Устройство для автоматического контроля параметров интегральных схем

/2 5)5 0 0 3 ЮЫР 3 НГ АВТО РС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторскео свидетельство СССРЛЬ 951202, кл, 6 01 й 31/28, 1982.Авторское свидетельство СССР1 Ф 941912, кл. 6 01 й 31/26, 1980,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ(57) Изобретение относится к измерительнойтехнике, а именно к устройствам автоматичеИзобретение относится к измерительной . технике, а именно к устройствам автоматического контроля параметров интегральных стабилизаторов напряжения. Цель изобретения - повышение точности контроля и быстродействия за счет возможности преобразования малых приращений выходного информативного параметра в форму, удобную для измерения,На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2- структурная схема блока временных интервалов; на фиг, 3 - структурная схема преобразователя напряжения; на фиг. 4-5 - временные диаграммы.Устройство для автоматического контроля параметров интегральных схем (см. фиг. 1) содержит измерительный блок 1, блок 2 задания режима, блок 3 временных интервалов, преобразователь 4 напряжения, регулятор 5 вшодного напряжения, блок 6 цифрового упского контроля параметров интегральных стабилизаторов напряжения. Цель изобретения - повышение точности контроля и быстродейтвия устройства за счет возможности преобразования малых приращений выходного информативного параметра в форму, удобную для измерения - достигается тем, что устройство дополнительно содержит блок временных интервалов и преобразователь напряжения, выполнение которых приведенов описании изобретения, Устройство также содержит измерительный блок, блок задания режима, блок цифрового управления, регулятор выходного напряжения, компаратор, блок коммутации и клеммы для подключения выводов объекта контроля с соответствующими связями. 5 ил. равленея, компаратор 7, блок 8 коммутации и клеммы 9 для подключения выводов объекта д контроля с соответствующими связями, , ОБлок 3 временных интервалов (см. фиг. 2) содержит схему 10 совпадения, формирователь 11 сигнала готовности, деьиифратор 12 . О стробов, регистр 13 данных, регистр 14 адре- Фь са и выбора, формиователь 15 строба записи,3 дешифратор 16 адреса, дешифратор 17 выбо Ъь ра таймера, схему 18 синхронизации запуска, тактовый генератор 19, интегральные таймеры 20-23, группу входов 24 данных и управления, выходы 25 - 29 с соответствующимиевер связями. Преобразователь 4 напряжения содержит (см. фиг, 3) усилитель 30 выделения, выполненный на первом операционном усилителе 31 с резистором 32 в цепи обратной связи и сумматоре 33, запоминающий конденсатор 34, конденсатор компенсации 35, первый управляемый ключ 36, общую щину37, зарядный резистор 38, делитель 39 входного напряжения, второй управляемый ключ 40, делитель напряжения на резисторах 41, 42, повторитель 43 на втором операционном усилителе, конденсатор 44 автокоррекции, третий управляемый ключ 45, масштабирующий усилитель 46, выполненный на третьем операционном усилителе 47 и регистрах 48, 49, схему 50 пуска измерения, схему 51 выборки и хранения, входы 52, 53 и выходы.54, 55 с соответствующими связями.Устройство осуществляет контроль следующих типов интегральных стабилизаторов напряжения (ИСН):- однополярных с фиксированным выходным напряжением;- однополярных с регулируемым выходным напряжением;- двуполярных с фиксирванным выходным напряжением,Для каждого иэ этих типов ИСН возмо" жен контроль следующих параметров:- выходного напряжения Овы, - нестабильности по напряжению Ки; - нестабильности по току Ку,- тока потерь 1 п.Для ИСН с регулируемым выходным напряжением контроль перечисленных параметров возможен при любом заранее заданом выходном напряжении,Устройство для автоматического контроля параметров интегральных схем работает следующим образом.Контроль выходного напряжения Овц.Измерительный блок 1 по цепи "Выход 1" задает величину формируемого блоком 2 задания режима напряжения положительной полярности (см. фиг. 1). По синхронизирующему сигналу "1 пр. 1" это напряжение через блок 8 коммутации и клеммы 9 поступает на выводы контролируемого ИСН (на фиг. 1 не показан),По цепи "Выход 3" блок 1 задает величину напряжения, по которому блок 2 устанавливает требуемый ток нагрузки. По синхрониэирующему сигналу "1 пр, 3" этот ток нагрузки задается на выходе контролируемого ИСН. Одновременно напряжение с выхода контролируемого ИСН через клеммы 9 и блок 8 поступает по цепи Н в измерительный блок 1, где оно измеряется и сравнивается с допусковым значением.