Устройство для проверки и измерения параметров цифровых полупроводниковых элементов

 

О П И С А Н И Е иц 570884

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Овеэ Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 359639 (22) Заявлено 28.08.75 (21) 2168406/24 с присоединением заявки Ке

ГосУдаРстввнный комитет (23) 11риоритет

Совета Министров СССР елам изобретений ОпУбликовано 30.08.77. Бюллетень Ме 32 (51) М Кл 2 G 05В 23/02

G 01R 31/28 (53) УДК 621.396(088.8) и открытий

Дата опубликова ния описа ния 02.09.77 (72) Авторы изобретения

А. И. Панов, В. A. Маслов и В. Ф. Ворожеев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ HPOBEPKÈ И ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ЦИФРОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ЭЛ ЕМ ЕНТО В

Изобретение относится к области цифровой контрольно-измерительной техники, предназначено для измерения временных характеристик полупроводниковых приборов в наносекундном диапазоне и может быть использовано для измерения динамических параметров цифровых интегральных схем.

Известно устройство, содержащее помимо контролируемого объекта блок управления, блок измерения и самонастраивающийся дискретный блок считывания (1). Его недостатком является ограниченная область применения, в частности невозможность использования для контроля параметров цифровых полупроводниковых элементов.

Известно также устройство для проверки и измерения параметров цифровых полупроводниковых приборов по основному авт. св.

Хо 359639 (2), содержащее контактное устройство (держатель) для подключения испытываемого прибора, режимные источники питания, элементы коммутации, стробоскопические преобразователи входного и выходного сигналов, генератор импульсов, формирователь напряжения для автоматического сдвига синхроимпульсов, схему автоматического сдвига синхроимпульсов, формирователь строб-импульсов, управляемые преобразователи напряжения в ток, блок управления, дешифратор, дискриминаторы начала и конца отсчета измеряемого временного интервала, цифровой измеритель временных интервалов, программный измеритель параметров по принципу «годен — брак".

5 Основным недостатком известного устройства является значительное время измерения параметра. Это объясняется тем, что при последовательном считывании с величиной ступеньки h. определяемой управляемыми преоб10 разователями напряжения в ток, необходимо последовательно пройти все диапазоны измерения с фиксированным шагом каждого диапазона. Величина дискретности внутри каждого диапазона определяется заданной потреш16 постыл измерения и тем меньше, чем выше требования к точности измерения.

Таким образом, повышение точности измерения приводит к снижению быстродействия устройства, т. е. к увеличению времени изме20 р ения.

Цель изооретения — усовершенствование известного устройства для проверки и измерения параметров цифровых полупроводниковых элементов, повышение его быстродейcT25

Это достигается тем, что в устройство BI3cден блок управления дискретностью считывания, входы которого соединены с выходами блоков дискриминаторов начала и конца от30 счета измеряемого временного интервала, а

570884 выходы — с блоком цифрового измерения интервалов времени и блоком выработки напряжения для автоматического сдвига синхроимпульсов.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Устройство содержит блок 1, состоящий из держателя цифровых полупроводниковых элементов, элементов коммутации и источников питающих напряжений и нагрузки; блок 2 стробоскопического преобразования входного сигнала; блок 3 стробоскопического преобразования выходного сигнала; блок 4 генератора импульсов; блок 5 автоматического сдвига синхроимпульсов; блок 6 формирования строб-импульсов; блок 7 дискриминатора начала отсчета измеряемого временного интервала; блок 8 дискриминатора конца отсчета измеряемого временного интервала; блок 9 цифрового измерения интервалов времени; блок 10 выработки напряжения для автоматического сдвига синхроимпульсов; блоки

11 — 13 управляемых преобразователей напряжения в ток, на объединенные входы 14—

16 которых подается напряжение для автоматического сдвига синхроимпульсов, а с выходов 17 — 19 снимается ток, пропорциональный напряжению на входах 14 — 16 соответственно, со своим для каждого преобразователя коэффициентом преобразования. Это происходит при наличии на управляющих входах

20 — 22 сигналов разрешения, вырабатываемых блоком 23 дешифратора, который, в свою очередь, управляется сигналами с выхода схемы фиксации шага считывания блока 9 цифрового измерения интервалов времени. Блок

24 управления подключен к блокам 1, 4, 10.

Последовательность измерения параметров и условия перехода к измерению следующего параметра определяются блоком 25 программното измерения параметров по принципу «годен — брак». Устройство содержит блок управления дискретностью считывания, входы которого подключены к блокам 7 и 8 дискриминаторов начала и конца отсчета измеряемого временного интервала, а выходы — — к блоку 9 цифрового измерения интервалов времени и блоку 10 выработки напряжения для автоматического сдвига синхроимпульсов.

Вариант выполнения управляемого преобразователя напряжения в ток (блок 11) содержит диод 26, р-и-р-транзистор 27 и сопротивление 28. Один из вариантов исполнения блока 29 управления дискретностью считывания показан на фиг. 1, он содержит триггер 30 памяти, логические схемы И 31 и 32, счетчик

33 импульсов, схему ИЛИ 34, дешифратор 35.

