Устройство для измерения параметров цифровых полупроводниковых элементов

Своз Советских Социалистических Реслублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву -51) М К 1 2) Заявлено 23.02.77 рисоединением заявк) 2455486(18-25 31/26 Государственный квинтет СССР по делам изобретений н открытий.2 (088.8) Опубликовано 25,10.79. БюллеДата опубликования описания 1.79 72) Авторы изобретен Панов и рож(71) Заявител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРО ИФРОВЬеХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЭЛЕМЕНТО па счетчиа такжеИзобретение относится к области цифровой контрольно-измерительной техники и предназначено для измерения временных характеристик полупроводниковых приборов в наносекундном диапазоне. В частности, изобретение может быть использовано для измерения динамических параметров цифровых интегральных схем, переходных процессов четырехполюсников и др.Известно устройство для проверки параметров цифровых полупроводниковых приборов, содержащее источники питания, элементы коммутации, стробоскопические преобразователи, генератор импульсов, блок управления, дешифратор, дискриминаторы, индикатор, блок управления дисретностью считывания 1.Известно устройство для проверки и измерения параметров цифровых полупроводниковых элементов, содержащее блок управления, подключенный к связанным между собой контактному устройству для включения испытуемого прибора и генератору импульсов, формирователю напряжения для автоматического сдвига синхроимпульсов, цифровому измерителю интервалов времени.программному измерителю параметров по принципу годен-брак и через согласующее устройство - к управляюгцей вычислительной машине (УВМ); блок управляемых преобразовгтелей напряжения в ток, связанный своими входами с дешифратором и формирователем напряжения для автоматического сдвига синхроимпульсов, а выходом - со схемой автоматического сдвига синхроимпульсов, стробоскопические преобразователи входного и выходного сигналов, первые входы которых соответственно соединены со входом и выходом контактного устройства, вторые входы - с выходом формирователя стробимпульсов, а выходы через дискриминаторы начала и конца отсчета измеряемого временного интервала подключены ко входам цифрового измерителя временных интервалов 21.Недостатком известных устройств являет ся то, что они не обеспечивают контрольсложных многоразрядных схем (тиков, сдвиговых регистров и т. п.),схем, не имеющих сброса.Действительно, при проверке временных параметров сложных интегрльных схем указанного типа возникает необходимость в дополнительной синхронизации измерителя.При этом требуется последовательное изменение синхронизации измерительных тестов при переходе измерения временных параметров с разряда на разряд, а также с фронта на сиад.Целью настоящего изобретения является расширение их функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем, что устройство сцабжено программируемым блоком синхронизации сложных схем, содержащим делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД), устройство 1 памяти (ДПКД, схему разрешения записи информации и селектор фронта-спада импульса, причем первый вход ДПКД соелинен с выходом генератора импульсов, второй вход через схему разрешения записи ин 26 формации - с первым выходом устройства па. мяти ДПКД, и селектором фронта-спада импульса, выход - со схемой автоматического сдвига синхроимпульсов, формирователем напряжения для автоматического сдвига синхроимиульсов и стробоскопическим 25 преобразователем входного сигнала; вход устройства памяти ДПКД иолключен к выхолу блока управления, второй выход - к первому входу селектора фроцта-спада импульсов, второй вход которого подключен к контактному устройству.На фиг. 1 изображена фуцкциоиалы 1 ая схема устройства; ца фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Устройство содержит блок. включающий в себя контактное устройство (лерка- зз тель) лля подключения испытуемого прибора, режимные источники питания и элементы коммутации источников и нагрузки (контактное устройство 1), стробосокпические преобразователи 2, 3 входного и выход 40 ного сигналов соответственно, многофазный генератор импульсов 4, схему 5 автохатического сдвига синхроимиульсов, формирователь 6 строб-импульсов, дискриминаторы 7, 8 начала и конца отсчета измеряемого временного интервала соответственно, цифро- и вой измеритель 9 временных интервалов, формирователь 10 напряжения лля автоматического сдвига синхроимиульсов, блок 11 управляемых преобразователей напряжения в ток, дешифратор 12, блок 3 управления, программныи измеритель 14 параметроз поБО принципу годен-брак, блок 5 синхронизации сложных схем, который включает в себя делитель 16 частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД), устройство памяти ДПКД 17, схему 18 разрешения и записи информации и селектор 19 фронта- спада импульса, который содержит инвертор 20, схемы 21 - 23 совпадения, логическую схему ИЛИ 24 и формирователь 25 импульсов. Устройство связано с управляющей вычислительной машиной (УВМ) 26 через согласующее устройство 27.