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Anordnung zum Prüfen der Umschaltezeiten von elektronischen Schalteinrichtungen
auf Halbleiterbasis Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Feststellung,
ob die Umschaltezeit einer Schalteinrichtung auf Halbleiterbasis, also die Zeit,
die verstreicht, bis die elektronische Schalteinrichtung von einem Betriebszustand
in den anderen Betriebszustand übergegangen ist, innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne
liegt.
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Obwohl sich die nachfolgende Beschreibung im wesentlichen auf die
Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung beschränkt, die zur Prüfung der
den Transistoren jeweils eigentümlichen Umschlngszeiten dient, d. h. auf die Prüfung
derjenigen Zeitspannen, in der die jeweils geprüften Transistoren von einem bestimmten
Leitfähigkeitszustand auf einen anderen Leitfähigkeitszustand übergehen, ist die
vorliegende Erfindung doch nicht auf diese Art von Prüfeinrichtungen beschränkt,
sondern sie kann ebensogut dazu verwendet werden, andere elektronische Schalteinrichtungen
zu prüfen, bei denen der Wechsel bzw. der Übergang von einem Zustand der Leitfähigkeit
in einen anderen Zustand der Leitfähigkeit eine bestimmte, dem jeweiligen Schaltelement
eigentlimliche Zeitspanne in Anspruch nimmt.
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Da von den mit elektronischen Schaltelementen ausgerüsteten Maschinen
eine immer schnellere Arbeitsweise gefordert wird, ist es sehr wesentlich, festzustellen,
ob die einzelnen Bauteile der Maschine überhaupt noch fähig sind, die jeweils geforderten
hohen Schaltgeschwindigkeiten zu gewährleisten. Es ist bekannt, daß gerade Transistoren,
die in großer Zahl in vielen elektronischen Maschinen gebraucht werden, bestimmte
ihnen eigentümliche charakteristische Eigenschaften besitzen, von denen mit die
wichtigste die ist, daß der Transistor, wenn er sein Schaltverhalten zwischen verschiedenen
Stufen der Leitfähigkeit wechselt, hierzu eine ganz bestimmte Übergangszeit benötigt.
Wenn beispielsweise ein Transistor in einem Schaltgerät verwendet wird und auf ein
Steuersignal ansprechen soll, das lediglich eine Dauer von einer Mikrosekunde besitzt,
so ist es sehr wesentlich, daß die Umschlagszeit oder Verzögerungszeit des Transistors
das 1 Mikrosekunde dauernde Steuersignal nur zu einem geringen Teil ausfüllt. Da
die Frequenz der Steuersignale immer mehr vergrößert und die zwischen den einzelnen
Steuersignalen verstreichende Zeit zur Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit der einzelnen
Maschinen immer mehr verkleinert wird, muß auch die Umschlagszeit der Transistoren
verkleinert werden.
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Wenn von den einzelnen mit elektronischen Schaltelementen ausgerüsteten
Geräte und Vorrichtungen eine ganz bestimmte Arbeitsgeschwindigkeit verlangt
wird,
so ist es erforderlich, daß auch die Umschlagszeiten der einzelnen Transistoren,
die in diesem Gerät oder dieser Vorrichtung eingebaut werden sollen, innerhalb ganz
bestimmter vorgegebener Grenzen liegen. Bei Schalttransistoren, die zwischen einem
geöffneten und einem geschlossenen Zustand unterscheiden, ist es notwendig, die
Zeitspanne zu kennen, die der Transistor benötigt, um von seinem leitenden Zustand
in den nichtleitenden Zustand überzugehen, ebenso auch wie die Kenntnis der Rückfallzeit,
d. h. derjenigen Zeitspanne, die der Transistor benötigt, um aus seinem nichtleitenden
Zustand in seinen leitenden Zustand wieder überzugehen, und zwar infolge eines dieses
Umfallen des Transistors von einem in den anderen Zustand bewirkenden Steuersignals.
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Selbstverständlich kann die Umschlagszeit auch diejenige Zeitspanne
darstellen, die der Transistor benötigt, um von einem Zustand geringer Leitfähigkeit
in einen Zustand höherer Leitfähigkeit überzugehen, und umgekehrt. Es sind bereits
Geräte bekannt, bei denen an die Umschlagszeit von Transistoren so hohe Anforderungen
gestellt werden, daß derartige Transistoren Umschlagszeiten in der Größenordnung
von einigen Millimikrosekunden, d. h., in anderer Bezeichnung, von einigen Nanosekunden
höchstens besitzen können. Eine Prüfeinrichtung für Transistoren, um die Umschlagezeiten
dieser Transistoren festzustellen, muß es also erlauben, auch so geringe Umschlagszeiten
und Zeitspannen zu messen. Die Prüfung von
Transistoren hinsichtlich
ihrer Umschlagszeiten ist infolgedessen eine Aufgabe der Zeitmessung, und wenn diese
Messung durch visuelle Wahrnelimung irgendeiner Anzeige stattfindet, beispielsweise
durch Betrachtung des Verlaufs eines Signals auf dem Schirm eines Oszilloskops,
so ist diese Messung sehr stark der menschlichen Unzulänglichkeit unterworfen. Die
Aufgabe, Umschaltezeiten von Transistoren zu messen, wird noch dadurch erschwert,
daß die Umschaltezeit unterschiedliche Werte annimmt, je nachdem, in welchen Leitfähigkeitszustand
der Transistor ausgehend von einem bestimmten Leitfähigkeitszustand übergehen soll.
Dies trifft sowohl für den Fall zu, daß ein Transistor von einem Zustand geringer
Leitfähigkeit in einen Zustand größerer Leitfähigkeit übergeht, als auch umgekehrt
für den Übergang von einem Zustand höherer Leitfähigkeit in einen Zustand niederer
Leitfähigkeit. Die Erfindung erlaubt es jedoch, einen Transistor und andere elektronische
Schalteinrichtungen unter den verschiedensten Betriebsbedingungen zu prüfen, wobei
jeweils eine Anzeige dahingehend erfolgt, ob die Schaltzeit des Transistors oder
des anderen elektronischen Schaltgerätes innerhalb vorgegebener Grenzen liegt.
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Dabei ermöglicht die Erfindung nicht allein eine Prüfung des Schaltverhaltens
elektronischer Geräte in einer sehr genauen Weise, sondern der ganze Meßvorgang
ist in hohem Maße völlig unabhängig von Bedienungsfehlern. Außerdem kann die Prüfeinrichtung
durch einfache Umschaltemaßnahmen zur Messung der verschiedensten Zeitverzögerungen
geeignet gemacht werden und errnöglicht außerdem die Messung von Verzögerungszeiten,
die entstehen, wenn die einzelnen elektronischen Schaltelemente zwischen den verschiedensten
Leitfähigkeitszuständen wechseln.
