Устройство для измерения теплового сопротивления интегральных схем Советский патент 1989 года по МПК G01R31/303 G01R27/00 

11 ел

Од СО

со

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при контроле теплового сопротивления. Цель изобретения - расширение области применения и упрощение устройства - достигается за счет регистрации срьша автоколебаний в цепи, содержащей контролируемую интегральную схему. Источник напряжения питания 1, контролируемый вольтметром 2, через электронный ключ 5 соединен с вводом 7.2 интегральной схемы 7. Источйик напряжения питания 1 изменяет напряжение по сигналу блока управления 4. Блок регистрации автоколебаний 6 контролирует наличие колебаний на выводе 7.1, которые возникают благодаря .наличию блока 8 формирования цепи положительной обратной связи. Нагревающая мощность подается на интегральную схему от источника напряжения 9 через узел измерения мощности 10, состоящий из вольтметра и амперметра. В описании рассмотрено конструктивное выполнение блока управления 4. Тепловое сопротивление рассчитьгоается после калибровки термочувствительного параметра на основе значений напряжения источника напряжения питания 1, при котором происходит срыв автоколебаний. 3 ил i СЛ

Изобретение относится к электронной технике и может быть применено для измерения тепловых сопротивлений интегральных схем.в

Цель изобретения - расширение области при менения и упрощение устройства за счет использования регистрации срыва автоколебаний в цепи, содержащей контролируемую интегральную схему при понижении напряжения питания, что дает возможность использовать ее для интегральных схем с термостабилизированными каскадами.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для измерения теплового сопротивления интегральных схем} на фиг. 2 - диаграммы работы устройства в режиме тарировки термочувствительного параметра и измерения теплового сопротивления на фиг. 3 - пример выполнения блока управления.

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 напряжения питания, индикатор 2, блок 3 задания, греющей мощности, блок 4 управления, электронный ключ 5, блок 6 регистрации .наличия автоколебаний, контролируемую интегральную схему 7, блок 8 формирования цепи положительной обратной связи с общим коэффициентом усиления, большим единицы.

Измеряемая интегральная схема 7 соединена с блоком 8 формирования цепи положительной обратной связи с коэффициентом усиления, большим еди- ницы, который обеспечивает возникновение автоколеба;ний. Контрольный выход интегральной схемы 7, на котором возникли автоклебания, соединен че- рез клемму 7.-1 с входом блока 6 регистрации наличия автоколебаний, выход которого соединен с входом блока 4 управления. Первый выход блока 4 управления соединен с входом элект- ронного ключа 5, а второй выход - с управляющим входом источника 1 напряжения. К выходу источника 1 на- пряжеггая подключен индикатор 2 и первый вход электронного ключа 5. Выход электронного ключа 5 соединен через соответствующую клемму 7,2 с выводом питания измеряемой интегрально схемы 7. Второй вход электронного ключа 5 соединен с выходом блока 3 задания греющей мощности, в состав которого входят источник 9 напряжения, входом соединенный с выходом блока 3 через узел 10 измерения мощт

Q

5 0

5 0

5 0 5

ности, состоящий из амперметра и вольтметра.

Блок 8 формирования цепи положительной обратной связи с общим коэффициентом усиления, большим единицы, обеспечивает возникновение процесса генерации в цепи: интегральная схема 7 - блок 8. В простейшем случае блок 8 может представлять просто проводник (проводники), соединяющий выходные вьшоды интегральной схемы с входными вьгоодами, подключенными к клеь1мам для подключения функциональных выводов 7.3 и 7.4 интегральной схемы. Например, для группы инверторов (с нечетным числом инверторов) достаточно соедишггь ик последовательно и выход последнего со- единить с входом первого.

Конструктивное исполнение блока 4 управления на уровне функциональных элементов приведено на фиг. 3, В функции блока управления входит формирование сигнала управления источником 1 напряжения и сигнала управления электронным ключом 5 по сигналам блока 6 регистрации наличия автоколебаний. Блбк управления состоит из генератора 11 тактовых импульсов, регистра 12, N-разрядного счетчика 13, элемента 14 задержки, логических элементов НЕ 15 и 16, И 17, И-НЕ 18, блока 19 пуска, переключателя 20. режима работы, кнопки Пуск 21 и N буферных вентилей 22.1-22.N. Сигнал от бл ока 6 регистрации наличия автоколебаний поступает на вход одноразрядного регистра 12 и первый вход логического элемента И 17. Управляющий вход электронного ключа 5 соединен с выходом логического элемента И-НЕ 18, а вход управления источника 1 напряжения - с выходами буферных вентилей 22.1-22.N.

