Устройство для контроля коэффициента усиления инверторов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 G 01 R 31/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ "@ 7r,ю

j (21) 3559779/24-21 (22) 07.12.82 (46) 15.01.88. Бюл. № 2 (71) Научно-исследовательский институт часовой промышленности (72) В. Д. Дворников, В. Г..Калинин и Э. Х, Чичев (53) 621 ° 317,799(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 392504, кл. G 06 F 15/46, 1971, Справочник по интегральным микросхемам/ Под ред. Б. В. Тарабрина.

M.: Энергия, 1981, с. 544, рис. 430 в, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОВ (57) Изобретение относится к средствам контроля электронных узлов приборов времени, в частности. к устройствам для контроля коэффициента усиления (КУ) КМОП-инвертора, используемого в -качестве активного элемента кварцевого генератора наручных кварцевых часов, и может быть использовано в часовой промышленности. Целью изобретения является повышение быст„„SU„„1 66976 А1 родействия устройства и надежности путем автоматизации процесса измерения. Устройство содержит источник 1 питания, блок 2 формирования опорных напряжений, блок 3 формирования линейно-изменяющегося напряжения, клеммы 4 и 5 для подключения контролируемого объекта, повторитель 7, компараторы 8 и 9, элемент И 10, блоки измерительный 11, управления 12, индикации 13. В состав блока 3 входят кварцевый генератор 14, счетчик 15 и интегратор 16. Измерительный блок содержит счетчик 17, регистр 18, схему 19 сравнения кодов. В состав блока 12 включены триггеры 20-22, элементы ИЛИ 23 и 24 и формирователь

25 сигнала начальной установки, В блок индикации входят элементы И 26 и 27, элемент ИЛИ 28, индикаторы 29 и 30 ° Работа устройства поясняется временными диаграммами, приведенными в описании изобретения. Устройство позволяет контролировать КУ не только КМОП, но и более широкий кла с инверторов, 2 ил .

1366976

Изобретение относится к средствам контроля электронных узлов приборов времени, а именно к устройствам для контроля коэффициента усиления И40Пинвертора, используемого в качестве активного элемента кварцевого генератора кварцевых наручных часов, и может быть наиболее эффективно использовано в часовой промышленности °

Цель изобретения — повышение быст1 родействия устройства и надежности путем автоматизации процесса измерения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу, Устройство содержит источник 1 питания, блок 2 формирования опорных напряжений, блок 3 формирования линейно изменяющегося напряжения, ключи 4 и 5, клеммы для подключения контролируемого объекта 6, повторитель

7, компарторы 8 и 9, элемент И 10, измерительный блок 11, блок 12 управления и блок 13 индикации, причемпервый выход блока 3 формирования линейно изменяющегося напряжения соединен через ключ 5 с клеммой для подключения контролируемого объекта 6, выход которого через повторитель 7 соединен с первыми входами компараторов 8 и 9, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 2 формирования опорных напряжений, третий выход которого соединен с вторым входом блока 3 формирования линейно изменяющегося напряжения, а вход блока 2 формирования опорных напряжений соединен с первым выходом источника 1 питания, второй выход которого через ключ 4 соединен с входом одного из полюсов питания клемм для подключения контролируемого объекта 6, вход второго полюса питания которого соединен с общей шиной устройства, выход компаратора 8 соединен с первым входом элемента И 10, выход компаратора

9 соединен с вторым инвертирующим входом элемента И 10, третий вход ко" торого соединен с вторым выходом блока 3 формирования линейно изменяющегося напряжения и вторым входом блока 12 управления, первый вход которого соединен с клеммой сигнала

"Пуск", а третий вход — с выходом элемента И 10 и первым входом измерительного блока 11, первый выход блока 12 управления соединен с пер" вым входом блока 3 формирования линейно изменяющегося напряжения, второй выход — с управляющими входами ключей 4 и 5, третий выход — с вторым входом измерительного блока 11, четвертый выход — с вторым входом блока 13 индикации, пятый выход — с третьим входом блока 13 индикации, первый вход которого соединен с выходом измерительного блока 11, третий вход которого соединен с третьим

1г выходом блока 3 формирования линейно изменяющегося напряжения °

Блок 3 формирования линейно изменяющегося напряжения содержит кварцевый генератор 14, счетчик

20 15 и интегратор 16, причем выход кварцевого генератора 14 соединен со счетным входом счетчика

15 и третьим выходом блока, вход R счетчика 15 соединен с первым вхо-.

55 дом блока, единичный выход старшего разряда счетчика 15 соединен с первым входом интегратора 16 и вторым выходом блока, второй вход интегратора

16 соединен с вторым входом блока, а выход интегратора 16 соединен с первым выходом блока.

