Способ определения входных пороговых напряжений инвертирующих логических элементов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 51)5 С 01 К 31 28 ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ РЕТЕНИ БТЕЛЬСТВ вательО Г мие ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБ ЕтЕНИЯМ И ОТНЕЫТИЛПРИ ГКНТ СССР 1(71) Всесоюзный научно-,исследоский институт по охране вод(56) Авторское свидетельство СССРУ 526833, кл. С 01 Е 31/28, 1976,Авторское свидетельство СССРВ 752205, кл, С 01 Б. 31/28, 1980.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВХОДНЫХ ПГОВЬХ НАПРЯЖЕНИЙ ИНВЕРТИРУ 101 ЦИХ ЛОВСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ(57) Изобретение относится к технизмерения статических параметровтегральных микросхем, в частностиизмерению входных пороговых напряжний логических, схем, Цель изобретния - повьппение достоверности опрления входных пороговых напряженинизкого и высокого уровней инверт рующих логических элементов, Для этого запоминают с помощью блока 2 задания режима величину измеренного порогового напряжения на выходе логического элемента 1 и подают на вход последнего, чем осуществляют режим свободных автоколебаний в контуре обратной связи, содержащем резистивный аттенюатор 3, колебательный контур 4, инвертирующии усилитель 5 напряжения, Амплитуда колебаний в контуре контролируется с помощью пиковых детекторов 7 и 6 соответственно для положительных и отрицательных полуволн и вольтметра 8 постоянного тока. Последовательное осуществление операций с помо- а щью изменения положения переключателей 9 и 10 с контактами 11 -1 3 и 14- 17 соответственно позволяет рассчитать по измеренным значениям ампли- С туды колебаний величины входных пороговых напряжений инвертирующих логи ческих элементов, 1 з,п, ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к техникеизмерения статических параметров интегральных микросхем, в частности кизмерению входных пороговых напряже 5ний логических схем,Бель изобретения - повышение достоверности определения входных пороговых напряжений низкого и высокогоуровней инвертирующих логических эле СментовНа фиг,1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ; нафиг,2 - передаточная характеристикаи амплитудная хакартеристика логического инвертора, общий .вид,Сущно сть способа со сто ит в следующем.Передаточная характеристика инвертирующего логического. элемента (Фиг,2),имеет участок, накотором коэффициент передачи логического элемента отличен от нуля, Это свойство используется для возбуждений.в контро.25 лируемом логическом элементе, охваченном частотно-зависимой положительной обратной связью, свободных колебаний автогенератора, В точке Ц= Б = Б передаточной характеристики, где У- выходное напряжение логического элемента; 0 - входное, коэффициент усиления максимальный, так что условие возбуждения автоколебаний выполняется.35В стационарном режиме автогенератораК(ЫВ Б,) К(д.сд) =- 1, (1) где К (таад,Б,) - коэффициент усиленияконтролируемого инвертирующего логического элемента;К О,(М - коэФфициент передачиобратной связи;45Выражение (1) может быть использо - - вано для определения установившейся амплитуды колебания при заданном К Именно, когда усиление К, уменьшаясь с ростом амплитуды иэ-за нелинейности 5 О передаточной характеристики логического элемента, достигает величины 1./Кос, дальнейший рост амплитуды входного напряжения Бпрекращается. Стационарная амплитуда Б, определяется как абсцисса точки пересечения графиков К, и 1 КВыражение (1) используется в данном способе для определения коэффи циента обратной связи, требуемого для поддержания определенной амплитуды 13 при заданной Функции К (П,), т.е. при известной амплитудной харак теристике инвертирующего логичсского элемента. В этом случае, подбирая коэффициент обратной связи К при котором выходное напряжение У логи 2 ческого элемента достигнет наперед заданной величины П, определим стационарную амплитуду входных колебаний как ц, к , и(2) На фиг,2 показан общий вид амплитудной характеристики логического инвертора, В общем случае Функция К(Б,) не является симметричной, вид Функции указывает на две возможные стационарные амплитуды, что определяет два значения входных пороговых напряжений инвертирующего логического эле 0 =0,.-АБП 1 нт Бт(3) (4) где Б - входное пороговое напряжеьтние низкого уровня,0 н - входное пороговое напряжение высокого уровня;Бт - пороговое напряжение переключения;ПЙБ, ЬБ - приращения напряжения.