При контроле выходного напряжения Оаых ограничений по временным соотношениям нет, поэтому синхронизирующие сигналы "1 пр. 1", и "1 пр. 3" вырабатываются измерительным блоком 1.Контроль нестабильности по напряжению К,Блок 1 выставляет в блок 2 задания режима по шинам "Вход 1" и "Вход 3" инфор 5 мацию, определяющую величинуформируемых напряжения и тока, по шине"Вход 5" - информацию о величине второйсоставляющей ступенчатого напряжения.При контроле указанного параметра не 10 обходима жесткая привязка по временимежду формируемыми сигналами и измерителем. Кроме того, существует ограничениепо времени формирования второй составляющей ступенчатого напряжения,Временная диаграмма контроля нестабильности по напряжению Ки приведена нафиг. 4,Обеспечение требуемых временных соотношений осуществляется блоком 3 временных интервалов путем формированиясигналов синхронизации "1 пр, 1", "1 пр. 3" и"1 пр. 5" а также "Пуск Г. Длительность иначало формирования сигналов синхронизации может изменяться и задается блоком1 по цепям данных (ДАООН) и управления (СПАК 4; СД ВУ). Программированиеминимально требуемых длительностейобеспечивает повышение быстродействия30 устройства при высокой точности контроля.Блок 3 временных интервалов работаетв два этапа.Первый этап - программирование - осуществляется по цепям данных (ДАООН) 35 405055 и управления (СПАК 4; СД ВУ),Сначала адресуется один из интегральных таймеров 20-23. Информация по цепям ДАООН записывается в регистр 14 адреса и выбора. дешифрируется дешифратором 17 выбора. на выходе которого появляется один из сигналов ВМ 1+ВМ 4,Затем адресуется один иэ внутренних таймеров выбранного интегрального таймера.Инициализация каждого счетчика осуществляется занесением управляющего слова через регистр 14 адреса и выбора и дешифратор 16 адреса, Наряду с номером счетчика это слово задает запись или считывание содержимого, режим его работы, а также указывает на систему счисления (двоичную или двоично-десятичную),Вслед за управляющим словом в выбранный счетчик через регистр 13 данных поцепям РО-Р 7 заносится его начальное содержание. Запись информации осуществляется с помощью стробов "Строб 1", "Строб 2" и "Строб 3". формируемых дешифратором 12 стробов и формирователем 15 строба записи, 1649474Для синхронной работы с измерительным блоком 1 на этапе программированиячерез схему 10 совпадения и формирователь 11 сигнала готовности вырабатывается 5на выходе 25 блока 3 сигнал "гтп 4".Второй этап - выдачи управляющих сиг-налов "1 пр, 1". " п р. 3", "1 пр. 5" и "Пуск Г.Работа таймеров 20-23 осуществляетсяпо тактовым импульсам "То", формируемымтактовым генератором 19.Запуск осуществляется по сигналу запуска"Р", вырабатываемого схемой 18 синхронизации запуска. Для сохранения высокойточности измерения синхронизация схемы 18осуществляется частотой сети.Контроль начинается по приходу последнего байта информации в блок 3 (время0 на фиг. 4). Блок 3 формирует сигналы " пр,1" и "1 пр.3", по которым на выводы контролируемого ИСН задаются требуемые испытательные напряжения и ток,Через время, записанное ранее в блоке3 временных интервалов, последний выдаетсигнал "напр.5" (время 1 э на фиг. 4), по которому в блоке 2 происходит суммированиенапряжений, величины которых задаютсяпо цепям "Вход 1" и "Вход 5".(время М на фиг. 4) и "Ьр. 1", " пр. 3" (времяв на фиг. 4). В результате устройство формирует входное воздействие, которое поступает через клеммы 9 на входы контролируемогоИСН в виде ступенчатого напряжения,На выходе контролируемого ИСН появляется. выходное напряжение, определяе мое параметрами ИСН, В момент подачи на вход ИСН дестабилизирующего воздейст- . вия на выходе ИСН напряжение изменяется , на величину О (см, фиг. 4), Это напряжение черезклеммы 9 иблок 8 коммутациипоцепи 45 "Вход Ь " поступает в преобразователь 4 напряжения (см.фиг. 1).