Измерительный блок I 1 содержит, счетчик 17, регистр 18 и схему 19 сравнения кодов, причем входы V R и С счетчика 17 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока, выходы счетчика 17 соединены с первой группой входов схемы 19 сравнения кодов, вторая группа входов которой соединена с . выходами регистра 18, вход ">" схемы сравнения кодов 19 подключен к потенциалу "1", а выход схемы сравнения кодов 19 соединен с выходом блока, Блок 12 управления содержит триггеры 20 — 22, элементы ИЛИ 23 и 24 и формирователь 25 сигнала начальной установки, выход которого соединен с первыми входами элементов ИЛИ 23 и 24, при этом первый вход блока соединен с входом S триггера 20 и вторым входом элемента ИЛИ 23, выход которого соединен с входами К триггеров

21 и 22 и третьим выходом блока, инверсный выход триггера 20 соединен с первым выходом блока, а единичный выход триггера 20 соединен с входом

D триггера 21 и вторым выходом блока, единичный выход триггера 21 соединен

3 13669 со вторым входом элемента ИЛИ 24 и пятым выходом блока, второй вход блока соединен с входом С триггера 21 и входом D триггера 22, единичный выход которого соединен с четвертым выходом блока, выход элемента ИЛИ 24 соединен с входом R- триггера 20, а вход С триггера 22 соединен с третьим входом блока.

Блок 13 индикации содержит элементы И 26 и 27, элемент ИЛИ 28 и индикаторы 29 и 30, причем первый вход элемента И 26 соединен с первым, инвертирующим, входом элемента И 27 и вторым входом блока, второй вход элемента И 26 соединен с вторым входом элемента И 27 и третьим входом блока, третий, инвертирующий, вход элемента И 26 соединен с первым входом элемента ИЛИ 28 и первым входом блока, выход элемента И 27 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 28, индикаторы 29 и 30 подключены соответственно к выходам элемента И 26 и 25 элемента ИЛИ 28.

При включении пичания формирователь 25 сигнала начальной установки в блоке 12 управления формирует на своем выходе импульс, который че" 0 рез элемент ИЛИ 23 поступает на входы R триггеров 21 и 22 и через элемент ИЛИ 24 на вход К триггера 20 и третий выход блока 12 управления, откуда он поступает на второй вход измерительного блока ll и, следовательно, на вход R счетчика 17, устанавливая триггеры 20 — 22 и счетчик 17 в нулевое состояние. Высокий уровень с инверсного выхода тригге- 40 ра 20 поступает на вход К счетчика

t5„ e B его в нулевом состоянии ° Уровень нуля с единичного выхода старшего разряда счетчика 15 поступает на первый вход интегратора

16, выполненного, например, на основе операционного усилителя, и на третий вход элемента И 10, запрещая формирование сигнала на его выходе. На выходе интегратора 16 при наличии на первом его входе уровня нуля с помощью опорного напряжения, поступающего на второй вход блока

3, устанавливается нулевой потенциал, поступающий на первый выход блока 3

55 и, следовательно, на вход ключа 5, который так же как и ключ 4 находится в непроводящем состоянии, так как на их управляющие входы поступает уро76 4 вень "0" с единичного выхода триггера 20 через второй выход блока 12 управления. При этом налряжение питания и входной сигнал на клеммы для подключения контролируемого объекта

6 не подаются, на выходе повторителя

7 в этом случае устанавливается потенциал "0, что приводит к формированию на выходах компараторов 8 и

9 уровней "0". На выходе измерительного блока ll в исходном состоянии присутствует уровень "0", что при наличии уровней "01 на единичных выходах триггеров 21 и 22, а следовательно, на пятом и четвертом выходах блока 12 управления, приводит к тому, что индикаторы 29 и 30 блока

13 индикации, в качестве которых могут использоваться, например, светодиод или лампы накаливания, находятся в выключенном состоянии, т.е ° не светятся из-за наличия на выходе элемента И 26 и элемента ИЛИ 28 уровней "0".

Работа устройства начинается при . поступлении команды "Пуск", которая подается после соединения контролируемого инвертора и средства для подключения контролируемого объекта

6, в качестве которого используется либо контактное устройство, если контролируемым объектом является мик" росхема, выпускаемая в стандартном корпусе, либо система зондов, если контролируемым объектом является бескорпусная микросхема. При этом по переднему фронту команды "Пуск" (фиг. 2а), поступающей на первый вход блока 12 управления, триггер

20 устанавливается в состояние "1" и одновременно импульс "Пуск" поступает через элемент ИЛИ 23 на входы

R триггеров 21 и 22 и через третий выход блока 12 управления на второй вход измерительного блока 11 и, следовательно, на вход R счетчика

17, подтверждая нулевое состояние триггеров 21 и 22 и счетчика 17.