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Dies erreicht die Erfindung durch eine Anordnung zum Feststellen,
ob die für eine elektronische Einrichtung zum Umschalten von einem zu einem anderen
Arbeitszustand erforderliche Zeitspanne innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne
liegt, in welcher die elektronische Einrichtung periodisch durch einen Impuls zur
Umschaltung ihres Arbeitszustandes gesteuert wird, welche dadurch gekennzeichnet
ist, daß mehrere Verzögerungselemente hintereinandergeschaltet sind, welche unter
dem Einfluß eines Anreizimpulses aufeinanderfolgende Taktimpulse erzeugen, von denen
einer die zu prüfende elektronische Einrichtung zur Umschaltung ihres Arbeitszustandes
steuert, ein weiterer einen Prüfkreis am Ende der vorbestimmten Zeitspanne sperrt
und ein anderer durch einen Rückkopplungskreis auf den Eingang des ersten Verzögerungselementes
rückgekoppelt ist, so daß die unter dem Einfluß eines Anreizimpulses erzeugte Folge
von Taktimpulsen und damit die Prüfung der elektronischen Einrichtung ständig wiederholt
wird.
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Bei einer Ausführung der Erfindung, die später noch im einzelnen
beschrieben wird, wird mit Hilfe einer Zeitkette eine Grundfrequenz erzeugt, die
eine Vielzahl elektrischer Zeitimpulse liefert, die in einem ganz bestimmten Abstand
voneinander getrennt sind.
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Diese Zeitsignale haben die Form vorn Impulsen, die eine Anstiegs-
und Abstiegsfianke besitzen und die dadurch die einzelnen Zeitverhältnisse bestimmen.
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Ein der Zeitschaltkette entnommenes Zeitsignal wird an die zu prüfende
Einrichtung geschaltet, um in die-5er den Übergang von einem ersten Zustand der
Leitfähigkeit auf einen anderen Zustand der Leitfähigkeit
zu bewirken. Mit Hilfe
eines Stromkreises wird das Arbeitsverhalten des zu prüfenden Gerätes überwacht
und mit diesem Stromkreis festgestellt, zu welchem Zeitpunkt das zu prüfende Gerät
unter Wirkung des Steuersignals den bestimmten Zustand seiner Leitfähigkeit erreicht.
Wenn nun dieser bestimmte andere Zustand in der Leitfähigkeit des zu prüfenden Gerätes
festgestellt wird, wird ein Ausgangssignal durch diesen Überwachungsstrornkreis
erzeugt, um damit anzuzeigen, daß das zu prüfende Gerät den bestimmten anderen Schaltzustand
eingenommen hat.
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Mit Hilfe eines anderen der Zeitschaltkette entnommenen Signals, das
einen bestimmten zeitlichen Abstand zu dem erstgenannten Signal besitzt, wird verhindert,
daß durch den Prüfstromkreis ein Signal erzeugt wird, wenn der andere Zustand der
Leitfähigkeit des zu prüfenden Gerätes noch nicht erreicht sein sollte. Zusätzlich
zu den vorhergehenden Zeitimpulsen wird dem zu prüfenden Gerät dann ein weiterer
Zeitimpuls zugeführt, der dieses Gerät wieder in seinen ursprünglichen Schaltzustand
zurückbringt. Mit Hilfe des Überwachungsstromkreises wird dann festgestellt, ob
und wann das zu prüfende Gerät den ursprünglichen Leitfähigkeitszustand wieder einnimmt
und beim Erreichen dieses Zustandes ein weiteres Ausgangssignal erzeugt. Ein viertes
Zeitsignal, das eine bestimmte Zeitspanne nach der Aussendung dieses Rücksteuersignals
folgt, sperrt den tSberwachungsstromkreis und verhindert ihn an der Bildung dieses
besagten letzten Ausgangssignals, falls das zu prüfende Gerät seinen ursprünglichen
Schaltzustand noch nicht eingenommen haben sollte.
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Ein wesentliches Beispiel für die Anwendung der vorbeschriebenen
Prüfeinrichtung ist die Prüfung von Transistoren hinsichtlich des zeitlichen Ablaufs
ihres jeweiligen Schaltverhaltens, wenn sie vom gesperrten in den geöffneten Zustand
übergehen. Bei diesen Transistoren wird ein erster Zeitimpuls an ihre jeweilige
Steuerelektrode angelegt und dadurch der betreffende Transistor von dem geöffneten
in den gesperrten Zustand oder umgekehrt übergeführt. Mit Hilfe eines zweiten Zeitimpulses
erfolge dann die Rückführung in den nichtgesperrten bzw. gesperrten Zustand. Der
Überwachungsstromkreis, der mit einer anderen Elektrode des Transistors gekoppelt
ist, erzeugt ein erstes Ausgangssignal, wenn der Transistor den Zustand größerer
Leitfähigkeit in Abhängigkeit von dem ersten Zeitsignal erreicht, während ein zweites
Ausgangssignal dann erzeugt wird, wenn der Transistor in seinen nichtleitenden Zustand
oder in den Zustand geringerer Leitfähigkeit übergeht, und zwar wiederum in Abhängigkeit
zu dem zweiten Zeitimpuls. Ein der Zeitschaltkette entnommener dritter Zeitimpuls
wird dem Überwachungsstromkreis zugeführt, und zwar in der zwischen dem ersten und
dem zweiten Zeitimpuls liegenden Zeitspanne. Dieser Zeitimpuls hat die Aufgabe,
die Erzeugung des besagten ersten Ausgangssignals zu verhindern, falls die Erzeugung
dieses zweiten Ausgangssignals nicht in der Zeitspanne stattfindet, die bis zum
Eintreffen dieses dritten Zeitimpulses verstreicht. In gleicher Weise wird ein vierter
Zeitimpuls an den Überwachungsstromkreis angeschaltet und verhindert die Erzeugung
des zweiten Ausgangssignals, wenn bis zu diesem Zeitpunkt das Ausgangssignal noch
nicht in Erscheinung getreten ist. Auf diese Weise werden mit Hilfe eines Prüfungsvorganges
beide Umschlagszeiten von Transistoren hinsichtlich ihrer zeitlichen Grenzen
geprüft,
und zwar sowohl diejenige Zeitspanne, die vergeht, bis der Transistor von einem
Zustand geringerer Leitfähigkeit in einen Zustand größerer Leitfähigkeit übergegangen
ist, als auch die Zeitspanne, die zur Umkehrung des besagten Vorganges notwendig
ist. Zusätzlich zu der vorbeschriebenen Arbeitsweise kann man noch einen weiteren,
fünften Zeitimpuls an die zu prüfende Einrichtung anschalten, wobei dieser fünfte
Zeitimpuls zwischen dem erwähnten dritten und zweiten Zeitimpuls liegt. Dieser fünfte