В данном случае рассматривается вариант

«ыполнения устройства, в котором результат измерения представлен трехзначным числом (c плавающей запятой). При этом в блоке 9 цифровото измерения интервалов времени и в блоке 10 выработки напряжения для автоматического сдвига синхроимпульсов использу5

ЗО

55 бО

65 ются трехдекадные десятичные счетчики с отношением дискретности считывания старшей декады к младшей, равным десяти, а счетчик

33, входящий в состав блока управления дискретностью считывания, имеет три состояния.

Особенности работы, которые вызваны введением в основное устройство блока 29 управления дискретностью считывания, заключаются в следующем. До прихода первого синхроимпульса (фиг. 2, а), соответствующего началу. измерения, средняя декада счетчика импульсов, входящего в состав блока 10 выработки напряжения для автоматического сдвига синхроимпульсов, устанавливается в состояние полного заполнения, что соответствует величине дискретности старшей декады счетчика (фиг. 2, б, уровень Ug) . Ситнал дешифратора 35, соответствующий первоначальному состоянию счетчика 33 импу.льсов блока управления дискретностью считывания, открывает старшую декаду счетчика импульсов, входящего в состав блока выработки напряжения для автоматического сдвига синхроимпульсов. Нахождение установленного уровня ведется самыми крупными шагами с дискретностью старшей декады, равной 100 h (h — дискретность считывания, установленная для данного диапазона). При этом две остальные декады счетчика закрыты сигналами с дешифратора 35.

При превышении установленного уровня (см. фиг. 2,б) в момент времени 4 срабатывает блок 7 дискриминатора начала отсчета измеряемого временного интервала (см. фиг. 2, в), сигнал с которого через логическую схему ИЛИ 34 поступает на счетный вход счетчика 33 импульсов и переводит его в состояние 1. Сигнал со счетчика импульсов воздействует на дешифратор 35, в соответствии с чем последний в момент времени 4 формирует сигнал, осуществляющий сброс средней декады счетчика импульсов блока 10, и устанавливают его младшую декаду в состояние полного заполнения, что соответствует величине дискретности средней декады 10 h.

Таким образом, в момент времени 4 средняя декада счетчика открыта для импульсов синхронизации, а младшая и старшая — закрыты. Блок 7 дискриминатора начала отсчета возвращается в исходное состояние. С приходом синхроимпульсов нахождение установленного уровня производится «шагами» с дискретностью 10h средней декады. При повышении установленного уровня в момент времени t3 дискриминатор начала отсчета срабатывает вторично и описанные процессы повторяются с той лишь разницей, что счетчик

33 импульсов устанавливается в состояние II.

Импульс с дешифратора 35 в момент времени

4 осуществляет сброс младшей декады счетчика импульсов блока 10, младшая декада открыта для синхроимпульсов, а старшая и средняя закрыты.

С приходом синхроимпульсов нахождение установленного уровня производится шагами

570884 с дискретностью Й младшей декады. При превышении установленного уровня в момент времени 4 дискриминатор начала отсчета срабатывает снова и через логическую схему

ИЛИ 31 переводит в состояние Ш счетчик 33 5 импульсов, который воздействует на дешифратор 35. В результате последний формирует сигнал, переводящий через логическую схему

И 31 триггер 30 памяти в обратное состояние.

Импульс с выхода триггера памяти откры- 10 вает входы декад счетчика, входящего в состав блока 10, цифрового измерителя времен- ных интервалов. Процесс измерения времен-"-. ного интервала от найденного начала измерения до конца измерения осуществляется 15 аналогичным образом. С нахождением установленного уровня, соответствующего концу измеряемого интервала времени, посредством сигнала с дешифратора 35, соответствую:цего импульсу со счетчика 33, находящегося в со- 2О стоянии III, триггер 30 памяти через логическую схему И 32 переводится в состояние начала измерения, и импульс с его второго выхода открывает входы декад счетчика импульсов блока 10, соответствующего поиску 25 начала измерения. Этим же импульсом останавливается измеритсль. Таким ооразом, введение дополнительного блока управления дискретностью считывания позволяс г грубо находить необходимый уровень с дискретностью Зз

100 6, а затем более точно досчитывать с дискретностью 106 и A. Тем самым значительно повышается быстродействие устройства, т. е. сокращается время измерения параметра без ухудшения точности измерения. Например, при построении устройства с использованием трехдекадных счетчиков время измерения уменьшается в среднем в 60 раз.

Формула изобретения

Устройство для проверки и измерения параметров цифровых полупроводниковых элементов по авт. св. № 359639, о тл и ч а ю щееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введен блок управления дискретностью считывания, входы которого соединены с выходами блоков дискриминаторов начала и конца отсчета измеряемого временного интервала, à выходы — с блоком цифрового измерения интервалов времени и блоком выработки напряжения для автоматического сдвига синхроимпульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Самонастраивающиеся системы. Справочник под ред. Чинаева П. И. 1 цев, «1-Iаукова думка», 1969, с. 331.

2. Авторское свидетельство СССР №359639, кл. G 05Б 23 02, 14.03.72.

576884 гоо юо

Составитель В. Дианов

Редактор И. Грузова Техред И. Карандашова Корректор Т. Добровольская

Заказ 1939/6 Изд. № 718 Тираж 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская на 6., д. 4/5

Типография. пр. Сапунова, 2