Уровень "0" с инверсного выхода триггера.20 поступает на первый выход блока 12 управления и через первый вход блока 3 формирования линейно изменяющегося напряжения на вход R счетчика 159 разрешая ему счет импульсов, поступающих на его счетный вход с выхода генератора 14.

Одновременно уровень "1" с единично5

136 го выхода триггера 20 поступает на вход D триггера 21, разрешая запись в триггер 21 "1", а также на второй выход блока 12 управления и, следрвательно, на управляющие входы, ключей

4 и 5, переводя их в проводящее состояние и подавая таким образом напряжение питания на контролируемый объект с первого выхода источника 1 питания и входной сигнал с первого выхода блока 3 (фиг. 2г), который в этот момент равен нулю. Наличие на входе контролируемого объекта 6 потенциала "01 приводит к появлению на его выходе отрицательного потен 1 циала, по величине равного напряжению питания (фиг. 2д), что, в свою очередь, приводит к срабатыванию компаратора 8 (фиг. 2ж) и компаратора 9 (фиг. 2е). Поскольку на третьем входе элемента И 10 в этот момент присутствует уровень "0", поступающий с выхода счетчика 15 (фиг. 2в) через второй выход блока 3, то на выходе элемента И 10 (фиг. 2и) импульс не формируется. (фиг. 2и, пунктир).

После записи в старшем разряде счетчика 15 единицы на выходе интегратора 16 начинает формироваться линейно изменяющееся напряжение от нуля до Е. Изменение напряжения на выходе контролируемого инвертора, а следовательно, и на выходе повторите ля 7 в этом случае соответствует его ,передаточной характеристике. В момент, когда напряжение на выходе повторителя 7 равно напряжению порога срабатывания компаратора 9 U„< (фиг. 2д), последний срабатывает (фиг. 2е), что, в свою очередь, приводит к появлению на выходе элемента И 10 потенциала "1" (фиг. 2и), который поступает через первый вход измерительного блока 11 на вход V счетчика 17, разрешая ему счет импульсов, поступающих на его вход С с выхода генератора 14 через третий выход блока 3 и третий вход измерительного блока 11. После достижения напряжением на выходе повторителя 7 порога срабатывания компаратора

8 Uq (фиг. 2д) последний срабатывает и на его выходе устанавливается уровень "0" (фиг ° 2ж), что приводит к появлению на выходе элемента И 10 уровня "0" (фиг. 2и), который через первый вход поступает на вход Ч счет6976 в чика !7, запрещая ему счет импульсов, поступающих на вход С. Одновременно по заднему фронту выходного импульса элемента И 10, поступающего через

5 третий вход блока 12 управления на вход С триггера 22, последний срабатывает ° Срабатывание триггера 22 свидетельствует о том, что процесс из10 мерения коэффициента усиления контролируемого инвертора закончился, Уровень "1" с выхода триггера 22 (фиг, 2л, сплошная линия) поступает через четвертый выход на второй вход блока 13 индикации и, следовательно, на первый вход элемента И 26, открывая его по этому входу, и на инвертирующий вход элемента И 27, запре, щая формирование сигнала на его выходе. После переполнения счетчйка 15 на выходе его старшего разряда появляется уровень "0" (фиг. 2в), в результате чего на выходе интегратора

16 начинает формироваться линейно

25 изменяющееся от -Е до 0 напряжение и одновременно срабатывает триггер 2! (фиг. 2м) в блоке 12 управления, элемент И 10 оказывается закрытым по третьему входу, Высокий потенци3р ал с выхода триггера 21 поступает через элемент ИЛИ 24 на вход R триггера 20 устанавливая его в исходное состояние (фиг. 2б), и че- рез пятый выход блока 12 управления

35 на третий вход блока 13 индикации и, следовательно, на второй вход элемента И 26 и второй вход элемента

И 27, открывая их по этим входам.

Поскольку элемент И 27 закрыт сигналом, поступающим на его инвертирующий вход, а элемент И 26 открыт по первому и второму входам, то состояние индикаторов 29 и 30 определяется: сигналом, поступающим с выхода изме45 рительного блока 11 на первый вход блока 13 индикации и, следовательно, на третий инвертирующий вход элемента И 26 и первый вход элемента ИЛИ

28, на второй вход которого поступа50 ет уровень "0" с выхода элемента

И 27 (фиг. 2о, сплошная линия).

Возвращение триггера в исходное состояние приводит к тому, что ключи 4 и 5 уровнем "0" с единичного его выхода, поступающим на их управляющие

55 входы, устанавливаются в непроводящее состояние, отключая контролируемый объект от выхода источника 1 питания и первого выхода блока 3, а вы66976

7 13 сокий потенциал с инверсного выхода триггера 20 поступает на вход К счетчика 15, удерживая его в нулевом состоянии. Цикл работы устройства. заканчивается. В счетчике 17 измерительного блока 11 остается записанным число, соответствующее длительности выходного импульса элемента И 10, которая обратно пропорциональна коэффициенту усиления контролируемого инвертора.