Работа устройства состоит в автоматическом имерении параметров цифрового полупроводникового элемента, установленного в контактное устройство 1. Входные сигналы, нагрузка и напряжение источников питания для каждого измеряемого параметра устанавливаются в соответствии с ТУ на проверяемый элемент по сигналам блока 13 управления. Импульсный сигнал с выхода генератора 4 подается на цифровой полупроводниковый элемент и одновременно на ДПКД 16 блока5 синхронизации сложных схем.Работа устройства при измерении сложных схем показана ца примере измерения временных параметров трехразрядного двоичного счетчика без сброса, в частности, 2-го разряда.Пусть в момент включения испытуемая схема счетчика находится в состоянии 101 (см. момент времени , фиг. 2, б, в, г). С устройства памяти ДПКД 17 на вход селектора 19 фронта-спада (входы инвертора 20 и схем 21, 23 совпадения) подается перепад напряжения, уровень которого зависит от измеряемого параметра и задается программой, введенной в УВМ 26 (при измерении длителЬности фронта и длительности задержки фронта импульса подается О, а при измерении,.лительности спада и длительности задержки спада импульса 1, причем О обозначает нулевой, а 1 - единичный уровень положительного цапрякения). С другого выхода устройства памяти ДПКД 17 на вход устройства 18 разрешения записи информации поступает код числа заданного коэффициента деления ДПКД, также определяемый программой, введенной в УВМ 26. Как видно из временных диаграмм, при измерении временных параметров 2-го разряда коэффициент деления ДПКД (к) задается равным 4, а 1-го и 3-го - ки ксоответственно. В рассматриваемом случае с приходом 1-го импульса на вход испытуемой схемы, подключенной к контактному устройству 1, с выхода ее 2-го разряда в момент времени 1; (фиг. 2 в) на входы схем совпадения 21, 22 селектора 19 фронта-сиада подается положительный импульс, а на входы инвертора 20 и схем 21, 23 совпадения подается О уровень (для случая измерения длительности и задержки фронта). Через логическую схему ИЛИ 24 импульс с выхода испытуемой схемы пройдет без изменения ца формирователь 25 импульсов малой длительности (фиг. 2, д) .Сформированный ио переднему фронтуимпульс малой длительности (фиг. 2, е) по 6932741 о выхода 2-го разряда испытуемой схемы счет- очика. 25 зо дается с выхода формирователя 25 на устройство 18 разрешения записи информации, в результате чего в ДПКД 16 будет записан требуемый коэффициент деления (в данном случае к). После записи нужного коэффициента деления, с момента времени ( ДПКД,срабатывая по заднему фронту импульсов синхронизации с генератора импульсов 4, будет пропускать каждый его 4-й импульс, как показано на фиг. 2, ж (момент времени 1 г). С выхода ДПКД 16 этот импульс подается на входы стробоскопического преобразователя входного сигнала 2, схемы 5 автоматического сдвига синхроимпульса и формирователя 10 напряжения для автоматического сдвига синхроимпульса. С приходом 9-го импульса, в момент времени 1, работа устройства происходит аналогичным образом. В результате с выхода ДПКД 16 на входы указанных узлов 2, 5, 10, будут подаваться серии импульсов синхронизации, соответствующие переднему фронту импульсов При подаче на входы инвертора 20 и схем совпадения 21, 23 уровня 1 (для случая измерения длительности и задержки спада импульса) через логическую схему или 24 с выхода испытуемой схемы будет проходить инвертируемый сигнал, и синхронизация узлов 2, 5, 10 будет проходить по заднему фронту импульсов, как показано на фиг. 2, з, и, к. Процесс синхронизации при измерении временных параметров выходов 1-го и 3-го разрядов счетчика осуществляется аналогичным образом, как показано на фиг. 2, л, м, н и о, п, р на примерах измерения длительности и задержки фронта импульса соответственно. Определение временных параметров производится путем автоматического сравнения трансформированных во времени с помощью блоков 2 и 3 стробоскопических преобразователей входного и выходного сигналов на заданных техническими условиями на измеряемый элемент уровнях отсчета. Момент времени, соответствующий превышению входным сигналом заданного уровня, фиксируется блоком 7 дискриминатора начала отсчета временного интервала. Момент времени, соответствующий превышению выходным сигналом заданного уровня, фиксируется блоком 8 дискриминатора конца отсчета временного интервала. Блок 9 измерения временного интервала фиксирует цифровое значение трансформированного имеряемого временного интервала пересчетом синхроимпульсов, заключенных между моментами начала и конца отсчета. Для стробирования