Устройство для функционально-параметрического контроля логических элементов

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано для контроля логическихэлементов, например, микросхем (интегральных схем) и плат с микросхемами.Цель, изобретения - повышение достоверности контроля за счет уменьшения погрешности при контроле задержки распространения сигнала,На фиг, 1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг, 2 - структурная схема одного из возможных вариантов блока управления и связи этого блока с другими блоками устройства,Устройство содержит генератор 1тактовых импульсов, счетчик 2, формирователи 3-13-п логических уровней, дешифратор 4, первый коммутатор5, контролируемый логический элемент6, второй коммутатор 7, блок 8 нагрузок, мультиплексор 9, сигнатурныйанализатор 10, анализатор 11 неисправности, блок 12 управления, первыйпрограммируемый источник 13 питания,датчик 14 тока потребления, первыйкомпаратор 15, второй (двухканальныйстробируемый) компаратор 16, блок 17задания граничных уровней, первый 18и второй 19 формирователи импульсов,регистр 20, блок 21 задания эталоннойсигнатуры, а также второй 22 и третий23 программируемые источники питания,Э 5Счетный вход счетчика 2, синхровход сигнатурного анализатора 10 иустановочные входы первого 18 и второго 19 формирователей импульсов подключены к выходу генератора 1 тактовых импульсов, Выходы счетчика 2 соединены с входами формирователей 3 логических уровней и первыми входамипервого коммутатора 5. Входы и выходыдешифратора 4 соединены соответственно с первыми выходами и третьими входами первого коммутатора 5, соединенного своими входами-выходами с клеммами для подключения выводов контролируемого логического элемента 6, Ин 50формационное и адресные входы второгокоммутатора 7 соединены соответственно с вторыми и третьими выходами первого коммутатора 5. Входы блока 8 нагрузок и информационные входы регистра 20 соединены с четвертыми выходами55коммутатора 5, Адресные входы мультиплексора 9 соединены с третьими выходами коммутатора 5, а информационные его входы с вторыми выходами коммутатора 5, а выход - с первым информационным входом сигнатурного анализатора 1 О, вторые информационные входы которого соединены с выходами блока 21 задания эталонной сигнатуры, выходы с первыми информационными входами анализатора 11 неисправности, а старт - стопный вход - с пятым выходом коммутатора 5, соединенного шестыми выходами с входами управления первого 13, второго 22 и третьего 23 программируемых источников питания, Блок 12 управления соединен первым выходом в установочными входами анализатора 11 неисправности и счетчика 2, вторым и третьим выходами соответственно - с блокирующим н стробирующим входами анализатора 11 неисправности, четвертыми выходами - с информационными входами второго формирователя 19 импульсов, пятым выходом - с блокирующим, входом счетчика 2, первыми входами - с седьмыми выходами первого коммутатора 5, Первый программируемый источник 13 питания соединен первым выходом с клеммой для подключения вывода питания контролируемого логического элемента 6, вторым выходом через датчик 14 тока потребления - с общей шиной устройства и непосредственно - с первым входом первого .компаратора 15, выход которого соединен с вторым информационным входом анализатора 11 неисправности, а второй вход - с .вторым .выходом блока 17 задания граничных уровней. Первые выходы блока 17 задания .граничных уровней соединены с вторыми входами второго компаратора 16, первые входы которого соединены с выходами второго коммутатора 7, выход - с третьим информационным входом анализатора 11 неисправности, а стробирующий вход - с выходом первого формирователя 18 импульсов, Выходы регистра 20 соединены с информационными входами мультиплексора 9, а синхровход - с выходом второго формирователя 19 импульсов, Выходы второго 22 и третьего 23 программируемых источников питания соединены соответственно с входами "Уровень нуля" и "Уровень единицы" формирователей 3-1 .,3-и логических уровнений.Блок 12 управления содержит формирователь 24 сигнала сброса, формиро" ватель 25 сигнала управления, програм 5 15 б 28матор 26 задержкиэлемент ИЛИ 27 ииндикатор 28, Первый входы блока 12соединены с входами индикатора 28.