Преобразователь 4 напряжения осуществляет выделение малых приращений выходного напряжения контролируемого ИСНна фоне относительно большого абсолютного значения выходного напряжения и преобразование с высокой точностью малыхприращений в напряжение, удобное для.измерения. Это позволяет повысить точностьконтроля интегральных стабилизаторов напряжения,Преобразователь 4 работает-следующим образом,До момента времени тг (см. фиг, 4) ключ:.40 замкнут на общую шину 37. Конденсатор34 заряжается до напряжения ОеыхТак как неинвертирующий вход усилителя 31 через ключ 40 также соединен собщей шиной 37, то на его выходе должноприсутствовать нулевое напряжение. В реальных операционных усилителях на выходевсегда присутствует небольшое паразитноенапряжение, Для компенсации этого напряжения с целью достижения высокой точностипреобразования применена схема компенсации. В случае, когда выходное напряжениеусилителя 31 не равно нулю, операционныйусилитель 47 через замкнутый ключ 45 заряжает конденсатор 44 автокоррекции до напряжения, при котором выходное напряжениеповторителя 43 через делитель на резисторах 41 и 42 и сумматор 33, приложенное кинвертирующему входу усилителя 31, компенсирует отсутствие нулевого напряженияна его выходе. Таким образом на выходереального усилителя.31 поддерживается нулевой уровень,В момент времени т 2, непосредственнопредшествующий подаче дистабилиэирующего напряжения на контролируемый ИСНи задаваемый блоком 3, на вход 53 преобразователя поступает сигнал "Пуск СПо этомусигналу схема 50 пуска измерения формирует сигнал "Вкл. 1", размыкающий контактыключей 36, 40, 45, подготавливая преобразователь к измерению.Напряжение на конденсаторе 44 за время измерения не изменяется, ввиду оченьмалого входного тока повторителя 43 и постоянной времени разряда, значительнобольшей времени измерения, Для обеспечения высокой точности выделения малыхприращений напряжения, необходимо учитывать даже малое изменение напряженияна конденсаторе 34 эа счет его самораэрядаи разряда через высокоомный вход усилителя 31, Для компенсации саморазряда и разряда конденсатора 34 использована схема,в которой медленно заряжается конденсатор 35, причем скорость разряда выбираетсярезистором 38 такой, чтобы компенсироватьуказанные рязряды.В момент времени тз на вход 52 преобразователя поступает напряжение Овых+ Ь Ос выхода контролируемого ИСН в ответ надестабилизирующее входное воздействие.Таким образом на левой (по схеме фиг. 3)обкладке конденсатора 34 напряжение становится равным Ов+ ЬО, а на правой - Л О,Напряжение Л О, выделенное и усиленноеусилителем 31, поступает с его выхода на10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вход схемы 51 выборки и хранения. По завершению переходных, процессов схема 50 пуска измерения формирует сигнал "Вкл, 2" в момент времени 1 вкл. 2 (см, фиг, 4). Схема 51 выборки и хранения переходит в режиме хранения на время, достаточное для измерения приращения напряжения, выделенного и усиленного ранее, медленно действующим измерителем, Напряжение с выхода 55 преобразователя 4 поступает по цепи "Выход Л" в блок 8 коммутации для дальнейшего измерения измерительным блоком 1 по сигналу "Пуск 0", формируемому схемой 50 (см, фиг, 3). Измерительный блок 1 измеряет полученное напряжение и преобразует его в величину нестабильности по напряжению К,Контроль нестабильности по току Ку.Процессы задания воздействий на контролируемый ИСН и измерения аналогичны описанному выше при измерении нестабильности по напряжению К,Отличие состоит в том, что при измерении Ку напряжение, прикладываемое с выхода блока 2 задания режима через блок 8 коммутации и клеммы 9 к входу ИСН, не изменяется, При контроле указанного параметра изменяется ток на выходе контролируемого ИСН, что приводит к изменению напряжения на выходе ИСН, Формы выходного напряжения и тока показаны на фиг. 5,Численное значение тока 1 вх 3 задается блоком 1 по цепи "Вход 3" по сигналу синхронизации "1 пр. 3" и формируется блоком 2 задания режима. Численное значение токавых 5 задается блоком 1 по цепи "Вход 5" по сигналу синхронизации "1 пр 5" (см. фиг, 1),Контроль тока потерь 1 пВеличина испытательного напряжения задается блоком 1 по цепи "Вход 1", С выхода блока 2 зто напряжение по сигналу синхронизации "пр. 1" прикладывается к входу контролируемого ИСН через блок 8 коммутации и клеммы 9 (см. фиг. 1), Ток потерь п(ток ненагруженнощ ИСН) контролируется путем измерения падения напряжения на образцовом резисторе йьр., включаемом последовательно с входом контролируемого ИСН. Этот образцовый резистор расположен в блоке 2 (на фиг. 1 не показан),Падение напряжения на йобр по цепям Ь и Н поступает в измерительный блок 1 (см. фиг, 1), где измеряется и сравнивается с допустимым,Контроль параметров ИСН с регулируемым выходным напряжением.