сигналов в блоках 2 и 3 блок 6 форми 40 45 5 рования строб-импульсов вырабатывает строб-импульсы по автоматически сдвигаемому фронту синхроимпульсов, подаваемых на вход этого блока с выхода блока автоматического сдвига синхроимпульсов, который обеспечивает задержку фронта синхроимпульсов по заданной программе. определяемой законом изменения величины тока, подаваемого на вход блока 5 с выхода блока 11 управляемых преобразователей напряжения в ток. Закон изменения величины тока блока 1 при,фиксированном шаге считывания определяется законом изменения напряжения на выходе блока 10, в частном случае - это ступенчатое пилообразное напряжение, которому соответствует ступенчатый пилообразный ток на выходе блока 1. Каждой ступеньке соответствует синхроимпульс, подаваемый на вход блока 5. Величина студень ки тока на входе блока 5 определяет сдвиг фронта синхроимпульса в блоке 5 относительно фронта предыдугцего синхроимпульса. Этот сдвиг определяет шаг считывания сигналов блоками 2 и 3 стробоскопических преобразователей. Шаг считывания определяется масштабом преобразования напряжения с выхода блока 11 в ток на входе блока 5. Этот масштаб преобразования определяется включением одного из преобразователей блока 11, на входы которых подаются комбинации запрегцаоших и разрешаюгцих сигналов с дешифратора2 в зависимости от кода, установленного в схеме фиксации шага считывания 9. Длительность развертки при данном шаге считывания определАется числом синхроимпульсов за один цикл измерения (цислом ступенек в одном импульсе ступенчатого пилообразного напряжения). Так как заранее неизвестна величина измеряемого временного интервала, то блок 13 устанавливает в схеме фиксации шага считывания блока 9 код, сответствуюший минимальному шагу считывания (минимальной длительности развертки). Если измеряемый временной интервал больше установленной длительности развертки, то происходит переполнение счетчика синхроимпульсов блока 9 и блок 13 устанавливает в схеме фиксации шага считывания олока 9 код, соответствующий большему шагу считывания. Последовательность измерения параметров и условия перехода к измерению следуюгцего параметра определяются блоком 14 программного измерения параметров по принципу годен-брак.Предложенное техническое решение обладает более широкими функциональными возможностями по сравнению с известными.Оно позволяет контролировать сложные многоразрядные схемы, в том числе и схемы с высоким уровнем интеграции - болшие интегральные схемы (БИС).693274 Ф Ор,( г/, г ЙзО б)у) ег е и гг,чГИ Устройство для цзмерецця цара:,етров ЦИФРОВЫХ ПОУПРОВОДЦЦКОВЫХ ЭЛЕМРЦТОВ, содержацее блок управления, подключенный к связанным между собой контакному устройству для включения испытуемого цриОора и генератору импульсов, формирователю напряжения для автоматического сдвига синхроимцульсов, цифровому измерителО интервалов времени, программному измеригелю параметров по принципу годен-брак ц через согласук)щее устройство - к, справ.)яОц(ей вычислительной матцине (УБМ); олок управляемых цреооразователей 1:апряжени 51 В ток, сВязанный сВОими Вхо,а ми с )Р)ци(ато:)Ох и фопмирователем напряжения дл автоматичсскоп) сдвига сцнхроцмцульсов, а выходом -- со схемой автсматцческого сдвига сицхроихиульсов; стробоскоцические цреооразователи входного ц выходного сигналов, первые Входы когорых соотвстТвенно соединены со входом :.1 выкоцтактного уст.;)О 5 Ства, втооыс Входы - с Выходом формирователя строб-им- ОВ, а Вьходь чер(3 диск 51.)цц:)то,)ы на)аг(а ц конца Отс(Гга измеп 5)емОГС Вре- .) РН НОГО ИНТЕР ВЛ с 1;Од ЕГЦОЧСЛ Кс ВХОДа М ц:(В)Ового из)Рри) с,) времен ых ццте;)валов, от.ггг гающееетг тем, что, с целью расширения функциональных возмо)кностей, устройство снабжен программируемым блоком синхронизации, содержапим делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД), устройство памяти ДПКД, схему разрешения записи информации и селектор фронта-спада импульса, причем первый вход ДПКД соединен с выходом генератора импульсов, второй вход - через схему разрешения записи информации - с первым )о выходом устройства памяти ДПКД и селектором фронта-спада импульса, выход -- со схемой автоматического сдвига синхроимпульсов, формирователем, напряжения для автоматического сдвига сицхроимцульсов и стробосксцически)( преобразователем входного си нала; Вход устроиства г 1 амяти ДКПД подключен к выходу Олока управления, второй выходк первому входу селектора фронта-спада импульсов, второй Вхо;1, котор 01 О цодклк)ЧРН к контактном устройству.) с) О) ИР) ки и 11)ор)1 а (Р иПИЦ 5)ТЫР ВО ВНЦМВЦИЕ ЦОИ ЭКПСРтИЗЕ1. Авго)скос сви (сте)ьство ССССР.о 570884 ) С) 05 В 23)02 19732. Авторское свидетельство СССРалых Гб Юых 2 5алых1и быхг 4О р Убыхг 5с ЦН И И ПИ Государпо делам нзо113035, Москва, Ж илиал ПП ППатент енного комитета етений и откры 5, Раушская на Ужгород, ул.