Устройство для контроля коэффициента усиления инверторов

,1 669 1 К 31/28 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О скин инсКалини тво СССР 6, 1971, ьным микрорабрина.4 М Энергия, 130 в,(57) Изобретенствам контроляборов времени,ствам для контления (КУ) КМОзуемого в .качета кварцевого КОЭФФИДЛЯ КОНТРО ИНВЕРТОРОВ редов при- стройа уси" оль- леменныхисполь, Целью быстотносится кектронных узл в частности к оля коэффицие-инвертора, истве активного нератора варцевых ча в, и может бытьй промышленностиляется повышени зовано в часоизобретения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(56) Авторское свидетельР 392504, кл. С 06 Г 15/Справочник по интеграсхемам/ Под ред. Б. В. Т981, с. 54 родействия устройства и надежностипутем автоматизации процесса измерения. Устройство содержит источник 1питания, блок 2 формирования опорныхнапряжений, блок 3 формирования линейно-изменяющегося напряжения, клеммы 4 и 5 для подключения контролируемого объекта, повторитель 7, компараторы 8 и 9, элемент И 10, блокиизмерительный 11, управления 12, индикации 13. В состав блока 3 входяткварцевый генератор 14, счетчик 15и интегратор 16. Измерительный блоксодержит счетчик 17, регистр 18,схему 19 сравнения кодов. В составблока 12 включены триггеры 20-22,элементы ИЛИ 23 и 24 и формирователь25 сигнала начальной установки, Вблок индикации входят элементы И 26и 27, элемент ИЛИ 28, индикаторы 29и 30Работа устройства поясняетсявременными диаграммами, приведеннымив описании изобретения. УстройсТвопозволяет контролировать КУ не только КМОП, но и более широкий класинверторов, 2 ил,Изобретение относится к средствамконтроля электронных узлов прибороввремени, а именно к устройствам дляконтроля коэффициента усиления РМОПинвертора, используемого в качествеактивного элемента кварцевого генератора кварцевых наручных часов, иможет быть наиболее эффективно использовано в часовой промышленностиЦель изобретения - повышение быст.1родействия устройства и надежностипутем автоматизации процесса измерения.На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2временные диаграммы, поясняющие егоработу,Устройство содержит источник 1питания, блок 2 Формирования опорныхнапряжений, блок 3 Формирования линейно изменяющегося напряжения, ключи 4 и 5, клеммы для подключения контролируемого объекта 6, повторитель7, компарторы 8 и 9, элемент И 10,измерительный блок 11, блок 12 управления и блок 13 индикации, причемпервый выход блока 3 формирования ли.нейно изменяющегося напряжения сое"динен через ключ 5 с клеммой для подключения контролируемого объекта 6,выход которого через повторитель 7соединен с первыми входами компараторов 8 и 9, вторые входы которыхсоединены соответственно с первыми вторым выходами блока 2 Формирования опорных напряжений, третий выходкоторого соединен с вторым входомблока 3 формирования линейно изменяющегося напряжения, а вход блока 2формирования опорных напряжений соединен с первым выходом источника 1питания, второй выход которого черезключ 4 соединен с входом одного изполюсов питания клемм для подключения контролируемого объекта 6, входвторого полюса питания которого соединен с общей шиной устройства, выходкомпаратора 8 соединен с первым входом элемента И 10, выход компаратора9 соединен с вторым инвертирующимвходом элемента И 10, третий вход ко"торого соединен с вторым выходомблока 3 Формирования линейно изменяющегося напряжения и вторым входомблока 12 управления, первый входкоторого соединен с клеммой сигнала"Пуск", а третий вход - с выходомэлемента И 10 и первым входом изме рительного 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 г выходом блока 3 формирования линейно изменяющегося напряженияБлок 3 Формирования линейноизменяющегося 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 К счетчика 15 соединен с первым вхо-. 25 3035 4050 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 1 1 содержит, счетчик 17, регистр 18 и схему 19 сравнения кодов, причем входы Ч, Ки 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 24и формирователь 25 сигнала начальной установки, выход которого соединен с первыми входами элементов ИЛИ 23и 24, при этом первый вход блока соединен с входом Б 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 входом0 триггера 21 и вторым выходом блока, единичный выход триггера 21 соединен3 13669 со вторым входом элемента ИЛИ 24 и пятым выходом блока, второй вход бло" ка соединен с входом С триггера 21 и входом П триггера 22, единичный выход которого соединен с четвертым выходом блока, выход элемента ИЛИ 24 соединен с входом К 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" ЗО