Zeitimpuls hat die Aufgabe, den Transistor bereits vor Erreichen des endgültigen
Zustandes der seinem Betriebsverhalten entsprechenden Leitfähigkeit wieder zurückzuschalten,
um damit die Möglichkeit zu geben, die Schaltzeit des Transistors auch dann zu messen,
wenn der Übergang von dem Zustand einer noch nicht maximalen Leitfähigkeit in einen
Zustand geringerer Leitfähigkeit stattfindet. Die durch den Überwachungsstromkreis
erzeugten Ausgangssignale können sowohl dazu dienen, um anzuzeigen, ob die Umschlagszeit
des zu messenden Gerätes innerhalb vorgegebener Grenzen liegt, als auch dazu, die
Zeitspanne zu bestimmen, in der das Umschalten der Geräte erfolgt. Außerdem kann
die Prüfeinrichtung noch mit einem weiteren Stromkreis ausgerüstet werden, durch
den es möglich ist, dann, wenn nicht alle Ausgangssignale erzeugt werden, ein Signal
einzuschalten, das einmal anzeigt, ob der Transistor über die einzelnen Sollwerte
hinausgehende Schaltzeiten besitzt oder ob der Transistor als solcher selbst beschädigt
ist. Es ist auch möglich, den Durchlauf der Zeitkette zu variieren, und zwar in
der Weise, daß ein Transistor mehrmals mit immer höherer Schaltgeschwindigkeit geprüft
wird. Dadurch können weitere Besonderheiten der Transistoren herausgelesen werden,
so daß die Prüfung der Vorrichtung bzw. des Transistors vollkommener wird. Bei einer
Ausführungsform der Erfindung werden die einzelnen Resultate der wiederholt vorgenommenen
Prüfung eines Gerätes integriert und auf diese Weise eine Anzeige geschaffen, die
durch den Beobachter abgelesen werden kann. Da diese Anzeige im Verhältnis zur Geschwindigkeit
der Durchführung der einzelnen Prüfungsvorgänge sehr träge ist, nimmt sie gelegentliche
Falschanzeigen gar nicht auf und gibt nur dann eine Anzeige, wenn das zu prüfende
Gerät bei einer Vielzahl der nacheinander folgenden einzelnen Prüfvorgänge ein unrichtiges
Schaltverhalten aufgewiesen hat. Will man aber eine Anzeige auch dann bereits erreichen,
wenn ein Gerät innerhalb eines Zyklus von mehreren Prüfvorgängen nur einmal ein
falsches Schaltverhalten aufgewiesen hat, so kann man bestimmte Schaltmittel vorsehen,
die beim Auftreten eines Fehlers innerhalb des wiederholten Prüfzyklus anhalten
und damit anzeigen, daß nach bestimmten Prüfvorgängen das betreffende Gerät ein
Schaltverhalten zeigt, das nicht mehr unter die vorgegebenen bzw. vorgeschriebenen
Bedingungen fällt.
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Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch
die nachfolgende Beschreibung im einzelnen erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug
genommen ist. In dieser stellt dar F i g. 1 eine Ausführungsform der Erfindung im
Blockschaltbild, Fig.2 ein Impulsdiagramm für den Ablauf der einzelnen Zeitimpulse,
die in der Prüfeinrichtung verwendet bzw. erzeugt werden, F i g. 3 ein Schaltschema
der Erfindung,
F i g. 3 a eine Fortsetzung des in F i g. 3 dargestellten Schaltbildes.
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In dem Blockschaltbild der F i g. 1 dient die aus den einzelnen Verzögerungsgliedern
10, 12 und 14 gebildete Zeitschaltkette DI zusammen mit der Verzögerungsleitung
16 zur Bildung der den zeitlichen Ablauf jedes Prüfvorganges bestimmenden Zeitimpulse.
Ein dem ersten Zeitglied 10 innerhalb der Kette zugeführtes Steuersignal gelangt
nacheinander durch die anderen Zeitglieder 12 und 14 und anschließend in die Verzögerungsleitung
16. Über die Leitung 18 ist der Ausgang der Verzögerungsleitung 16 mit dem Eingang
der Schaltkette verbunden, so daß jedes Zeitsignal, das die einzelnen Stufen der
Zeitkette und die Verzögerungsleitung 16 durchlaufen hat, über die Leitung 18 zu
dem Eingang des Schaltgliedes 10 zurückgeführt wird und erneut die Zeitkette durchläuft.
Eine Bezugnahme auf die F i g.2, die die einzelnen Zeitimpulse hinsichtlich ihres
zeitlichen Auftretens wiedergibt, erleichtert das Verständnis der Erfindung. Aus
einer nicht dargestellten Impulsquelle wird ein einziger Eingangsimpuls an die Klemme
20 angelegt. Die F i g. 2 zeigt nun, wie aus diesem Impuls die verschiedenen Zeitimpulse
mit Hilfe der Verzögerungsvorrichtung, bestehend aus den Einrichtungen 10, 12, 14
und 16, abgeleitet werden. Der zeitliche Ablauf schreitet in F i g. 2 von links
nach rechts, so daß das jeweils linke Ende jedes Impulses die Anstiegsfianke und
das rechte Ende jedes Impulses die Abstiegsflanke darstellt. Die einzelnen Verzögerungsglieder
10, 12 und 14 der Zeitschaltvorrichtung bestimmen einmal den zeitlichen Einsatz
der einzelnen Steuerbefehle und bewirken außerdem eine Verstärkung dieser Impulse
sowie eine Impulsformung, so daß der Einsatz und die Beendigung der einzelnen Impulse
innerhalb ganz genauer Zeitabschnitte fällt. Es sei noch bemerkt, daß die in Fig.
2 dargestellten Impulse lediglich ihren zeitlichen Abstand gegeneinander darstellen
sollen und daß die dargestellte Art von Impulsen für die Durchführung des jeweiligen
Prüfvorganges nicht entscheidend ist. Die Anstiegsflanke des der Eingangsklemme
20 zugeführten einzigen Impulses erscheint nach entsprechendem Durchlauf durch die
Stufen 10 und 12 der Zeitkette am Ausgang des Verzögerungsgliedes 12, und zwar auf
der Leitung 22 zu einem mit T0 bezeichneten Zeitpunkt. Dieser Impuls, der in F i
g. 2 mit B bezeichnet ist, wird dem Eingang eines Steuerstromkreises 24 zugeführt.
Außerdem wird dieser Impuls weiter verzögert und invertiert durch die Vorrichtungl4
in die Verzögerungsleitung 16 gegeben. Der Abgriff 26 ist längs der Verzögerungsleitung
variabel und überträgt diesen verzögerten und invertierten Impuls, der in F i g.
2 mit B bezeichnet ist zum Zeitpunkt T1 zum Trigger 28. Der in F i g. 2 mit C bezeichnete
und zum Zeitpunkt T2 einsetzende Impuls wird dem Steuerstromkreis 24 über die Leitung
30 zugeführt, die ebenfalls an einen verschiebbaren Abgriff der Verzögerungsleitung
16 angeschlossen ist. In einem Zeitpunkt T3 findet die Beendigung des in F i g.
