Способ определения времени задержки распространения сигнала инвертитующих схем

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Ия К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 473959 Сова Советских Социалистических Респубпик(22) Заявлено 29.01.73 (21) 1882006/8-10с присоединением заявки-51) М. Кл, б 01 г 2 сударстаенный камитетавета Ь 1 инистрав СССРае делам изабретенийи аткрыткй(32) Приоритет -Опубликовано 14.06.75. Бюллетень Ле 22 Дата опубликования описания 29,12.75 53) УДК 621.317.761(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИРАСПРОСТРАНЕНИЯ СИГНАЛА ИНВЕРТИ ЖКИХ СХЕМ 1Изобретение отяосится к радиоэлектронике, к области измерения электрических параметров цифровых схем,Для разработчика аппаратуры большой интерес представляет измерение среднего времени задержки распространения (1 р ) сигнала в цифровых схемах, так как именно оно определяет задержку распространения сигнала в последователыных цепях и входит в обобщенный кр 1 итерий оценки качества интегральных схем (пронаведение средних мощности рассеивания и времени задержки распространения). Под средним временем задержки инвертирующей схемы понимают усреднеаное значение времени переключения схемы от состояния О к состоянию 1(1" ) и от 1 к 0 (1,аР ). Эти три величпны связаны соотношением 1 - 1,", +1,"). Кроме того, в ряде случаев, например, при существенном различии времен переключения 0 и 8,0 полезно знать каждое из этих времен, Подавляющее большинство вьгпускаемых интегральных схем представляет собой инвертирующие каскады. По этой причине наибольший интерес представляет измерение3 р 1 р 1 з р инвертирующих схеь Кроме того, измерение времени задержки неинвертирующих схем проще и может быть осуществлено измерением разности периодов генерации двух колец, одно из которых отличается включением измеряемой схемы.Известные методы измерения 1., можно 5 разделить на три группы: непосредственноеизмерение временных параметров помощью специальной аппаратуры; метод требует применения сложной аппаратуры, по частотным свойствам превосходящей на порядок изме ряемые элементы; косвенный метод измерения временных параметров, использующий кольцевой генератор и парафазный каскад, недостатком его являются высокие требования к парафазному каскаду по точности и 1 б стабильности временных параметров; косвенный метод измерения р с помощью измерения периода генерации кольца; метод прост, но позволяет измерять значение параметра, среднее для всех схем, включенных в оо кольцо, т. ене выявляет различия задержекмежду отдельными схемами.Целью изобретения является определениезначений времени задержки распространения сигнала для каждой из генвертирующих 26 схем, параметры которых измеряются, и повышение точности измерений.Это достигается тем, что по предлагаемому способу измеряют периоды генерациат колец, составленных из нечетного числа послеЗо довательно соединенных схем, причем для3измерений берут на одну схему больше, чем входит в кольцо, из общего набора схем последовательно составляют кольца, изменяя комбинацию схем так, чтобы каждая схема только один раз оказалась невключенной в кольцо, измеряют период генерации каидого из составленных колец и вычисляют среднее время задержки распространения сигнала каждоц инвертнрующей схемы.Кроме того, для измерения времени задержки распространения сигнала при переключении инвертирующих схем из одного ло. гического состояния в другое дополнительно измеряют длительность импульса и вычисляют отдельно время задержки распространения сигнала 1," и 1,"р для каждой инвертирующей схемы,Далее, когда измерение более длинных временных интервалов может быть осуществлено с большей точностью, то во все кольца, кроме одного, включается элемент задержки и производится на одно измерение больше.На чертеже приведена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ определения среднего времени задержки распространения сигнала для каждой инвертирующей схемызр.1 или зрНа чертеже обозначено: 1 - б - инвертирующие схемы, для которых производится измерение временных параметров; 7 - измеритель периода генерации кольца; 8 - измеритель длительности импульса.Способ реализуют следующим образом.При определении среднего времени задержки распространения сигнала инвертирующей схемы по предлагаемому способу отбирают четное количество схем, последователь. но исключая по одной из схем, составляют кольца и измеряют их периоды релаксационных колебаний. Так на чертеже изображены шесть колец при шести измеряемых схемах, в которых последовательно исключены из измерений схемы 1 - 6. Операция составления колец может быть реализована путем последовательного замещения одной из схем в кольце по 1 следовательно соединенных всех измеряемых схем коммутирующим элементом (перемычкой) .