Процесс контроля параметров регулируемых ИСН не отличается от описанного выше за исключением того, что перед контролем параметра устанавливается требуемое напряжение на выходе контролируемого ИСН.При контроле Ки и Ку регулируемых ИСНпроцесс регулирования выходного напряжения производится следующим образом.По сигналу синхронизации "Ьр, 1" блок2 формирует напряжение, величина которого задается блоком 1 по цепи "Вход 1", Это напряжение прикладывается к входу контролируемого ИСН через блок 8 коммутации и клеммы 9, Напряжение с выхода контролируемого ИСН через клеммы 9 поступаетна входы регулятора 5 выходного напряжения и компаратор 7,По сигналу "Пуск РЭН" с блока 1 срабатывает компаратор 7, который вырабатывает сигнал "+1" или сигнал " - 1" в зависимости от того, выше или ниже выходное напряжение контролируемого ИСН при сравнении с требуемым,По сигналу "+1" или "-1" блок 6 цифрового управления начинает изменять состояние выходного кода в сторону уменьшения или увеличения. Цифровой код по цепям управления регулятором (Р 1 - Р 12) поступает в регулятор 5 выходного напряжения,Регулятор 5 в соответствии с принятым цифровым кодом через клеммы 9 изменяет выходное напряжение контролируемого ИСН. Это происходит до тех пор, пока выходное напряжение контролируемого ИСН не сравняется с напряжением уставки, задаваемым блоком 1 по цепи "Вых. ЦАП" в компаратор 7, При совпадени сравниваемых напряжений компаратор 7 прекращает формирование сигнала по цепи "+1" или "-1", фиксируя тем самым установление требуемого напряжения на выходе контролируемого ИСН (на фиг. 1 не показан),Контроль параметров двухполярных ИСН,Процесс контроля параметров двухполярных ИСН не отличается от описанноговыше, эа исключением того, что все параметры измеряются по каждому из двух входое ("+" и "-") и двух выходов ("+" и "-"):Испытательное напряжение на входе"+" контролируемого ИСН формируется блоком 2 путем задания блоком 1 соответствующего напряжения по цепи "Вход 1".Испытательное напряжение на входе"-"- соответственно по цепи "Вход 2".Ток положительного и отрицательноговыходов контролируемого ИСН задаетсяблоком 1 соответственно по цепям "Вход 3"и "Вход 4". Выбор выводов контролируемого ИСН осуществляется блоком 8 коммутации (см. фиг, 1), 1049474Формула изобретения Устройство для автоматического контроля параметров интегральных схем, содержащее измерительный блок, блок задания режима, блок цифрового управления, компаратор, регулятор выходного напряжения, блок коммутации и клеммы для подключения выводов контролируемой интегральной схемы, отлича ющееся тем,что,сцелью повышения точности и быстродействия, устройство дополнительно содержит блок временных интервалов, включающий четыре интегральных таймера, выходы первого, второго и третьего из которых образуют группу выходов синхронизации блока временных интервалов, выход четвертого интегральноготаймера является выходом сигнала пуска блока временных интервалов, формирователь сигнала готовности, выход которого является выходом готовности блока временных интервалов, тактовый генератор, соединенный выходом с тактовым входом первого интегрального таймера, схему синхронизации запуска, соединенную выходом с входом запуска первого интегрального таймера, схему совпадения, соединенную выходом с входом формирователя сигнала готовности и входом схемы синхронизации запуска, формирователь строба записи, соединенный с входом записи первого, второго, третьего и четвертого интегральных таймеров, дешифратор адреса, группа выходов которого соединена с группами адресных входов первого, второго, третьего и четвертого интегральных таймеров, дешифратор выбора таймера, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с входами выбора соответственно первого, второго, третьего и четвертого