2 mit A bezeichneten Impulses statt. Das nächste, für die Durchführung des Prüfvorganges
wesentliche zeitliche Ereignis ist die Beendigung des in Fig. 2D dargestellten Impulses.
Dieser Impuls ist anders polarisiert als die einander im wesentlichen entsprechenden
Impulse der Fig. 2B und 2C. Die Beendigung dieses zweiten Impulses der Fig. 2D findet
zum Zeitpunkt T statt. An der Verzögerungsleitung
16 ist noch ein
dritter veränderbarer Abgriff vorhanden, der zu der Leitung 32 führt. Über diese
wird ein Impuls dem Trigger 34 zugeführt. Hat der erste Steuerimpuls die einzelnen
Verzögerungs- und Invertierstufen 10, 12 und 14 sowie die Verzögerungsleitung 16
durchlaufen, so gelangt er über die Leitung 18 wieder zum Eingang der Verzögerungs-und
Invertierstufe 10, und wenn er auch diese Stufe durchlaufen hat, gelangt er zum
Zeitpunkt T55 wie dies in der Fig. 2E dargestellt ist, über die Leitung 36 zum Flip-Flop
38 und zum ein umgekehrtes Schaltverhalten aufweisenden Flip-Flop 40. Wenn auch
die zeitliche Aufeinanderfolge der einzelnen Steuerimpulse in der eben beschriebenen
Weise erfolgt, so können sich doch noch bestimmte Zeitverzögerungen einstellen,
die ihrerseits wieder bestimmte Zeitverzögerungen in den einzelnen Schaltvorgängen
auslösen, die durch diese Zeitsignale gesteuert werden Da sich aber dadurch lediglich
das Verhältnis zwischen allen Signalen ändert, wird dadurch die Genauigkeit des
jeweiligen Meßvorganges nicht gestört. Es sei auch noch darauf hingewiesen, daß
die in F i g. 2 dargestellte Polarität der einzelnen Impulse auch gewechselt werden
kann, da es in diesem Fall lediglich notwendig ist, eine einfache Inversion der
einzelnen Impulse vorzunehmen, durch die das zeitliche Verhältnis zwischen den einzelnen
Impulsen nicht gestört wird.
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Wenn auch die nachfolgende Beschreibung eines Prüfvorganges sich
lediglich mit der Prüfung eines Transistors beschäftigt, so sei nochmals darauf
hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die Durchführung eines solchen Prüfvorganges
beschränkt ist.
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Auch dadurch, daß in der nachfolgenden Beschreibung eine Vielzahl
von Prüfvorgängen unter den verschiedensten Betriebsbedingungen dargelegt wird,
wird der Rahmen der Erfindung nicht abgesteckt, da vielmehr auch solche Prüfvorgänge
unter die Erfindung fallen, die nur Teilprüfungen vornehmen, ebenso wie solche Prüfvorgänge,
die in der nachfolgenden Beschreibung nicht im einzelnen erwähnt sind, wenn sie
nur den Grundgedanken der Erfindung verwirklichen.
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Der Transistor, der geprüft werden soll, wird in den Prüfsttomkreis
42 eingeschaltet. Der Steuerstromkreis 24 wird mit der Steuerelektrode des zu prüfenden
Transistors, also für gewöhnlich mit der Basis dieses Transistors verbunden. Diese
Verbindung erfolgt über die Leitung 44, in der außerdem die Größe des jeweiligen
Steuersignals begrenzt wird, das den in den Prüfstromkreis eingeschalteten Transistor
von einem bestimmten Ausgangszustand seiner Leitfähigkeit in einen anderen Zustand
überführen soll.
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Über die Leitung 46 wird die Arbeitsweise des zu prüfenden Transistors
überwacht, da diese Leitung 46 mit einer der Elektroden des Transistors für gewöhnlich
mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist. Um die Arbeitsweise des Transistors
zu überwachen, wird ein die jeweilige Leitfähigkeit des Transistors anzeigendes
Signal vom - Transistor abgenommen, das über die Leitung 46 dem Trigger 28 und dem
ein umgekehrtes Schaltverhalten aufweisenden Trigger 34 zugeführt wird. Die beiden
Trigger 28 und 34 sind so eingestellt, daß dann, wenn das über die Leitung 46 am
Kollektor des zu prüfenden Transistors abgenommene Signal eine bestimmte Amplitude
erreicht, um damit einen bestimmten Grad der Leitfähigkeit des Transistors anzuzeigen,
beide Trigger ein Ausgangssignal erzeugen, das angibt, daß der
Transistor den vorgegebenen
Leitfähigkeitszustand eingenommen hat. Die über die Leitungen 26 und 32 von der
Verzögerungsleitung 16 angenommenen Zeitimpulse werden ebenfalls den Triggers28
und 34 zugeführt, und wenn diese Trigger bis zum Eintreffen dieser Zeitimpulse kein
Ausgangssignal erzeugt haben, werden diese Trigger gesperrt und dadurch an der Erzeugung
eines Ausgangssignals gehindert.
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Das von den Triggern 28 und 34 abgenommene Ausgangssignal erscheint
auf den Leitungen 48 bzw.
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50 und wird in bistabile Flip-Flops gegeben. Diese bistabilen Flip-Flops
38 und 40 weisen ein gegeneinander umgekehrtes Schaltverfahren auf. Das über die
Leitung 36 von der Zeitkette abgenommene Zeitsignal schaltet die Flip-Flops 38 und
40 in ihren jeweiligen Ausgangszustand wieder zurück. Die Ausgänge der Flip-Flops
38 und 40 sind an die UND-Schaltung 56 über die Leitungen 52 und 54 geschaltet.
Wenn auf beiden Leitungen ein Ausgangs signal erscheint, wird in der Ausgangsleitung
58 der UND-Schaltung56 ebenfalls ein Signal erzeugt, das einer Treiberstufe 60 zugeleitet
wird. Über diese Treiberstufe 60 wird eine Anzeige des jeweiligen Signals auf optische
Weise in einem Tableau 62 bewirkt, das nun anzeigt, daß der zu prüfende Transistor
hinsichtlich seines Schaltverhaltens in den vorgegebenen Grenzen liegt.
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Wird die UND-Schaltung 56 über die beiden Steuerleitungen 52 und 54
nicht geöffnet, so wird auch die Treiberstufe 60 nicht beaufschlagt, und es erfolgt
in der Anzeigeeinrichtung 64 die Anzeige, daß die Schaltzeiten des zu prüfenden
Transistors außerhalb der noch als zulässig erachteten Grenzen liegen.
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Um die Wirkungsweise der im Blockdiagramm der F i g. 1 dargestellten
Schaltungsanordnung im einzelnen zu beschreiben, sei nun auf die Fig.2 Bezug genommen.