Кроме того, кнопка 21 подключена к входу блока 19, первый выход которого соединен с входом запуска генератора 11 тактовых импульсов, вход остановки которого подключен к выходу регистра 12, а выход соединен с входами элемента 14 задержки, логического элемента 16, а также вторыми входами логического элемента 17 и буферных вентилей 22.1-22.N, первые входы которых соединены с разрядными выходами счетчика 13, вход обнуления которого соединен с вторым выходом блока 19, декрементный вход 31456919

с выходом логического элемента 17. Выход элемента 14 задержки через логический элемент 15 соединен с тактовым входом регистра 12, вход обнуления которого соединен с входом обнуления счетчика 13. Выход логического эл емента 16 соединен с первым входом логического элемента 18, вто- рой вход которого соединенный через ю резистор с шиной питания, подключен к переключателю 20 режима работы.

Устройство работает следуюпщм образом.

Блок 6 регистрации наличия авто колебаний в отсутствие автоколебаний устанавливает логический О, при подаче логической 1 на электронный ключ 5 он подключает к выводу питаность этих импульсов равна скважности импульсов, представленной на диаграммах а и Ь(фиг. 2). Генератор 1-1 тактовых импульсов определяет период подачи напряжения питага я на измеряемую интегральную схему 7. Ширина импульсов положительной полярности определяет время подачи на интегральную схему 7 напряжения источника 1 напряжения. В начальньй момент времени после нажатия кнопки 21 на выходе генератора 11 тактовых импульсов появляется логический О, поэтому

15 буферные вентили 22.1-22.N закрыты и источник 1 напряжения формирует нулевое значение питающего напряжения. Поскольку на выходе одноразрядного регистра 1 тактовьй генератор продол- ния контролируемой интегральной схе- 20 жает формирование тактовой последо- мы 7 источник 1 напряжения, а при по- вательности, при приходе первого подаче на него логического О он подключает к выводу питания интегральной схемы выход блока 3 задания греющей

ложительного фронта тактовой последовательности открываются буферные вентили 22.1-22.N и код с выходов

мощности. Блок управления обеспечива- 25 счетчика поступает на источник 1 на- ет также выбор режима: калибровка - пряжения, который устанавливает соизмерение, для чего в него включен ответствукщее ему напряжение. Это

напряжение через открьп-ый электронный ключ 5 поступает на контролируемую

переключатель 20 выбора режима работы. Работа с устройством начинается

с выбора режима работы. Вначапе необ- 30 интегральную схему 7. Поскольку в

ходимо выполнить калибровку термочувствительного параметра. Для этого необходимо установить переключатель 20 в положение К - калибровка. В положении К на второй вход логического элемента 18 подается логический О, это приводит к тому, что на вход электронного ключа 5 независимо от состояния второго входа логического элемента 18 подается логическая 1 и электронный ключ 5 обеспечивает при. этом постоянное подключение источника 1 напряжения, процесс калибровки начинается с нажатия кнопки 21. При нажатии кнопки 21 происходит сброс регистра 12, причем в него записывается 1, счетчик 13 сбрасывается и в него по входам предустановки записывается код, соответствующий максимальному значению напряжения источника 1 напряжения, и происходит запуск генератора 11 тактовых импульсов. На фиг. 3 не показаны цепи предустановки счетчика 13 и цепи записи Г при начальной установке регистра 12. ,

Генератор 11 тактовых импульсов формирует последовательность импульсов положительной полярности. Скважность этих импульсов равна скважности импульсов, представленной на диаграммах а и Ь(фиг. 2). Генератор 1-1 тактовых импульсов определяет период подачи напряжения питага я на измеряемую интегральную схему 7. Ширина импульсов положительной полярности определяет время подачи на интегральную схему 7 напряжения источника 1 напряжения. В начальньй момент времени после нажатия кнопки 21 на выходе генератора 11 тактовых импульсов появляется логический О, поэтому

буферные вентили 22.1-22.N закрыты и источник 1 напряжения формирует ну левое значение питающего напряжения. Поскольку на выходе одноразрядного регистра 1 тактовьй генератор продол жает формирование тактовой последо- вательности, при приходе первого положительного фронта тактовой последовательности открываются буферные вентили 22.1-22.N и код с выходов

первый момент времени формируется - максимальное напряжение питания, в цепи положительной обратной связи возникают автоколебания, которые регистрируются блоком 6 регистрации наличия автоколебаний, и он вырабатывает единичный сигнал наличия автоколебаний, который поступает на вход регистра 12 и первый вход логи- ческого элемента 17. На выходе этого логического элемента устанавливается логическая 1.