рез элемент ИЛИ 23 поступает на входы К 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 11 и, следовательно, на вход К счетчика 17, устанавливая триггеры 20 - 22 и счетчик 17 в нулевое состояние. Высокий уровень с инверсного выхода тригге ра 20 поступает на вход К счетчика 15 удерживая его в нулевом состоянииУровень 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 1 О, 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 355 и, следовательно, на вход ключа 5, который так же как и ключ 4 находится в непроводящем состоянии, так как на их управляющие входы поступает уро 76 4вень "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 1 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.ене 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. 2 а), поступающей на первый вход блока 12 управления, триггер 20 устанавливается в состояние и одновременно импульс "Пуск" поступает через элемент ИЛИ 23 на входы К триггеров 21 и 22 и через третий выход блока 12 управления на второй вход измерительного блока 11 и, следовательно, на вход К счетчика 17, подтверждая нулевое состояние триггеров 21 и 22 и счетчика 17, Уровень "0" с инверсного выхода триггера.20 поступает на первый выход блока 2 управления и через первый вход блока 3 формирования линейно изменяющегося напряжения на вход К счетчика 15, разрешая ему счет импульсов, поступающих на его счетный вход с выхода генератора 14. Одновременно уровень с единично5 136 го выхода триггера 20 поступает на вход Р 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 контролируе" мый объект с первого выхода источника 1 питания и входной сигнал с первого выхода блока 3 (фиг. 2 г), который в этот момент равен нулю, Наличие на входе контролируемого объекта 6 потенциала "01 приводит к появлению на его выходе отрицательного потенциала, по величине равного напряжению питания (фиг. 2 д), что, в свою очередь, приводит к срабатыванию компаратора 8 (фиг. 2 ж) и компаратора 9 (фиг, 2 е). Поскольку на третьем входе элемента И 10 в этот момент присутствует уровень "0", поступающий с выхода счетчика 15 (фиг. 2 в) через второй выход блока 3, то на выходе элемента И 10 (фиг. 2 и) импульс не формируется. (фиг. 2 и, 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 повторителя 7 в этом случае соответствует его ,передаточной характеристике, В момент, когда напряжение на выходе повторителя 7 равно напряжению порога срабатывания компаратора 9 11 д (фиг, 2 д), последний срабатывает (фиг. 2 е), что, в свою очередь, приводит к появлению на выходе элемента И 10 потенциала "1" (фиг. 2 и), который поступает через первый вход измерительного блока 11 на вход Ч счетчика 17, разрешая ему счет импульсов, поступающих на его вход С с выхода генератора 14 через третий выход блока 3 и третий вход измери" тельного блока 11. После достижения напряжением на выходе повторителя 7 порога срабатывания компаратора 8 Пп (Фиг. 2 д) последний срабатывает и на его выходе устанавливается уровень "0" (фиг2 ж), что приводит к появлению на выходе элемента И 10 уровня "0" (фиг, 2 и), который через первый вход поступает на вход Ч счет 6976 вчика 7, запрещая ему счет импульсов,поступающих на вход С. Одновременнопо заднему фронту выходного импульсаэлемента И 10, поступающего через 5третий вход блока 12 управления навход С триггера 22, последний срабатываетСрабатывание триггера 22 свидетельствует о том, что процесс из мерения коэффициента усиления контролируемого инвертора закончился,Уровень "1" с выхода триггера 22(фиг, 2 л, сплошная линия) поступаетчерез четвертый выход на второй входблока 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 15на выходе его старшего разряда появляется уровень "0" (фиг. 2 в), врезультате чего на выходе интегратора16 начинает формироваться линейно 25 изменяющееся от -Е до 0 напряжениеи одновременно срабатывает триггер 21(фиг. 2 м) в блоке 12 управления,элемент И 10 оказывается закрытымпо третьему входу, Высокий потенциЗ 0 ал с выхода триггера 21 поступаетчерез элемент ИЛИ 24 на вход Ктриггера 20 устанавливая его в исходное состояние (фиг. 2 б), и че-рез пятый выход блока 12 управления 35на третий вход блока 13 индикации и,следовательно, на второй вход элемента И 26 и второй вход элементаИ 27, открывая их по этим входам.Поскольку элемент И 27 закрыт сигна лом, поступающим на его инвертирующий вход а элемент И 26 открыт попервому и второму входам, то состояние индикаторов 29 и 30 определяется .сигналом, поступающим с выхода измерительного блока 11 на первый входблока 13 индикации и, следовательно,на третий инвертирующий вход элемента И 26 и первый вход элемента ИЛИ28, на второй вход которого поступает уровень "0" с выхода элементаИ 27 (фиг, 2 о, сплошная линия).