Первая группа первых входов блока 12соединена, кроме того, с входами формирователя 25 сигналов управления, авторая группа - с входами программатора 26 задержки, соединенного выходами с четвертыми выходами блока 12.Второй вход блока 12 управления соединен с первым входом элемента ИЛИ27., выход которого соединен с пятымвыходом блока 12, а второй вход - свторым выходом блока 12 и первым выходом формирователя 25 сигналов управления, вторые выходы которого соединены с третьими выхопами блока 12.Первый выход блока 12 управления соединен с выходом формирователя 24 сигнала сброса, вход которого соединенс третьим входом блока,При подготовке к работе изготавливаются необходимые для контроля заданных типов логических элементов25сменные блоки 8 нагрузок и коммутаторы 5.При помощи перемычек на сменномкоммутаторе 5 задаются необходимыедля контролируемого типа логических 30элементов соединения блоков устройства. Выходы контролируемого логического элемента. 6 соединяются с входамирегистра 20, блока 8 нагрузок и с информационными входами коммутатора 7,Первые входы блока 1 2 управления, адресные входы мультиплексора 9 и ком-мутатора 7, стартстопный вход сигнатурного анализатора 10 и входы программируемых источников 13, 22 и 23 40питания подключаются к выходам счетчика 2,Если, контролируемый элемент бимеет несовместимые входы (например, пару входов, на которые недопустимо подавать одновременно логический нуль),то эти входы подключаются к выходамдешифратора 4, входы которого подключаются на том же коммутаторе 5 к выходам счетчика 2. При этом совместимые входы таких логических элементоввсегда подключаются к выходам формирователей 3.1 З.п логических,элементов,Если контролируемый элемент б неимеет несовместимых входов, то.в зависимости от поставленной задачи контроля применяется два режима работы:входы элемента 6 подключаются при по 64, 6:мощи коммутатора 5 к выходам счетчи;ка 2 через формирователи 3.13,п;входы элемента 6 подключаются непосредственно к выходам счетчика 2, Впоследнем случае исключается разброспараметров формирователей 3, в связис чем осуществляется контроль задержки распространения сигнала элемента бс повьппенной точностью.Чтобы обеспечить возможность двухрежимов работы, в составе устройства(в формирователе 19) должен быть предусмотрен переключатель (кнопка, тумб- .лер), задающий постоянную часть длительности импульса, формируемого формирователем 19, равную в первом режиме суммарной задержке счетчика 2 иформирователей 3 логических уровнейили равную во втором режиме толькозадержке распространения сигнала счетлчикаПеред началом работы с помощью переключателя "Режим" выбирается первыйили второй режим работы устройства,С помощью, например, кнопочных перекгпачателей, входящих в блоки 21 и 12(в программатор 26 задержки и формирователь 25), задаются эталонная сигнатура, граничное значение задержкираспространения сигнала и количествосигнатур, которые должны быть сформированы при контроле элемента 6; с помощью сменнь 1 х резисторов или потенциометров, входящих в блок 17 и програгщатор источника 13, задаются граничные значения уровней выходных сигналов, граничное значение тока по -требления по цепи питания и пределыавтоматического изменения напряженияпитания контролируемого элемента 6.1(роме того, в первом режиме спомощью сменных резисторов или потенциометров, входящих в программаторыисточников .22 и 23, задаются пределыуровней входных сигналов, поступающихна входы "Уровень логического нуля" и"Уровень логической единицы" формирователей 3,1 З,п логических уровней,Пусть, например, контролируемыйэлемент 6 имеет только совместимыевходы в количестве 1 и не более 21выходов, Тогда (для первого режимаконтроля) при помощи коммутатора 5.входы элемента 6 можно подключить через формирователи 3 к перьым 1 разря"дам счетчика 2, адресные входы второго коммутатора 7 и мультиплексора 9к разрядам 1+1, +2 +1, стартстопный вход сигнатурного анализатора 10 - к разряду х + 1 + 1. Входыформирователя 25 сигналов управления5(первая группа первых входов блока 12управления) подключаются к разрядамсчетчика 2, следующим за разрядом 1 ++ 2,+ 1 + 3, Входы программатора 26 задержки (вторая группа первых входов блока 12) могут быть подключены к разрядам 1 + 1, 12+ 1 + 3, , Входы управления программируемых источников 13, 22 и 23питания рекомендуется поцключить кразрядам+ 1 + 2,+ 1 + 3,Устройство работает следующим образом, 20Для пуска устройства на третийвход блока 12 управления подаетсясигнал, обеспечивающий через Формирователь 24 сброса в исходное состоя,ние. счетчика 2 и триггера "Годен" 25анализатора 11 неисправности, Ло сигналу 000, поступающему с выходовсчетчика 2 на входы формирователя 25(первые входы блока 12), с одного изего вторых выходов (третьих выходов 30блока 12) выдается сигнал, сбрасывающий триггер "Брак" анализатора 11 в.