Damit nicht bei der Erläuterung der einzelnen Impulse der F i g. 2 immer von der
Anstiegsflanke und von der Abstiegsflanke der einzelnen Impulse gesprochen werden
muß, was die Erläuterung der Schaltungsanordnung erschweren würde, werden im folgenden
die in F i g. 2 dargestellten Impulse mit T bezeichnet, deren jeweiliger Index anzeigt,
in welcher Beziehung die einzelnen Flanken der verschiedenen Impulse zueinander
stehen. So ist beispielsweise die ansteigende Flanke des in F i g. 2A dargestellten
Impulses als Zeitsignal To bezeichnet, während die Abstiegsflanke dieses Impuls
es die Bezeichnung T3 trägt. Alle übrigen Zeitsignale, die zur Beschreibung der
Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 benötigt werden, tragen infolgedessen
die Bezeichnung Tt, T2, T4 und T5, und zwar in der Reihenfolge, wie die einzelnen
Zeitsignale aufeinanderfolgen.
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Ein einziger positiver Impuls, der im wesentlichen demjenigen der
F i g. 2A entspricht, wird an die Klemme 20 über eine nicht dargestellte Impulsquelle
angelegt. Dieser Impuls wird durch die Zeitkette, die bereits im vorstehenden beschrieben
wurde, verarbeitet und erscheint an verschiedenen Punkten der Zeitkette zu verschiedenen
Zeitpunkten, wobei diese Zeitpunkte jeweils durch die Größe der Verzögerung, die
durch die einzelnen Inverterstufen und durch die Verzögerungsleitung 16 bewirkt
wird, bestimmt werden. Die Beschreibung beschränkt sich auf den Durchlauf eines
einzigen Impulses durch die Zeitkette, und es ist augenscheinlich, daß ein wiederholter
Durchlauf dieses Impulses durch die Zeitkette eine Wiederholung der einzelnen Prüffunktionen
zur Folge hat.
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Nach einer doppelten Invertierung des Eingangssignals durch die Verzögerungs-
und Inverterstufen 10 und 12 erscheint der an die Eingangsklemme 20 angelegte Impuls
auf der Leitung 22, um hier das Zeitsignal To zu bilden. Dieses Signal wird dem
Steuereingang der Steuervorrichtung 24 zugeführt.
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Wenn man annimmt, daß der zu prüfende Transistor, der in dem Prüfstromkreis
42 geschaltet ist, sich ursprünglich im nichtleitenden bzw. Trennzustand befindet,
so veranlaßt das Zeitsignal To die Steuervorrichtung 24, die Basis des Transistors
so zu beeinflussen, daß dieser Transistor von dem nichtleitenden Zustand in den
leitenden Zustand gelangt. Dieser leitende Zustand soll bei einem bestimmten Grad
der Leitfähigkeit hergestellt sein. Die Funktion des Transistors wird im Kollektorstromkreis
überwacht, und auf der Leitung 46 erscheint ein Prüfsignal, das den Grad der Leitfähigkeit
des Transistors anzeigt. Infolge der den Transistor eigentümlichen Merkmale benötigt
der Übergang des Transistors vom nichtleitenden Zustand in den leitenden Zustand
eine bestimmte Schaltzeit. Diese beginnt mit dem Erscheinen des ZeitsignalsTO. Der
Trigger 28 ist so voreingestellt, daß, wenn ein Signal auf der Steuerleitung 46
erscheint und dieses Signal eine bestimmte Amplitude besitzt, am Ausgang des Triggers
ein Ausgangssignal erscheint, das auf die Leitung 48 gegeben wird. Wenn jedoch das
in F i g. 2B dargestellte Zeitsignal T1 noch vor der Erzeugung eines Ausgangssignals
durch den Trigger 28 erscheint, so wird der Trigger 28 gesperrt und an der Erzeugung
eines Ausgangssignals gehindert. Wenn am Ausgang des Triggers 28 kein Ausgangssignal
erscheint, so wird dadurch angezeigt, daß der Transistor innerhalb der vorgeschriebenen
Zeitspanne, d. h. innerhalb des Intervalls zwischen den Zeitsignalen T0 und Tt,
den gewünschten Grad seiner Leitfähigkeit nicht eingenommen hat. Wenn bei der Prüfung
des Transistors nur die Kenntnis dieser Umschlagszeit vom nichtleitenden in den
leitenden Zustand von Wichtigkeit ist, so ist es augenscheinlich, daß damit nun
gemäß der Erfindung der jeweilige Prüfvorgang beendet ist. Es ist ferner augenscheinlich,
daß verschiedene Zeitspannen dadurch in einfacher Weise eingestellt werden können,
daß der Abgriff der Leitung 26 an der Verzögerungsleitung 16 verändert wird. Es
wird später noch im einzelnen beschrieben werden, wie durch entsprechende Einstellung
des Triggers 28 der jeweils gewünschte Grad der Leitfähigkeit im Zustand des zu
prüfenden Transistors Berücksichtigung findet. Das in Fig. 2 C dargestellte und
zwischen den Zeitsignalen Tj und T3 liegende Zeitsignal T2 wird über die Leitung
30 von der Verzögerungsleitung 16 abgenommen und dem Steuerstromkreis 24 zugeführt.