В импульсной технике широко используются понятия активной длитель-. ности фронта (среза) импульса, Применительно к логическим элемснтам так определяются времена переключения логических элементов, сд - интервал времени, при котором выходное напряжение из состояния логической единицы приходит в состояние логического нуля. Приэтом состояние логическойединицы принимается равным АУ, асостояние логического нуля - ВБ ,где Б - выходное напряжение логической единицы; А, В - заданные коэффициенты, как правипо, имеющие значения 0,1 и 0,9 соответственно; Со - время переключения логического элемента из состояния логического нуля в состояние логической единицы. мента,1Стандарт определяет два значения входных пороговых напряжений - низкого и. высокого уровней, Тогда .входные напряжения инвертирующего логического элемента можно определить как,в цопт = О, 9 цц = ц,+дц"1цопт = 0,1 цгде ц- выходное напряжение логического элементаРц - вь 1 ходное напряжение логи 25ческой единицы.В способе определения входных пороговых напряжений инвертирующих логических элементов осуществляется нахождение приращений напряжения Ь О и дцц в выражениях (5) и (6). Ьц ийЬц - есть не что иное, как стационарные амплитуды автоКолебаний, которые используя (2)можно определить ,как35дц = К (Ори - цт.); (7)ЬЦ =К(Ц -01 Ц), (8) где (0,9 ц -ц) - амплитуда положительных полуволн автоколебаний;(цг,1 ц ) - амплитуда отрицательных полуволн автоколебаний;/ (К , К, - значения коэффициента обратной связи. 20(6) Окончательно входные пороговые напряжения низкого и высокого уровней инвертирующих логических элементов определим какЦ 1 ьт Цт К (Оэ 9 Ц цт) 1 (9)Ц 1 т = Ц +К (Цт,1 Ц ), (10)Способ осуществляется устройством,Функциональная схема которого представлена на фиг,1,Устройство для осуществления способа определения входных пороговых 50 5 15628В то же время для логических элементов, изготовленных по ТАЛИП технологии в соответствии с техническими условиями принимается: уровень выход 5 ного напряжения логической единицы может принимать значения в интервале (0,7-1,0)ц, а уровень выходного напряжения логического нуля - (О -0,3)ц.10Поэтому входные пороговые напряжения логических элементов (фиг.2) определяются как такие входные напряжения, при которых выходнь 1 е напряжения принимают значения О, 9 ц и 0,1 ц, т. е. здесь и далее Л= О, 9, В = 0,1. Тогда выражения (3) и (4) перепишут-. ся так 66напряжений инвертирующих логическихэлементов содержит контролируемый инвертирующий логический элемент 1,блок 2 задания режима по постоянномутоку, резисторный аттенюатор 3 с регулируемым коэффициентом деления, колебательный контур 4, инвертирующийусилитель 5 йапряжения, пиковый детектор 6 положительных полуволи, пиковый детектор 7 отрицательных полуволн, вольтметр 8 постоянного тока,переключатель 9 со средним положениеми переключатель 1 0 на три положения.Контакты переключателя 9 обозначены11 -13, а контакты переключателя 10 -14-1 7,Вход контролируемого логическогоэлемента 1 соединен с входом блока 2и выходом резисторного аттенюатора 3,а выход элемента 1 соединен с контактом 12 переключателя 9, с контактом14 переключателя 10 и входами пиковыхдетекторов 6 и 7. Выход детектора 6соединен с контактом 1 5 переключателя10, а выход детектора 7 соединен сконтактом 16 переключателя 10. Входблока 2 соединен с контактом 11 переключателя 9, а контакт 13 переключателя 9 соединен с входом инвертирующего усилителя 5, Коммутирующий контакт 17 переключателя 10 соединен свходом вольтметра 8 постоянного тока.Инвертирующий усилитель 5 напряженияколебательный контур 4 и резисторньтйаттенюатор 3 представляют последовательное каскадное соединение, они об 1разуют частотно-зависимую положительную обратную связь по отношению к логическому элементу 1, При этом напряжение на выходе логического элементаи на входе резисторного аттенюатора3 одинаково, выходное напряжение резисторного аттенюатора 3 являетсявходным длялогического элемента 1 .Способ определения входных пороговых напряжений инвертирующих логических элементов осуществляется с помощью устройства следующим образом.