исходное состояние, а с первого выхода через элемент ИЛИ 27 (пятый выход блока 12) на блокирующий входсчетчика 2 поступает сигнал, разрешающий работу устройства,После запускапо фронту каждоговыходного импульса генератора 1 тактовых импульсов добавляется единица в 40счетчик 2 и запускается формирователь19 импульсов (те, устанавливается всостояние нуль), Изменение выходногокода счетчика 2 осуществляет полныйперебор стимулирующих входных воздей- дствий на входах элемента б, Формирователи 3-1., 3-и Формируют приэтом уровни входных сигналов, равныеуровням, поступающим с выходов программируемых источников 22 и 23. Формирователь 1 9 импульсов Формирует импульс, длительность которого равна сумме задержки, заданной программатором 26 (входящим,в блок 12), и постоянной задержки, равной суммарной задержке распространения сигнала счетчика 2 и Формирователей 3-1 3-и логических уровней, На программаторе 26 устанавливается задержка,равная граничному значению задержкираспространения сигнала контролируемого логического элемента б,В каждом .такте контроля по фронтуимпульса (переход из состояния О всостояние "1"), т.е. по окончании отрицательного импульса, поступающегона синхровход регистра 20 с вьгходаформирователя .19, информация с выходов контролируемого логического элемента 6 записывается в регистр 20.Если задержка распространения сигнала элемента 6 окажется больше граничного значения (к приходу фронтаимпульса на синхровход регистра 20элемент 6 не успел сформировать накаком-нибудь из своих выходов соответствующий данному такту контролялогический уровень), в регистр 20 запишется ошибочная информация.Если к входам логического элемента6 подключены (через формирователи 3)младших разрядов счетчика 2, тополный цикл стимуляции элемента 6составит 21 различных входных воздействий, При этом в первом цикле стюуляции на выходах разрядов +1, 1+2,1+1 счетчика 2 - логический нуль,в связи с чем на адресные входы второго коммутатора 7 и мультиплексора9 поступает код 000, что приводитк подключению первого выхода элемента б к первым входам второго компаратора 16 и первому информационному входу сигнатурного анализатора 10. Навход сигнатурного анализатора 1 0 приэтом информация поступает с первоговыхода регистра 20. При последующихциклах стимуляции код, поступающийна адресные входы коммутатора 7 имультиплексора 9, приничает все значения от 0001 до 111, что приводит к последовательному подключениювсех выходов элемента б к входамкомпаратора 1 6 и сигнатурного анализатора 10. Полученный таким образом на входе анализатора 10 последовательный код по срезу сигнала, поступающего на синхровход с выхода генератора 1 тактовых импульсов, преобразуется в анализаторе 10 в шестнадцатиразрядную двоичную сигнатуру, характеризующую все выходы элемента б по всем входным воздействиям, Если при этом в регистр 20 был записан хоть-раз ошибочныйкод, полученная сигнатура не совпадетс эталонной,Так осуществляются функциональный контроль и контроль задержки распро 5странения сигнала элемента 6,Таким же образом выходным сигналомгенератора 1 (через формирователь 18ипульсов) стробируется второй (двухканальный) компаратор 16, на первыеинформационные входь 1 которого поступает последовательный код с выходавторого коммутатора 7 (подключаютсяпоследовательно все выходы контролируемого элемента 6 в соответствии сизменениеминформации на адресныхвходах коммутатора 7). а на вторыеинформационньь входы - граничные уровни логических нуля и единицы с первыхвыхоДов блока 17 задания граничных 20уровней. Если к моменту стробироваиияуровень выходного сигнала контролируемого элемента б (поступающего с выхода коммутатора 7) больше граничногоуровня логического нуля и в то жевремя меньше заданного уровня логической единицы, то с выхода компара"тора 16 на третий информационныйвход анализатора 11 неисправностипоступает сигнал Брак". Таким образом одновременно с функциональнымконтролем осуществляется контрольуровней выходных сигналов элемента 6,После получения первой суммарнойсигнатуры элемента 6 по всем его выходам сигнал, поступающий с разряда1.