Damit kann der Basisstrom des Transistors beeinflußt werden, so daß dieser in einen
größeren Grad der Leitfähigkeit getrieben wird. Damit wird auch ein Mittel geschaffen,
um die Prüfung des Transistors unter der Bedingung vorzunehmen, daß er schon wieder
stark leitend sein soll, noch bevor er seinen nichtleitenden Zustand eingenommen
hat. Mit Hilfe des Zeitsignals T3, das in Fig. 2A dargestellt wird und das der Steuereinrichtung
über die Leitung 22 zugeführt wird, wird der Basisstrom des Transistors ebenfalls
beeinflußt, und zwar in der Weise, daß dadurch die Rückkehr des Transistors in seinen
nichtleitenden Zustand bewirkt werden soll. Das über die Leitung 46 abgenommene
Prüfsignal, das den Zu-
stand des Kollektorstromkreises des Transistors kennzeichnet,
wird in den Trigger 34 gegeben. Hat dieses Abtastsignal am Kollektor des zu prüfenden
Transistors eine bestimmte Amplitude, deren Höhe durch die Voreinstellung des Triggers
34 gegeben ist, so erzeugt der Trigger 34 ein Ausgangssignal auf der Leitung 50,
das anzeigt, daß der Transistor seinen nichtleitenden Zustand infolge des Zeitsignals
T3 wie der eingenommen hat. Wird der Transistor nicht ganz sperrend bis zum Eintreffen
des Zeitsignals T4, so wird durch dieses Zeitsignal, das dem Trigger 34 über die
Leitung 32 zugeführt wird, der Trigger gesperrt und verhindert das Auftreten eines
Ausgangssignals am Ausgang des Triggers 34. Auf diese Art und Weise zeigt das Erscheinen
eines Signals auf der Leitung 50 an, daß die Rückfallzeit des Transistors innerhalb
der vorgegebenen Zeitspanne liegt, was bedeutet, daß die dem Transistor eigene Schaltverzögerungszeit
nicht so groß ist, daß dadurch der betreffende Transistor für den gewünschten Verwendungszweck
ausfallen müßte. Bei einem Transistor, dessen Schaltzeit innerhalb der vorgegebenen
Grenze liegt, muß dieses Ausgangssignal in der Zeitspanne zwischen den Zeitsignalen
T3 und T4 auftreten. Ist dies nicht der Fall, d. h., tritt auf der Ausgangsleitung
5 in dieser Zeitspanne kein Signal auf, so bedeutet dies, daß die Schaltzeit des
Transistors die vorgegebene Grenze überschreitet. Die bereits hinsichtlich der Umschaltezeit
des Transistors vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gemachten Betrachtungen
und Möglichkeiten treffen nun voll und ganz auch auf den umgekehrten Schaltvorgang
zu, bei dem der Transistor vom leitenden Zustand in den nichtleitenden Zustand gebracht
wird. Soll sich die Prüfung der Transistoren nur auf diese Zeitspanne erstrecken
bzw. soll nur geprüft werden, ob die Umschlagszeit der Transistoren vom leitenden
in den nichtleitenden Zustand den gewünschten Bedingungen entspricht, so ist mit
diesem Prüfvorgang die gesamte Prüfung im Sinne der Erfindung beendet. Die hierfür
erforderliche Prüfeinrichtung braucht dann auch nur diese Teile der Fig. 1 zu umfassen.
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Der in Fig. 1 dargestellte Schaltungsauszug umfaßt aber auch Mittel,
um die einzelnen Transistoren sowohl daraufhin zu prüfen, ob die für das Umschalten
vom nichtleitenden in den leitenden Zustand als auch die für das Umschalten vom
leitenden Zustand in den nichtleitenden Zustand erforderlichen Schaltzeiten den
jeweiligen Soll-Zeiten genügen.
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Wenn man annimmt, daß die bistabilen Flip-Flops 38 und 40 sich in
einem bestimmten Ausgangszustand befinden, so wird durch ein Ausgangssignal aus
dem Trigger 28, das über die Leitung 48 zum Flip-Flop 38 gelangt, dieses in den
anderen Betriebszustand gebracht und damit ein Ausgangssignal auf der Leitung 52
erzeugt. Ein dem Trigger 34 entnommenes Ausgangssignal gelangt über die Leitung
50 zum bistabilen Flip-Flop 40 und steuert dies ebenfalls in seinen anderen Betriebszustand,
wobei wiederum ein Ausgangssignal auf der Leitung 54 erzeugt wird. Da die Flip-Flops
38 und 40 bistabil sind, bleibt das auf der Leitung 52 erzeugte Signal, das der
UND-Schaltung 56 zugeführt wird, auch dann bestehen, wenn der Transistor aus seinem
leitenden Zustand in seinen nichtleitenden Zustannd gebracht wird. Liegt diese Zeitspanne
innerhalb des Soll-Wertes, so erscheint auf der Leitung 54 ebenfalls ein Signal,
und der UND-Schaltung 56 wird über die Leitungen 52 und
54 gleichzeitig
je ein Steuersignal zugeführt, das diese UND-Schaltung öffnet und damit ein Ausgangssignal
auf der Leitung 58 erzeugt. Dieses wird der Treiberstufe 60 zugeführt. Die Einstellung
der Treiberstufe 60 ist dabei so getroffen, daß im Ruhezustand die Anzeigeeinrichtung
64 so beeinflußt wird, daß diese den zu prüfenden Transistor als nicht brauchbar
bezeichnet. Erscheint aber auf der Leitung 58 über die UND-Schaltung 56 ein Signal,
so wird die Treiberstufe 60 umgesteuert und dadurch die Anzeigevorrichtung 62 zur
Erzeugung eines Signals beeinflußt, das die Brauchbarkeit des zu prüfenden Transistors
anzeigt, während die Anzeigevorrichtung 64 erlöscht.
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Es ist selbstverständlich, daß die beiden Anzeigevorrichtungen 62
und 64 auch vereinigt werden können in der Weise, daß mit Hilfe einer einzigen Anzeigevorrichtung
die Anzeige daraufhin erfolgt, ob der geprüfte Transistor brauchbar ist oder nicht.
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Das Zeitsignal T5, das in F i g. 2 E dargestellt ist, gelangt über
die Leitung 36 von dem Inverter 10 zu den Flip-Flops 38 und 40 und steuert diese
in ihren Ausgangszustand zurück. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß diese
Flip-Flops bereits ihren Ausgangszustand wieder eingenommen haben, bevor noch ein
nachfolgender weiterer Prüfvorgang desselben Transistors erfolgt. Es ist klar, daß
dann, wenn eine wiederholte Prüfung nicht vorgenommen werden soll, das Zeitsignal
T5 auch dadurch erzeugt werden kann, daß an der Verzögerungsleitung 16 ein entsprechender
Abgriff geschaffen wird. Es ist außerdem möglich, dieses Rückstellsignal an anderen
Inverterstufen abzunehmen oder noch weitere Inverterstufen hinzuzufügen, von denen
dann das Zeitsignal T5 zum jeweils gewünschten Zeitpunkt abgenommen werden kann.
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Die Vorsehung eines Rücklaufstromkreises für die Zeitkette über die
Leitung 18, die sich am Ausgang der Verzögerungsleitung 16 anschließt und zum Eingang
der Inverterstufe 10 führt, ermöglicht, daß die einzelnen Zeitsignale in ihren zeitlichen
Abständen für alle nacheinander wiederholten Prüfvorgänge konstant bleiben. Es ist
bekannt, daß die inneren Kristalltemperaturen eines Transistors einen sehr großen
Einfluß auf die jeweilige Umschaltezeit des Transistors besitzen. Wenn man die einzelnen
Prüfvorgänge, wie sie oben beschrieben wurden, nacheinander mehrmals wiederholt,
so ergeben sich mit der Zeit höhere Temperaturen in dem Transistor, und es wird
dadurch der Transistor nicht nur bei einer Betriebstemperatur, sondern auch bei
höheren Temperaturen geprüft. Wenn man beispielsweise annimmt, daß die Fortschaltegeschwindigkeit
der Pulse durch die Zeitkette so gewählt ist, daß die einzelnen Zeitimpulse in den
Abständen von einer hundertstel Sekunde aufeinanderfolgen, d. h., daß innerhalb
einer Sekunde 100 Zeitimpulse einlaufen, so wird der Transistor mit derselben Prüfgeschwindigkeit
beeinflußt, und dadurch wird eine höhere innere Temperatur im Transistor erzeugt,
als dies bei einem einmaligen Prüfvorgang der Fall ist.