интегральных таймеров, регистр данных, группа выходов которого соединена с группами входов режима первого, второго, третьего и четвертого интегральных таймеров. регистр адреса и выбора соединенный группой адресных выходов с дешифратором адреса, группой выходов выбора таймера с дешифратором выбора таймера, дешифратор стробов, соединенный выходами первого и второго стробирующих сигналов, с регистром данных, выходом третьего стробирующего сигнала - с формирователем строба записи. группа управляющих входов схемы совпадения и группа входов данных регистра данных, регистра адреса и выбора и дешифратор стробов образуют группу входов данных и управления блока временных интервалов, преобразователь напряжения, включающий, усилитель выделения, выполненный на первом операционном усилителе с резистором в цепи обратной связи и сумматоре, выход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через запоминающий кон денсатор соединен с входом преобразователя,первый вход сумматора соединен через конденсатор компенсации и первый управляемый ключ с общей шиной и через зарядный резистор с делителем входного напряжения, подключенным к входу преобразователя напряжения и к общей шине, к которой подключен через второй управляемый ключ неинвертирующий вход усилителя, второй вхоД сумматора соединен с общей точкой де лителя напряжения, выполненного на резисторах, первый из которых соединен с общей шиной, второй - с входом повторителя, выполненного на втором операционном усилителе, неинвертирующий вход которого подключен через конденсатор автокоррекции к общей шине и через третий управляемый ключ - к выходу масштабирующего усилителя, выполненного на третьем операционном 25 усилителе и резисторах выбора масштаба, схему выборки и хранения, первый вход которой соединен с выходом первого операционного усилителя и неинвертирующим входом третье о операционного усилителя, схему пуска измерения, вход которой является входом пуска преобразователя напряжения, выход схемы выборки и хранения и выход схемы пуска образуют группу выходов преобразователя, выход схемы пуска измерения соединен с уп равляющими входами первого, второго итретьего ключей, второй выход - с управляющим входом схемы выборки и хранения, при этом измерительный блок первой группой выходов соединен с группой входов амплитуд О ных установок блока задания режима, второйгруппой выходов - с группой входов данных и управления блока временных интервалов, третьей группой выходов - с группой входов пуска компаратора, четвертой группой выхо дов - с группой входов управления коммутацией блока коммутации, первый вход измерительного блока соединен с выходом .сигнала готовности блока временных интервалов, соединенного выходом сигнала пуска 50 с первыми входами преобразователя напряжения и блока коммутации, второй вход измерительного блока соединен с выходом сигнала конца регулировки компаратора. блок задания режима группой входов синхронизации сое динен с группой выходов блока временныхинтервалов и пятой группой выходов измерительного блока. группа входов которого соединена с группой измерительных выходов блока коммутации, группа входов преобразо 1649474 12вания которого соединена с группой выходов преобразователя напряжения, второй вход которого соединен с выходом блока коммутации, соединенного первой группой входов и первой группой выходов с клеммами для подключения выводов контролируемой интегральной схемы, первый и второй входы которых соединены с первым и вто.рым выходами регулятора выходного напряжения, группа входов которого соединена с группой выходов управления регулятором блока цифрового управления, соединенного группой входов и группой выходов с компаратором, вход которого соединен с третьим 5 выходом регулятора выходного напряжения ивыходом клемм для подключения выводов контролируемой интегральной схемы, блок коммутации второй группой входов и второй группой выходов соединен с блоком зэда ния режима.1649474 Составитель Е.СтроканьРедактор Г.Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши иям при ГКНТ ССС но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 оизво астрНею каз 1869 ВНИИПИ Госуд Тираж 442твенного комитета по из113035, Москва, Ж. Р Подписнретениям и откр щская наО., 4/5