+1+1 счетчика 2 на стартстопный входанализатора 1 О, изменяется с логического нуля на единипу. В результатеформирователь сигнатур анализатора 1 0 40останавливается, полученная сигнатурасравнивается с эталонной и переписывается из формирователя сигнатур врегистр индикации, после чего формирователь сигнатур автоматически сбрасывается. Когда на стартстопном входеанализатора 10 появляется вновь логи -ческий нуль (разряд 1 + 1 + 1 счетчика 2 переходит в. состояние нуль), начинается новый цикл работы устройства: формируется новая сигнатура, которая при состоянии "1 " на стартстопном входе в сигнатурном анализаторе10 сравнивается с эталонной сигнатурой. Результат сравнения поступает на 55первый информационный вход анализатора 11 неисправности, который в случаенеравенства указанных сигнатур постробирующему сигналу, поступающемус третьего выхода блока 12 управле" ния, выдает сигнал "Брак" на индикацию, на выход устройства и на элементИЛ 1. 27 блока 12, Сигнал "Брак" черезэлемент ИЛИ 27 передается на блокирующий вход счетчика 2, останавливая,цальнейшую работу устройства,В соответствии с изменяющимся кодом, поступающим на управляющие входы программируемых источников 13, 22и 23 питания, изменяются величина напряжения питания элемента 6 и уровнилогических нуля и единицы входныхсигналов (Формирователи 3-1.3-иформируют уровни входных сигналов взависимости от уровней, поступающихс выходов источников 22 и 23). Такимобразом, контроль задержки распространения сигнала в элементе 6 и контроль уровней выходных сигналов (также, как и функциональный контроль)производятся при различных значенияхнапряжения питания и различных уровнях входных сигналов,После многократного повторенияцлсла получения сигнатуры злемечта 6,которое производится для повышениядостоверности контроля при различныхзначениях напряжения питания элемента 6 и различных значениях уровнейвходных сигналов, когда код на входахформирователя 25 (первая группа.первых входов блока 12) будет равен заданному коду (на который настроенформирователь 25), на первом выходеформирователя 25 появляется сигналКонец, останавливающий через элемент ИЛИ 27 счетчик 2 и разрешающийанализатору 11 неисправности выдатьсигнал "Годен" на индикацию и на выход устройства,Граничное значение задержки распространения сигнала может быть задано, например, кнопочным переключателем, входящим в программатор 26 задержки, или может формироваться (различной величины) в соответствии с кодом, поступающим на входы программатора 26 с выходов счетчика 2, подключенных к второй группе первых входов блока 1 2 управления. В последнем случае имеется возможность измерения задЕржки распространения сигнала в контролируемом элементе 6, так как величина граничного значения задержки может уменьшаться от одного цикла получения сигнатуры к другому до тех пор, пока с анализатора 11 неисправ 1562864 12ности на второй вход блока 12 (напервый вход элемента ИПЙ. 7) не придет,результат "Брак. При этом кодиЗмеренной величины задержки высвечивается индикатором 28,Возможность подключения входовпрограмматора 26 задержки (второйгруппы первых входов блока 12) к темж выходам счетчика 2, к которым под Окяючены адресные .входы мультиплексора,9 (в нашем примере разряды+ 1,1 + 2, , 3. + 1), позволяет осуществить контроль задержки по каждомувыходу элемента 6 в отдельности с за-.15. данием собственных значений граничного значения задержки, Если же подклю;чить .входч 1 программатора 26.к тем же.восходам счетчика 2, к которымподключены управляющие входы программируе Омых источников 13, 22 и 23 питаниянапример, к разрядам+ 1 + 2, . ++ 1 + 3,), то можно осуществитьконтроль задержки распространениясигнала элемента 6 с заданием граничнЬх значений задержки, зависимых отвеличины напряжения питания и .