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Wenn die einzelnen Prüfungen für jeden Transistor nacheinander wiederholt
werden und wenn eine optische Anzeige des jeweiligen Prüfergebnisses stattfindet,
so ist es augenscheinlich, daß dann, wenn sich innerhalb dieses Prüfzyklus ein einziger
Fehler ereignet, der optische Anzeiger gar nicht dazu fähig ist, auf diesen einzigen
Fehler innerhalb einer großen Anzahl von Meßergebnissen bzw. Anzeigen anzusprechen.
Wenn beispielsweise die Prüfungen für
jeden Transistor mit der Geschwindigkeit aufeinanderfolgen,
daß innerhalb einer Sekunde 100 Prüfungen durchgeführt werden und ein Fehler sich
bei jeder zwanzigsten Prüfung einstellt, so kann ein optischer Anzeiger gar nicht
schnell genug ansprechen, um nun einen solchen Fehler, da dieser ja nur 5 ovo des
jeweill gen Meßergebnisses beträgt, anzuzeigen. Wird jedoch der Transistor in derartigen
hochwertigen Stromkreisen eingesetzt, bei denen ein einziger Fehler bereits dann
nicht mehr tragbar ist, wenn er sich nur einmal innerhalb einer großen Zahl von
Prüfvorgängen ereignet, so kann man die Vorrichtung auch so einrichten, daß dieser
einzige Fehler im Verlauf einer Vielzahl von Prüfvorgängen angezeigt wird. Man kann
dies in der Weise bewirken, daß die wiederholte Durchführung von Prüfvorgängen dann
beendet wird, wenn sich der erste Fehler einstellt. Obgleich in der Zeichnung eine
derartige Möglichkeit nicht dargestellt ist, so ist es doch augenscheinlich, daß
man bereits mit fachmännischen Mitteln Schaltungseinrichtungen entsprechend abändern
bzw. ergänzen kann. Es ist beispielsweise ohne weiteres möglich, eine Torschaltung
in die Leitung zu legen, die von der Verzögerungsleitung 16 zum Eingang der Inverterstufe
10 führt. Wird diese als UND-Schaltung gebaute Torschaltung an einen Ausgang der
UND-Schaltung 56 angeschlossen und diese UND-Schaltung 56 dabei so eingestellt,
daß sie ein entsprechendes Ausgangs signal auf die in die Leitung 18 gelegte Torschaltung
gibt, wenn nicht auf beiden Steuerleitungen 52 und 54 ein Signal auftritt, d. h.
immer dann, wenn der Prüfvorgang einen Fehler des Transistors anzeigt, so kann auf
diese Weise die Torschaltung in diesem Zustand geschlossen und damit die Fortschaltung
des Prüfzyklus unterbrochen werden. Durch geeignete Anzeigemittel kann dann der
Überwachungsperson angezeigt werden, daß der betreffende Transistor nicht brauchbar
ist.
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Die F i g. 3 und 3A zeigen in schematischer Form einige der typischen
Stromläufe, die in den in F i g. 1 dargestellten Baugruppen eingesetzt sind. Die
meisten Bauteile der Fig. 3 und 3A sind durch gestrichelte Linien zu einzelnen Baugruppen
zusammengefaßt und entsprechen den in der Fig. 1 eingezeichneten Baugruppen. Infolgedessen
tragen diese Baugruppen auch dieselben Bezeichnungen wie diejenigen der Fig. 1.
Es sind in den Fig. 3 und 3A aus Gründen der Einfachheit nur wenige Leitungen weggelassen,
die in der Fig. 1 erwähnt sind. Die in den Fig. 3 und 3A eingezeichneten Bauelemente
sind nicht bemessen, um damit auch anzudeuten, daß die Verwirklichung des Erfindungsgedankens
bzw. die Erfindung selbst nicht an irgendwelche Bauvorschriften gebunden ist. Es
ist zudem augenscheinlich, daß der jeweils verwendete Transistortyp variabel sein
kann; wenn auch vorzugsweise pnp-Transistoren mit der gezeigten Schaltungsanordnung
geprüft werden können, so können doch ohne weiteres auch npn-Transistoren geprüft
und in der Schaltungsanordnung verwendet werden, wozu lediglich ein Wechsel in der
Polarität der einzelnen Potentiale erforderlich ist. Die Höhe der einzelnen Steuerpotentiale
ist in dem Stromkreis ebenfalls nicht dargestellt, da auch hier durchaus irgendwelche
Abweichungen möglich sind und die Erfindung nicht auf die Innehaltung solcher Potentialgrenzen
beschränkt ist.
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Die Verzögerungsinverter 10, 12 und 14 sind einander schaltungsmäßig
gleich und enthalten eine
einzige transistorisierte Inverterstufe,
wobei der Transistor in Emitterschaltung verwendet wird, dessen Emitter geerdet
ist. Werden pnp-Transistoren verwendet, die einen negativen Eingang besitzen, so
wird dieser negative Eingangsimpuls durch den Transistor in einen positiven Ausgangsimpuls
am Kollektor umgewandelt. Wie bereits früher erwähnt, dienen diese Stromkreise zur
Verzögerung, Verstärkung und Impulsformung. Ein positiver Impuls, der an die Klemme
20 angelegt wird, wird durch die erste Inverterstufe 10 invertiert und daraufhin
durch die nachfolgende Inverterstufe 12 wieder umgebildet, so daß auf der Leitung
22 ein positives Ausgangssignal erscheint, wie es in der Fig. 2 A dargestellt ist.
Der Transistor 66 im Steuerstromkreis 24 wird normalerweise im leitenden Zustand
gehalten, so daß sein Kollektor etwa Erdpotential aufweist Der Basisstromkreis für
den zu prüfenden Transistor, der in der Prüfeinrichtung 42 angeordnet ist, enthält
die Widerstände 68 und 70, mit denen eine Diode in Reihe liegt. Über diese Diode
ist die Basis des zu prüfenden Transistors an den Kollektor des Transistors 66 angeschaltet,
und zwar erfolgt diese Verbindung des Kollektors des Transistors 66 mit der Basis
des zu prüfenden Transistors über die Leitung 44. Die Polarität und die Größe des
am Widerstand 68 liegenden Potentials sind derart, daß dadurch der zu prüfende Transistor
im Ruhezustand, im Sperr-oder nichtleitenden Zustand gehalten wird. Der positive
Impuls der Fig. 2 A, der an die Basis des Transistors 66 angeschaltet wird, veranlaßt
diesen, in seinen Sperrzustand überzugehen, so daß ein nach negativ gehender Impuls
am Kollektor des Transistors 66 erscheint. Dieser negative Impuls wird auf die Basis
des zu prüfenden Transistors gegeben und veranlaßt diesen, in seinen leitenden Zustand
überzugehen. Die Schaltweise des zu prüfenden Transistors wird in dem Kollektorstromkreis
überwacht.