Через время, равное задержке эле- мента 14, передний положительный фронт тактовой последовательности поступает на вход логического элемента 15. Время задержки элемента 14 выбирается таким, чтобы обеспечить приход достоверности сигнала от блока 6 регистрации наличия автоколебаний, но меньшее длительности положительного импульса тактовой последовательности. За это время задержки на- пряжение от источника 1 напряжения должно поступить на измеряемую интегральную схему 7, должны возникнуть автоколебания, окончиться переходные процессы и блок регистрации автоколебаний должен успеть сформировать сигнал. Отрицательным фронтом сигнала на выходе логического элемента 15 в регистр 12 записывается сигнал, поступивший от блока 6 регистрации наличия а втоколебаний. Поскольку в первом цикле это 1, то состояние на выходе регистра 12 не изменяется и продолжается формирование тактовой последовательности.

При поступлении от генератора 11 отрицательного фронта логический элемент 17 закрывается и отрицательный фронт этого импульса поступает на счетчик 13. Происходит уменьшение содержимого счетчика на единицу, по- скольку счетчик работает на вычитание. Одновременно закрываются буферные вентили 22.1-22.N и напряжение питания с измеряемой интегральной схемы 7. снимается. При приходе сле- дукщего положительного импульса цикл повторяется, однако при уменьшенном напряжении питания интегральной схе- мы 7. -Так продолжается до тех пор, пока от блока регистрации наличия автоколебаний не поступит О. Это, означает, что произошел срыв автоколебаний. В этом случае в регистр 12 записывается О и происходит ос тановка генератора 11 тактовых им пульсов. При этом на его выходе будет логическая 1. Одновременно запускается индикатор 2 и измеряется напряжение источника 1 напряжения.

Полученное значение запоминается и используется при расчете теплового сопротивления. В этом режиме корпус интегральной схемы 7 термостатирует- ся и измеряется температура на основании корпуса интегральной схемы 7. Таким образом, значение напряжения, при котором произошел срыв автоколебаний, связывается с температурой корпуса, которая принимается равной температуре кристалла интегральной схемы 7 ввиду малой рассеиваемой мощности.

На фиг. 2 на диаграммах о и Si по- казаны импульсы питающего напряжения на интегральной схеме 7 и автоколебания в цепи положительной обратной связи соответственно.,

Процесс измерения аналогичен про- цессу калибровки и отличается тем, что между измерительными, импульсами питающего напряжения подается постоянное напряжение, которое обеспечи-

вает разогрев интегральной схемы. В этом режиме переключатель 20 устанавливается в положение К и на логический элемент 18 на один из входов подается 1, а на электронный клктч 5 приходит последовательность сигнало соответствующая тактовой последовательности генератора 11. Это приводит к тому, что производится переключение источника 1 напряжения и блока 3 задания греющей мощности (диаграмма Ь , фиг. 2).

Мощность, рассеиваемая интегральной схемой 7, определяется по показаниям амперметра и вольтметра в узле 10 измерения мощности. В остальном процесс измерения не отличается от калибровки. На фиг. 2 для режима измерения на диаграмме 1 показаны автоколебания в петле положительной обратной связи, в которую включена контролируемая интегральная схема.

Тепловое сопротивление рассчитывается после калибровки термочувствительного параметра.на основании сравнения зарегистрированных значений напряжения срыва автоколебаний при контроле интегральных схем с калибровочной зависимостью.

ормула изобретения

Устройство для измерения теплового сопротивления интегральных схем, содержащее источник напряжения питания, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа, вход которого соединен с выходом источника напряжения питания, а выход - с клеммой для подключения вывода питания интегральной схемы/ отл ичаю- щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и упрощения устройства, ,в него введены блок задания греющей мощности, блок регистрации срыва автоколебаний, блок формирования цепи обратной связи, вход управления источника напряжения питания соединен с вторым выходом блока управления, к выходу источника напряжения питания подключен ин- дикатор, клеммы для подключения функ- хщональных вьгоодов интегральной схемы подключены к входам блока формирования цепи положительной обратной связи, клемма для подключения контрольного выхода интегральной схемы

Ufi

а д

Редактор В.Данко

ГР

ХЯ.

V

..

блоку S

Составитель В.Степанкин

Техред М.Дндык Корректор Г.Решетник

...J...

ililHI

,

.Z

11

ш}-

«i

гм

блоку S