В результате измерений периодов генераций каждого кольца получаются шесть значений периодов для шести, различных наборов схем, по которым может быть составлена система из шести уравнений с шестью неизвестными, решение которой в общем виде выражается формулой-- Т, - Т,2 и - 1=где 1, р, - среднее время задержки распространения сигнала для -ой схемы; Т (Т;,период релаксационных колебаний для 1-го (-го) кольца, причем Т, - 1 период кольца, из которого была исключена -ая схема; и - число схем в наборе.+ Х ( 1)21+( 1) +111=1+ 1=-1+1 40 45 50 55 бО 65 4Таким образом, в конце цикла измерений рассчитывают параметры 1 р для всех участвовавших в измерении схем,Достоинством предлагаемого способа является то, что единственным прибором, использующимся при определении 1,является измеритель периода. Такие приборы имеют весьма высокую точность измерений. Причем за счет применения цифрового делителя частоты возможно измерение не периода релаксационных колебаний кольца, а более длинного интервала времени или соответствующей частоты.Кроме того, процесс определения 1 р, по предлагаемому способу легко подается автоматизации. Для этого необходимы простые коммутирующие, регрстрируощие и вычислительные устройства. Процесс измерения не требует применения эталонных элементов, ручных подборов более высокочастотных по сравнению с измеряемыми элементами и возможен в швроком температурном диапазоне.Для раздельного определения 1," и 1. для каждой схемы необходимо измерить любые две величины из трех следующих: период генерации, длительность положительного интервала, длительность отрицательного интер. вала. Например, кроме измерения периода, дополнительно измеряют длительность импульса. В этом случае количество неизвестных и количество уравнений удваивается, Решение такой системы уравнений в общем виде для положителыной логики (состоянию 1 логического элемента соответствует сигнал высокого уровня) дает для 1,"следующее выражение: где К- номер схемы (1=1, 2, 3, и;1=1, 2, 3 и); т, (т, ) - длительность положительного импульса на выходе схемы с максимальным номером при соединении схем в порядке возрастания номеров для кольца, в котором отсутствует с-ая (1-ая) схема;среднее время задержки распространения сигнала, определенное на основе измерений периодов генераций колец.При малых длительностях положительных и отрицательных интервалов измерение их, которое вызывает технические трудности, может быть заменено измерением их соотношений или разности, что для расчета этих величин вполне достаточно.Для повышения точности измерений в тех случаях, когда измерения более длительных временных интервалов могут быть осуществлены с большей точностью, измерения периода или длительности импульса производят для колец, в которые дополнительно поалеГ"1 Составитель В. Степанов Техред 3. Тараненко оррсктоо А, Дзесова Редактор И. Шуби Изд. М 1499осударственнпо делам иМосква, ЖТираж 902го комитета Совета Мобретений и открь 1 тийо, Раушскаи наб., д, 4/5 аз 5501ЦНИИП Подписпиетров СССР МОТ, Загорский филиа довательно с измеряемыми схемами включен элемент задержки. Кроме того, одно из измерений повторяют для кольца без элемента задержки (точность последнего измерения может быть повышена путем многократных измерений) .Время задержки определяют по результатам измерений периода (длительности) для колец, отличающихся только элементом задержки. Затем его исключают из всех остальных результатов измерения, дальнейшие определения параметров инвертирующих элементов производят, как указано выше,Предмет изобретения 1. Способ определения времени задержки распространения сигнала инвертирующих схем путем составления кольца из нечетного числа последовательно соединенных инвертирующих схем, измерения периода генерации н вычисления, отличающийся тем, что, с целью получения значения среднего времени задержки распространения сигнала для каждой из инвертирующпх схем, для измерений берут на одну схему больше, чем входит в кольцо, из общего набора схем последовательно составляют кольца, изменяя комбинацию схем таким образом, чтобы каждая схема только один раз оказывалась невключенной в кольцо, измеряют период операции каждого из составленных колец и вычисляют 10 среднее время задержки распространениясигнала каждой инвертирующей схемы.2. Способ по и. 1, отличающийся тем, чтоизмеряют дополнительно длительность импульса и вычисляют отдельно время задерж.15 ки сигнала прп переключении из одного состояния в другое для каждой инвертирующей схемы. 3. Способ по пп, 1 и 2, от,1 ичающийся тем, 0 что, с целью повышения точности измерений,во все кольца, кроме одного, включают элемент задержки и производят на одно измерение больше.