КМОП-микросхемы, а третий вход является входом Пуск устройства.

Фиг. г

Изобретение относится к средствам контроля электронных узлов приборов времени, в частности к устройствам для контроля тока потребления КМОП-микросхем, и может быть использовано в часовой промышленности.Цель изобретения - повышение достоверности контроля КМОП-микросхем - достигается путем выявления неисправности, связанной с наличием тока утечки одного из входных инверторов микросхемы, не выявленного другими средствами контроля. Для этого в устрой- ство введены два ждущих мультивибратора 15 и 16, второй элемент И 17 и блок 6 управления. Кроме того, устройство содержит источник 1 питания, генератор 2 импульсов, ключи 3 и 4, блок 5 для подключения контролируемой КМОП-схемы, RS-триггер 7, элемент И 8, индикаторы 9 и 10, шину 11 сигнала окончания контроля, резистор 12, формирователь 13 импульсов и селектор 14 импульсов по длительности. 6 ил. i (Л С 00 00 01 со и- со Риг.

фиг,3

Фиг.