уровнейвкодных сигналов контролируемого элемента б,В процессе контроля (при различнЫх значениях питания и различныхуровнях входных сигналов) осуществляется также контроль тока пбтребления контролируемого логического элемента б, Для этого используется компаратор 15, сравнивающий величину тока, поступающего с датчика 14, с граничным значением, поступающим с второго выхода блока 17. задания граничНых уровней. Если ток, потребляемчпЪ фэлементом б, превысит граничное значение, с вчжода компаратора вчдаетсясигнал "Брак" на второй.информационНый вход анализатора 11, с выхода которого (как и в случае неравенствасигнатур) сигнал "Брак" вчдается наиндикацию, на выход устройства и (через элемент ИЛИ.27) на блокирующийВход счетчика 2, останавливая работуустройства, 5 О Во время контроля блок 8 нагрузокобеспечивает нагрузку выходов контролируемогологического элемента 6 до Йоминальной величины.Для повторногопуска устройства достаточно через формирователь 24 блока 12 управления осуществить сброссчетчика 2,Второй режим пркеняется для того,чтобы одновременно с Функциональнымконтролем обеспечить динамическийконтроль ИС (не ссдержащих несов 1 естимых входов) с повышенной точностью,В этом случае входы ИС подключаютсянепосредственно к выходам счетчика 2,а длительность импульса, формируемого. Формирователем .19, равна сумме гра ,ничного значения задержки распространения сигнала элемента б, задаваемогопрограмматором 26, (входящим в блок12), и постоянной задержки, равнойзадержке распространения сигналасчетчика 2, Таким образом исключает-ся разброс задержки распространениясигнала Формирователей 3,.13,пи погрешность контроля задержки распространения сигнала элемента 6 зависит только от разброса параметровсчетчика 2 и регистра 20,Чтобы обеспечить возможность контЧроля логических элементов (например,ИС), иь 1 еюи 1 их,как несовместимые таки совместиМые .входы необходимо подключить при помощи коммутатора 5 входы дешифратора 4 к,выходам счетчика2 (например, к двум младшим разрядам),несовместимые входы элемента б - квыходам дешифратора 4, а совместимыевходы - к выходам Формирователей логических уровней (например 3,3,3. 1),В остальном псдготовка к работе иработа устройства ничем не отличаются от первого режима работы при контроле ИС, не имеющих несовместимыхвходов, Единственное отличие в работе - неизменяющиеся уровни входнч 1 хсигналов на несовместимых входах,Чтобы обеспечить одновременно сфункционально-параметрическим контролем ИС, содержащих несовместимые входы, их динамический контроль с достаточной точностью; значения задержкираспространения сигнала дешифратора4 и формирователей 3 должны совпадать,Для.каждого типа логических элементов, имеющих несовместимые входы(например, триггеры, счетчики и т.д.),целесообразно изготовить сменный коммутатор. Если количество различных типов комбинационных ИС не содержащих несовместимых входов), подлежащих контролю, невелико, то для них также могут быть изготовлены сменные коммутаторы, В качестве сменного коммутатора может быть применена ответнаячасть многоконтактного разъема с перемычками.Если необходимо контролироватьмного различных типов комбинационныхИС с одинаковым числом вьводов, торекомендуется изготовить коммутатор,на котором при помощи переключателейвыводы ИС в зависимости от того, являются ли они входами или выходами,подключаются к выходам счетчика 2через формирователей 3 или непосредственноо) или входам регистра 20,В предлагаемом устройстве нарядус контролем функционирования при автоматически изменяющемся напряжениипитания контролем тока потребления иуровней выходного напряжения логических нуля и единицы логического элемента осуществляется контроль задержки распространения сигнала с уменьшенной погрешностью, 25Кроме того, .введение второго итретьего программируемых источниковпитания позволяет контролировать логические элементы при автоматическиизменяющихся уровнях входньг сигналов, что повышает достоверность параметрического контроля. 35 Формула изобретения Устройство для функционально- параметрического контроля логических элементов, содержащее генератор так товых импульсов, счетчик, формирователи логических уровней, подключенные информационными входами к выходам счетчика, первый коммутатор, соединенный. первыми входами с выходами счетчика, вторыми входами - с выхода.