Возвращение триггера в исходное состояние приводит к тому, что ключи 4и 5 уровнем "0" с единичного его выхода, поступающим на их управляющие 55входы, устанавливаются в непроводящее состояние, отключая контролируемый объект от выхода источника 1 питания и первого выхода блока 3, а вы66976 10 15 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 17 поступает на первые входы схемы 19 сравнения, на вторые входы которой поступает код минимального значения коэффициента усиления контролируемого инвертора с выходов регистра 18. Если число, записанное в счетчике 17, больше записанного в регистре 18, то на выходе схемы 19 сравнения появляется высокийуровень сразу после превышения содержимъм счетчика 17 значения, записанного в регистре 18 (фиг. 2 к), так как на вход ")" схемы 19 сравнения постоянно подается уровень 1". Сигналс выхода схемы 19 сравнения поступает на вход блока 13 индикации и,следовательно, на третий инвертирующий вход элемента И 26 (фиг. 2 н,сплошная линия), запрещая формирование сигнала на еО выходе, и на входэлемента ИЛИ 28, приводя к загоранию индикатора 30 "Брак", что свидетельствует о том, что коэффициент усиления контролируемого инвертора меньше установленной нормы, Если число,записанное в счетчике 7, меньше чис"ла, записанного в регистре 18, то на выходе схемы сравнения 19 остаетсяуровень "0" фиг. 2 к, пунктир) приэтом загорается индикатор 29 Тоден".так как на выходе элемента И 26 после срабатывания триггеров 21 и 22 вблоке 12 управления устанавливаетсявысокий уровень (фиг. 2 н, пунктир).Если по какой-либо .причине (напримериз-за неисправности контролируемогоиннертара) на выходе элемента И 10формируется импульс, то триггер 22в блоке 12 управления не срабатывает, а после переполнения счетчика15 в блоке 3 срабатывает триггер 21.Выходные сигналы триггеров 22 и 21через четвертый и пятый выходы блока 2 управления и второй и третийвходы блока 13 индикации поступают соответственно на первый, инвертирующий, и второй входы элементаИ 27, при этом на его выходе Формиру"ется уровень "1" (Фиг, 2 о, пунктир)что приводит к загоранию индикатора 30 Брак", 1 ри повторном поступлении команды "Пуск" по переднему ее фронту происходит обнулениетриггеров 21 (фиг. 2 м) и 22 (Фиг. 2 д)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. формула изобретения Устройство для контроля коэффициента усиления инверторов, содержащеепервый ключ, источник питания, клеммы для подключения входа, выхода ипитания контролируемого объекта иблок индикации, о т л и ч а ю щ е 25 е с я тем, что, с целью повъппениябыстродействия устройства и надежности, в него введены Второй ключ, блокформирования опорных напряжений, блокформирования линейно изменяющегося ЗО напряжения, повторитель, первый ивторой компараторы, элемент И, измерительный блок и блок управления,причем первый и второй выходы блокаформирования опорных напряжений соединены соответственно с первыми входами первого и второго компараторов,вторые входы которых соединены свыходом повторителя, первый выходблока формирования линейно изменяющегося напряжения соединен черезпервый ключ с клеммой для подктпочения входа контролируемого объекта,клемма для подключения выхода контролируемого объекта соединена с 45 ВхОдОм поВторителяВыход первогокомпаратора соединен с первым входом элемента И, второй, инвертирующий, вход которого соединен с выходом второго компаратора, а третий 50вход - с вторым выходом блока Формирования линейно изменяющегося напряжения и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с клеммой сигнала "Пуск , при 55этом первый выход блока управлениясоединен с входом блока формирования линейно изменяющегося напряжения, второй выход - с управляющим входом первого и второго ключей, третий10 76 д Ж Составитель А. КоробкРедактор Л, Пчолинская Техред Л,Сердюкова Корректор М. Демч Подписи 6 Тираж 772И Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб.,каз 6836/4ВНИИП/5 изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9 13669 выход - с первым входом измерительно. го блока, четвертый выход - с первым входом блока индикации, второй вход которого соединен с выходом,из" мерительного блока, второй вход кото 5 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 первогоключа соединен с первым выходом ис"точника питания, второй выход которого соединен с входом блока формиро-,вания опорных напряжений, выходпервого ключа соединен с клеммой подключения питания, а пятый выход блока управления соединен с третьим входом блока индикации.