Переключателем 9 замыкают контакты 11 и 12, в результате чего выходконтролируемого логического элемента1 оказывается соединенным накороткос входом логического элемента 1 черезблок 2 задания режима по постоянномуФоку. Вольтметр 8 через замкнутыеконтакты 14-1 7 переключателя 1 О измеряет величину порогового напрюкенияЦ 1 логического элемента 1. Запоминаю 156286655и я Формула изобретен 1, Способ определения входных по 1роговых напряжений инвертирующих пощий конденсатор блока 2 задания режи" ма по постоянному току заряжается до значения ц, Блок 2 переводится в режим хранения значения напряжения пе 5 реключения замыканием контактов 11 и 12, при этом к входу логического элемента 1 оказывается приложенным напряжение от, задающее режим по постоянному току. 10Переключатель 10 переводят в положение 15-17, В положении 12 и 13 переключателя 9 логический элемент 1 через разделительные конденсаторы на входе инвертирующего усилителя 5 и выходе резисторного аттенюатора 3 охватывается частотно-зависимой положительной обратной связью. Резисторный аттенюатор 3 находится в таком положении, при котором возникают устойчи вые автоколебания. Инвертирующий усилитель 5 и колебательный контур 4 образуют звено с единичным коэффициентом передачи. Подбирают коэффициент. передачи резисторного аттенюатора 3, 25 при котором детектированное пиковым детектором 6 и измеренное вольтметром 8 значение выходного напряжения положительной полярности свободных колебаний автогенератора не превыша ет уровня О, 9 выходного напряжения логической единицы логического элемента 1. Находят значение коэффициента передачи положительной обратной . связи и определяют входное пороговое напряжение низкого уровня по Формулец = О - (0,9 П - Пт 3 КПереключатель 1 0 переводят в положение 1 6 и 17 . Подбирают коэффициент 40 передачи резисторного аттенюатора 3, при котором детектированное пиковым детектором 7 и измеренное вольтметром 8 значение выходного напряжения отрицательной полярности свободных коле баний автогенератора не превьнпает уровня 0,1 выходного напряжения логической единицы, логического элемента 1, Находят значение коэффициента передачи положительной обратной связи и определяют входное пороговое напряжение высокого уровня по ФормулеИи + (Пт - О;111 )К.где 0 ,.ПтКПтьтйК входное пороговое напряжение уровня,пороговое напряжение;коэффициент передачи положительной обратной связи в момент равенства ампли" тудного значения напряжения положительных импульсов автоколебаний первому заданному значению напря-. жения;первое заданное значение напряжения;входное пороговое напряжение высокого уровня;коэффициент передачи напряжения обратной связи в момент:равенства амплкгудного значения напряжения отрицательных импульсов автоколебаний второму заданному значению напряжения гических элементов, заключающийся в том, что подают номинмальное напряже ние питания, задают Фиксированное значение постоянного напряжения на входе инвертирующего логического элемента, измеряют напряжение на выходе. инвертируюшего логического элемента и принимают его за пороговое, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения достоверности определения входных пороговых напряжений, формируют между выходом и входом инвертирующего логического элемента положительную обратную связь с,переменным коэффициентом передачи и контролируют возникновение автоколебаний, изменяют коэффициент передачи положительной обратной связи до моментов равенства амплитудных значений напряжения соответственно для положительных и отрицательных импульсов автоколебаний первому и второму заданным значениям напряжения, определяют коэффициенты передачи положительной обратной связи в моменты равенства амплитудного значения напряжения положительных и отрицательных импульсов автоколебаний, соответственно первому и второму заданным значениям напряже" ния, а входное и выходное пороговые напряжения инвертирующего логического элемента определяют по формулам111 т тР 1 т) э11 ацт =Пт "К Рт Юю1562866 Составитель В.Степанкиндактор Л.Гратилло Техред М,Ходанич. Корректор И,Мус Заказ 1063 Ти ВНИИПИ Государственного к 113035, М558 Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС Раушская наб., д, 4/5 итета ква, Ж Производственно-издательский комбинат "Патент", гужгород, ул, Гаг а, 101 Б - второе заданное значениендпряжения.2. Способ по и.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что первое и второе заданные значения напряжения определяют по Формулам0,90; Б = 0,10 где Б и.Ц - первое и второе заданные значения напряжения;Б - напряжение логическойединицы инвертируюцегологического элемента.