- ми формирователей логических уровней, входами-выходами - с клеммами для подключения выводов контролируемого логического элемента, дешифратор, соединенный входами с первыми выходами первого коммутатора, второй коммутатор, информационные и адресные вхо 50 55 Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно с функциональным контролем осуществить контроль основных статических и динамических параметров с уменьшенной погрешностью, в связи с чем существенно повышается достоверность контРоля. 40 ды которого соединены соответственнос вторыми и третьими выходами первого коммутатора, блок нагрузок, соединенный входами с четвертыми выходамипервого коммутатора, мультиплексор,подключенный адресными входами к третьим выходам первого коммутатора, аинформационными входами - к вторымвыходам первого коммутатора, сигнатурный анализатор, соединенный первыминформационным входом с выходом мультиплексора, а стартстопным входом -с пятым выходом первого коммутатора,анализатор неисправности, соединенныйпервыми информационными входами с выходами сигнатурного анализатора, блокуправления, соединенный первым, вторым и третьим выходами соответственно с установочным, блокирующим истробирующими входами анализатора неисправности, программируемый источникпитания, соединенный первым выходомс клеммой для подключения ьывода питания контролируемого логическогоэлемента, датчик тока потребления,первый компаратор, соединенный выходом с,вторым информационным входоманализатора неисправности, а первымвходом - с вторым выходом програьмируемого источника питания и черездатчик тока потребления - с общейшиной, второй компаратор, соединенныйвыходом с третьим информационнымвходом анализатора неисправности, а первыми информационными входами - с выходом второго коммутатора, блок задания .граничных уровней,.соединенньппервыми выходами с вторыми информационными входами .второго компаратора,и первый формирователь импульсов,соединенный выходом со стробирующимвходом второго компаратора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповьппения достоверности контроля, внего введены блок задания эталоннойсигнатуры, регистр и второй формирователь импульсов, информационные входы которого соединены с четвертымивыходами блока управления, а выход -с синхровходом регистра, соединенногоинформационными входами с четвертымивыходами первого коммутатора, а выходами - с информационными входамимультиплексора, вторые информационныевходы сигнатурного анализатора соединены с выходами блока задания эталонной сигнатуры, входы управления программируемого источника питания соеди15 б 2864 оставитель Е. Строкехред М. Ходанич. Редактор Л.ГратиллоЦятл ре Заказ 10 б 3 Тираж 558 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород гарина, 101иены с шестыми выходами первого коммутатора, соединенного третьими входами с выходами дешифратора, второйвход первого компаратора соединен свторым выходом блока задания граничных уровней, счетный вход счетчика,синхровход сигнатурного анализатораи установочные входы первого и второго формирователей импульсов подключень 1 к выходу генератора тактовых импульсов, установочный и блокирующийвходы счетчика соединены соответственно с первым и пятым выходами блокауправления, первые входы которогосоединены с седьмыми выходами первого коммутатора,2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в него введены второй и третий программируемыеиСточники питания, входы управлениякоторых соединены с.шестыми выходамипервого коммутатора, а выходы - соответственно с входами "Уровень нуля"и "Уровень единицы" формирователейлогических уровней,3 Устройство по п,1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем что блок,. управления содержит формирователь сигналаФсброса формирователь сигналов управления, программатор задержки, элемент ИЛИ и индикатор, соединенный входами с первыми входами блока, перваягруппа которых соединена с входами формирователя сигналов управления, а вторая группа - с входами программатора задержки, соединенного выходами с четвертыми выходами блока, второй вход которого соединен с первым входом элемента ИПИ, выход которого соединен с пятым выходом блока, а второй вход - с вторым .выходом блока и первым выходом формирователя сигналов Гуправления, вторые выходы которого 20 соединены с третьнмч выходами блокасоединенного первым вьиюдом с выходом формирователя сигнала сброса, вход ко торого соединен с третьим входом блока.