Результат измерения в виде количества импульсов генератора 14 с выхода счетчика )7 поступает на первые входы схемы 19 сравнения, на вторые входы которой поступает код минимального значения коэффициента усиления контролируемого инвертора с ныходов регистра 18. Если число, записанное в счетчике 17, больше записанного в регистре 18, то на выходе схемы 19 сравнения появляется высокий уровень сразу после превышения содержимым счетчика 17 значения, записанного в регистре )8 (фиг. 2к), так как на вход ">" схемы 19 сравнения постоянно подается уровень 1". Сигнал с выхода схемы 19 сравнения поступает на вход блока 13 индикации и, следовательно, на третий иннертирующий вход элемента И 26 (фиг. 2н, сплошная линия), запрещая формирование сигнала на его выходе, и на вход элемента ИЛИ 28, приводя к загоранию индикатора 30 "Брак", что свидетельствует о том, что коэффициент усиления контролируемого иннертора меньше установленной нормы. Если число, записанное в счетчике !7, меньше чис" ла, записанного н регистре 18, то на выходе схемы сравнения 19 остается уровень "0" фиг. 2к, пунктир) при этом загорается индикатор 29 Тоден". так как на выходе элемента И 26 после срабатывания триггеров 21 и 22 в блоке 12 управления устанавливается высокий уровень (фиг. 2н, пунктир).

Если по какой-либо .причине (например из-за неисправности контролируемого иннертара) на ныходе элемента И )0 формируется импульс, то триггер 22 в блоке 12 управления не срабатывает, а после переполнения счетчика

15 в блоке 3 срабатывает триггер 21.

Выходные сигналы триггеров 22 и 21 через четвертый и пятый выходы блока 12 управления и второй и третий входы блока 13 индикации поступают соответственно на первый, инвертирующий, и второй входы элемента

И 27, при этом на его выходе формиру" ется уровень "1" (фиг, 2о, пунктир) что приводит к загоранию индикатора 30 Брак". !!ри повторном поступлении команды "Пуск" по переднему ее фронту происходит обнуление триггеров 2) (фиг. 2м) и 22 (фиг. 2д) в блоке 12 управления, а также счетчика 17 в измерительном блоке 11.

Одновременно происходит запись "1" в триггер 20. В дальнейшем цикл работы устройства повторяется.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для контроля коэффициента усиления иннерторов, содержащее первый ключ, источник питания, клеммы для подключения входа, выхода и питания контролируемого объекта и блок индикации, о т л и ч а ю щ е

25 е с я тем, что, с целью понъппения быстродействия устройства и надежности, в него введены второй ключ, блок формирования опорных напряжений, блок формирования линейно изменяющегося д!) напряжения, повторитель, .первый и второй компараторы, элемент И, измерительный блок и блок управления, причем первый и второй выходы блока формирования опорных напряжений сое35 динены соответственно с первыми входами первого и второго компараторон, вторые входы которых соединены с выходом повторителя, первый выход блока формирования линейно изменяющегося напряжения соединен через первый ключ с клеммой для подк почения входа контролируемого объекта, клемма для подключения выхода контролируемого объекта соединена с

45 ВхОдом повтОрителя выхОд перВОГО компаратора соединен с первым входом элемента И, второй, иннертирующий, вход которого соединен с выходом второго компаратора, а третий

50 вход — с вторым выходом блока формирования линейно изменяющегося напряжения и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с клеммой сигнала "Пуск", при

55 этом первый выход блока управления соединен с входом блока формирования линейно изменяющегося напряжения, второй выход — с управляющим входом первого и второго ключей, третий

76 д

М

Фиг. Г

Составитель А. Коробков

Редактор Л. Пчолинская Техред Л.Сердюкова . Корректор M. Демчик

Заказ 6836/46 Тираж 772

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 13669 выход — с первым входом измерительного блока, четвертый выход — с первым входом блока индикации, второй вход которого соединен с выходом.измерительного блока, второй вход кото5 рого. соединен с выходом элемента И и третьим входом блока управления, третий вход измерительного блока соединен с третьим выходом формирователя 10 линейно изменяющегося напряжения, второй вход которого соединен с третьим выходом блока формирования опорных напряжений, второй вход первого ключа соединен с первым выходом ис" точника питания, второй выход которого соединен с входом блока формиро-, вания опорных напряжений, выход первого ключа соединен с клеммой подключения питания, а пятый выход блока управления соединен с третьим входом блока индикациии.