Измеритель динамических параметров функциональных электронных устройств Советский патент 1976 года по МПК G01R31/28 

другой - параллельно выходу цепочки, при этом пзодромиое звено и цепочка соединены последовательно и включены между выходом порогового элемента и входом формнрозаиля входных сигналов.

;На фиг. 1 нредстав;1ена структурная лок 1рическая схема устройства; на фнг. 2 - - эпюры напряжений.

Устройство содержит иснытуемьи; лехимгг /, б;юк 2 измерения и обработки выход1:0го сигнала, изодромиое звено 3, формирователь 4 входных сигна.тов, диоды 5 i 6, резисторы 7 и 8, нороговый элемент 9, состоящий из схемы сравнения 10 и формирователя 11, источник /2 онорных напряжений.

Процесс форлт)1рова 1ия имну.тьсиой нос/ieдовательности, являюн1ейся ннформатизн1)1м выходным нараметром, при нзмерении динамических параметров усилителей, логических э;1еме1ггов и т. п. нроисходиг аналогично HJIOтотн.ну, однако в предлагаемом устройстве iipi измере:пш динамических параметров логнческих элементов формирователь 4 входных сигпалов формирует однополярньп сигнал с требуемой крутизной фронта, а нри измерении динамических пара.метров, например, оиерациоииых уеи.тителей фор.мирошггель -/ входных сигналов формирует двухиолярнвтй сигнал.

В качестве Т13одром ого звена можно использовать, например, элеме-т на дифференпнальном операционном усн;|)ггеле, инвертирующий вход и выход которого соединеиы между собой посредством коиденсатора с емкостью С, п:р,ичем инвертируюиип вход через резистор R подключен к зем.те, а входной сигнал подается иа инвертирукшип вход,. Передаточная функния изодромного )1меет вид

Г:1, 15 х I i

где

Энюры напряжений (фиг. 2) х;;р:л теризуют нроцесс формнрования имиу,1ь. носледовательпости при измереннн динами.неских параметров опе1)ациоииых усн/гителе.

Предположим, что измеритель п;1ход гся

в ОДПОМ ПЗ КВаЗИуСТОЙЧПВЫХ состояний, X рактеризующемся отрицатедьиым уровнем напряжепия па -выходе п.спытуемого устройства, например, операционпого уомителя. Папряжеппе на выходе норогового э.лемента 9 ; рассматриваемый момент времспп также на.ходится в области отр.ипате.1впых напряжений н равно -L/o, В результате к входу и;годромного звена прикладывается ма.тое отрипате.чьпое напряжение, определяемое из соотношеппя

- )e ;;:1нряжеиие Ьнмх, изодромнэ:э 3 находится ; области 1;о/:ожительных наиряжени и .1И 1ейно уме1;ьн1аегся. Выходное ; анряже11ие Ь„,,,.;, формирователя 4 iixoHHbix СПнало: имеет ly же полярносп,, что и Laij.i, н равно значе;-:ию максимально допустимо: о ди(р(|)ере1П1,иальиого на;1ряженпя иеи1,туемог() операционного ус)1лнтеля.

При переходе выходного напряжения L,,,,,, июдромного BiUMia 3 ;i об.таст1з отрицательных значени ,:х, 0 ( времеии /i), З1)1ходного -кшряжения L,,,,,v, формирозателя 4 вход: ых сигна.;); также станет ()тринате;1ЬмЬ 1, а 1 анряжение LH:,:V, на вых1)де испытуемого элемеита / ;1ачнет уве;1ичизап ся и i моменг времени /о достигает к:ачгния L,j,.,, нри.1оженно14) к irropOMy входу схемы сра1 нения 10 noporoBOi-o элеменI а ;/ ( ннтервал времени /9-/i об;тач 1М через 7,; ). в резул1 ;ате чего cpa6aTijiBaeT схема сравнения , и знач1.ние напряжения на ее зыходе L,,:.:.,.,,, гакже увеличи; ается.

н()рмал1,иогэ функционировання ;;з Крите.1я : в1ходное апряжс1111е t;i:.iv,o - Mi)i срав;1еиия 10 долж; 0 нереходпть в об.lacTij но;1ожите; ьн1)1х зиачений гюсле того, Kai наиряжение L,,:,.v, на выходе испытуемого элемента достигнет своего максимальHoio зпгчения, т. е. схема сра;5иения должна б|)1ть более инерционной. чем лспытуемьп э.лемент. По петечении интервала времени I, 2 7ф,.,.. J.,.. где Г,|,.,„„, - дл1 тельность фро1та схемы сра;н1ения в области отрииа1ельн1,1х напряжений, значенне 1анряжения i;a выходе схемы сравнения 0 становится но.:oжнтe.HJHЫм, и формиро; атель // форми)ует iiMiiXMbc нан)яже1:ия ноложн гельно; полярности.

:1орм11р()вате,ль // порогового э.лемента 9 форм13рует нмпульеы положнтельного ;i отрн 1ател1Л1ого напряже1;ия одинаковой амп.шт}.ты. чт:) наряду с пеночкой нз параллельно и истречпо включенных диодов 5 и б с одним peiHCTopOM 7, ,ключенн1 м ное.тедовательно с циодом 6 и д;)ним резистопом 8, .тяет

;1ряженин на входе ) зве:1а о в ооластн нолс)жител1нп 1х ji отрицате;и н1 1х напряженн| |. а с, едозательно, нап) в време1;и на входе изодромного зв.на 3 также становнтся ноложительным (L:,v., 0). причем Юлождтелыюе напряжеHiie с выхода nopoiOBoro элемента 9 полnocTiHo п;1нк,1адь::-;ается к входу изодромного , так как диод 5 открыт и шунтирует pciHCTOp 7 и встее-но вкл|{)чен.ный диод fi.

Папряже1:и. L „,,,.,, на выходе изодро.много звена -3 и меняет по.тяриость (L-„,,,,. 0). 1|)ормировате.1ь -/ входнвкх сигнало.в выдает на вход иси1)Ггуемо -о элемента / прямоугольный нмну. положитель 1ого иапряжения с амплитудой, равной максимально допустимому или оговореппому в дифференциальиому иап.ряженню испытуемого элемента /, при этом значение напряже 1ия U „ч, начм;нает уменьшаться. Таким образом, напряжение U a,,ixw на выходе порогового элемента 9 переходит з область положительных значений одновременно с началом снада импульса напряжения на выходе элемента /, причем при Lвых 0 на вход изодромного звена 3 подается гораздо большее напряжение, чем при „,,,х, 0. т. е. -- U..R + L,,, (У„ - Уех. В момент времени L напряжение Самх-, на выходе испытуемого элемента достигист значения Ьо,-,,, схема сравнен.ия 10 вновь срабатывает, а на ее выходе напряжение U„..-.пачинает уменьшаться и в момент времени /j переходит в область отрицательных значениГ. при этом формирователь // формирует импульс напряжения отрицательной полярности. Период времени /4-/з является частью времени спада илшульса напряжения L-n,,,,; fra выходе испытуемого элемента, определяемого значением , - В течение Г.-п напряжение па выходе схемы сравнения W положительно и увеличивается. В течение времени напряжение f7g,,,.,, также положительно, но уменьшается. Поскольку скорости нарастания выходиого иапряжеНИИ /„,, на выходе схемы сравнения 10 п:ри переходе из области отрицательных значений в область положительных значений и иаоборот равны, то /4-/3 /5-/4 Г„. Следователь;10, за время /з-/3 ,. к входу изодромного звена 3 прикладывается полное напряжение с выхода порогового элемента 9, равное U. В соответствии с функцией передачи изодромного звена напряжен1ие на его выходе после момента времени /з равно -- и.. -- и

В течение времени 7о к входу изодромного звена 3 прикладывается малое отрицательное напряжение, так как увы.х. 0, диод 5 за:крыт, а значеи;1е выходного аиряжения б-выхз изодромного звена 3 линейно уменьшается, достигая в момент времени /е нулевого уровня /. ) (3) выхя нач и R.-- R при , где ;,а., в,1х:;--:, Подставив в выражение (3) значение I TQ и „ач: после простейших преобразований ПОЛУЧИМ65

/„„ о,9(;,„.х,м.кс-.

заПоминают значение Т . Очевидно, что

, г

Т .

I 7

(7)

СП

сх -ср. т - от /. В момент времени /б выходное напряже:п1е 11зэдромного ззена 3 переходит в область отрицательных з 1ачений. процесс формирования импульсион последовательности повторится. Таким образом, включение в цепь кольцевого генератора последовательно соединенных цепочки из двух диодов i; резисторов и изод омного звена позволяет реализовать в структуре кольцевого генератора метод лиliefiHoro расширения измеряемого интервала времени. В интервал времени /з-/з 2Гг„ изодромное звено 3 интегрирует значение напряжения положительной полярности . а в интервал времени /е -/5 - значение отрицательноч) ;-;апряжен Я - (7, г, -что поАц -- /Х; зволяет расширить измеряемый интервал вре/. - Rме.нн в -„ -- раз и во столько же раз yseличить долю полезной информации в периоде следования кольцевого генератора. Значение периода Т следования импульсов на выходе формирователя 4 входных сигналов можно вычислить, просумм;фовав значегия его составляюш.их ,,,,,.,,.,,. Подставляя в выражение (5) выражение (4), ПОЛУЧИМ R.-- R-, ---7, 1l. (6) Г,1,-:- Т,.. , V . г п .I- где Т (., - период времени от начала спада импульса напряжения на выходе и.спытуемого элемента до момента его сравнения со значеием бо,, HBNiepeHHe з:;ачения времени Тф фронта нарастания или снада 1 сслел емого элемента происходит в три такта. В первом такте, устанавливая о., 0.,„.,,,, В третьем такте находят раз1юсть д7 ,-7;:,,, - 2(7„- г;„)(Очевндно, что 7, - 7;.; Тф,

При реалыю получе;1ных из экстюримопп

оптимальных ЗЛаЧСНиЯХ СОМНОЖ1 ТСЛЯ ;1 +

-(- ) +0 разностью (Гф, -- 7V,J

В формуле (S можно пренебречь, поскольку величины (ТФ,,-ГФ.у) н ТФ - «чоьия одного порядка (примерно равны).

С учетом этих з аченпп окончательно получаем

.

Значе;п1е АГ вычисляется в блоке 2 и ке зависит от параметров зодромного зве1;а 3 и порогового элемента 9.

Диапазон измерения -измерителя достаточно широк, а возможность ложных срабатываний исключена, поскольку значение ;1змеряемого дЕнамического параметра элемента не накладывает каких-либо жестких ограничений на параметры элементов кольцевого ге)ератора. Кроме того, нер;1од сл1дова1;ия кольцевого генератора несет в себе знач)1Te.ibHO большую долю полезной Информащ.и об измеряемом динамическом параметре испытуе.мого элсме -гга, что сушестве;|}1о узелич:н;гает разрешаюп1ую способность измерителя.

При помощи пред;1агаемо10 уст)опстза МОЖЮ ;1змерять времена :та любол участке фронта или спада элемента 1, варьируя значениями и on и включая резистор 7 последовательно ЛИбо с диодо-м 6, с диодом 5, а не только среднее время задержки распростране;- ия.

Помимо этого можно также Тзмерить максимальную скорость :-;араста;т 1я i;. спада выходного напряжения элемента 1. Для этого следует в первом такте -измерять Т, задав,

1;апр):мер, L- Q,,, ---1В, во втором такте измерить Т, задав Lо:-, . а в третьем такте шячислить с помопдыо блока 2 значение макс;1.мальной скорост нараста - ия, исходя из с. 1 е д у юте и ф о р м у л ы:

и,,,-и„,., u,,.,-u,,j , к. .

тТ

СП СИ- ,

Ф О 1 М у л а изобретения

Измеритель ди:-1ам; ческих параметров функцио:таль 1ых электродных устройств на ос}1ове кольцевого генератора, содержащий фот)мирователь входных сигналов, выход которого подключен к блоку измерения и обработки выходных сигналов и к входным зажи-мам испытуемого устройства, пороговый элеме:тт. HCTOHHiiK опорных напряжений, подключенный к од:мому из входов порогового элеме;. другой вход которого соединен с вых;д;1 м;| ис1;1)туемого устр01 ства, о т л и ч а ю ш и с я тем, что, с целью расшиjjeiiHJi д;1а: азона измере:гия и повышения разjЧшai JH eй способности, в него введет изодром;юе звено и пеночка ;13 параллельно и Вчтр1,41() включенн 1Х диодов -.: двхмя резиетора П1, один из которых соединен последовательно с одним из диодов, а другой - парал,те.тыю выходу цепочки, при этом изодром ое звено и це;10чка соед:1нены последовательно и включены между выходом пороrofioro элемента и входом формирователя входных с;1гналов.

1:тЪчники 1;формаци;1, принятые во в}П1.МмНс Н11И экспертизе:

1.Лвт. св. Ло 295095, Л. кл. G 01 R 31/28, 969 г.

2.Лвт. св. АО 432-131, .. кл2. G 01 R 31/28,

И72 ( ilDOTODin) .

;9б/Л4

S fj ilf ts

n

Л..