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Die Leitung 46 ist mit dem Kollektor des zu prüfenden Transistors
verbunden, und solange dieser Transistor sich in seinem ursprünglichen nichtleitenden
Zustand befindet, liegt an der Leitung 46 ein negatives Potential an. Beginnt der
zu prüfende Transistor infolge des Zeitsignals T0 leitend zu werden, so ändert sich
das Potential an seinem Kollektor infolge der wachsenden Leitfähigkeit des zu prüfenden
Transistors und ermöglicht damit ein Abfühlen des jeweiligen Sperrzustandes des
Transistors. Das auf der Leitung 46 auftretende Potential wandert von der stark
negativen Polarität, wenn sich der Transistor im nichtleitenden Zustand befindet,
zu positiveren Werten, und zwar in dem Grad, in dem der betreffende Transistor immer
mehr leitfähig wird.
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Das Positiverwerden des Signals, das der Basis des Transistors 72
im Trigger 28 zugeführt wird, bewirkt, daß der pnp-Transistor in seiner Leitfähigkeit
abnimmt infolge der Emittervorspannung dieses Transistors. Die Inversion, die durch
den Transistor 72 hervorgerufen wird und die das positive Signal in ein negatives
Signal am Kollektor umwandelt, wird zweimal wiederholt, und zwar durch die nachgeschalteten
Transistoren 74 und 76, so daß am Ausgang ein negatives Signal auf der Leitung 48
erscheint, die mit dem Kollektor des Transistors 76 verbunden ist.
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Es ist augenscheinlich, daß die Vorspannung des Emitters des Transistors
72 variiert werden kann und daß auf diese Weise das Erscheinen eines Ausgangssignals
auf der Leitung 48 von verschiedenen vor-
einstellbaren Werten der Amplitude des
auf der Leitung 46 erscheinenden Signals abhängig gemacht werden kann. Man kann
auf diese Weise durch Einstellung des Emitterpotentials am Transistor 72 festlegen,
bei welchem Grad der Leitfähigkeit des zu prüfenden Transistors ein Ausgangssignal
erzeugt werden soll oder nicht. Das negative Ausgangssignal auf der Leitung 48 wird
einem der Eingänge des bistabilen Flip-Flops 38 zugeführt. Im Ruhezustand ist die
rechte Seite des Flip-Flops 38 gesperrt, während sich die linke Seite dieses Flip-Flops
im leitenden Zustand befindet. Dadurch herrscht auf der Leitung 52 ein negatives
Potential. Das negative Eingangssignal, das auf der rechten Seite des Flip Flops
zugeführt wird, steuert die rechte Seite des Flip-Flops in den ]eitenden Zustand,
während die linke Seite des Flip-Flops in den nichtleitenden Zustand umkippt. Das
Potential auf der Leitung 52 wird dadurch positiv, und wenn es bei der Prüfung des
Transistors nur darauf ankommt, die Schaltzeit des Transistors festzustellen, die
er benötigt, um von seinem nichtleitenden in den leitenden Zustand überzugehen,
kann die UND-Schaltung 56 weggelassen werden, so daß dann die Ausgangsleitung 52
unmittelbar zu der Treiberstufe 60 führt. Ist jedoch die UND-Schaltung, die aus
zwei Dioden besteht, vorhanden, dann ist es zur Ansteuerung der Treiberstufe 60
notwendig, daß sowohl das Flip-Flop 38 als auch das Flip-Flop 40 umgesteuert sind,
und zwar in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der beiden Trigger 28 und 34. Liegen
auf beiden Eingangsleitungen der UND-Schaltung 56 entsprechende Potentiale vor oder
ist eine solche UND-Schaltung überhaupt nicht vorgesehen, so gelangt ein positives
Signal über die Leitung 58 zur Treiberstufe 60, und zwar zur Basis des Transistors
78. Der Transistor 78 befindet sich normalerweise im leitenden Zustand, so daß das
positive Potential, das seiner Basis zugeführt wird, eine Sperrung des Transistors
mit sich bringt und damit ein negatives Ausgangssignal am Kollektor erzeugt. Dieses
negative Signal wird der Basis des Transistors 80 zugeführt, um es in ein positives
Signal umzuwandeln, das am Kollektor dieses Transistors erscheint. Das positive
Signal auf der Leitung 82 steuert den Transistor 84 um, und zwar in der Weise, daß
dieser den Stromkreis für die Anzeigevorrichtung 64 über seine Emitter-Kollektor-Strecke
öffnet. Andererseits wird die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 88 niederohmig
und infolgedessen die Anzeigevorrichtung 62 eingeschaltet. Die Öffnung des Transistors
88 erfolgt dadurch, daß das auf der Leitung 82 herrschende Signal in der Transistorstufe
86 invertiert wird.
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Im vorstehenden ist nunmehr beschrieben worden, wie man eine Anzeige
erhält, wenn ein zu prüfender Transistor auf ein bestimmtes Zeitsignal anspricht,
das diesen Transistor in einen anderen Schaltzustand bringt, wobei jeweils eine
Anzeige erfolgt, ob der betreffende Transistor brauchbar ist oder nicht, soweit
es seine Umschaltezeit vom nichtleitenden in den leitenden Zustand betrifft. Es
sei nunmehr unter Rückkehr auf die Fig. 3 darauf hingewiesen, daß die Verzögerungsleitung
16 in der Zeitkette eine Mehrzahl von Verzögerungselementen enthält, die im einzelnen
nicht dargestellt sind. Außerdem weist diese Verzögerungsleitung 16 zwei Gruppen
von variablen Abgriffen auf, die mit diesen einzelnen Verzögerungselementen verbunden
sind. Außerdem
enthält die Verzögerungsleitung einen Emitterfolgestromkreis
und ein weiteres Verzögerungselement, dessen Anwendung nachfolgend etwas näher beschrieben
werden soll. Das in F i g. 2 B dargestellte Zeitsignal T1 erscheint an der Klemme
A, die mit einem der variablen Abgriffe der Verzögerungsleitung 16 verbunden ist.
Im Blockschaltbild der F i g. 1 ist die Verbindung zwischen der Verzögerungsleitung
und dem Trigger 28 mit 26 bezeichnet, während in F i g. 3 diese Leitung aus Gründen
der Klarheit weggelassen ist. Die Klemme A an der Verzögerungsleitung 16 ist mit
der Klemme A des Triggers 28 direkt verbunden zu denken. Das negative Zeitsignals
Tl, das an die Klemme A angelegt wird, hat ein negatives Signal am Emitter des Transistors
90 zur Folge, der in Emitterfolgeschaltung eingesetzt ist. Dadurch wird dieses negative
Signal der Basis des Transistors 92 zugeführt und dieser dadurch leitfähig gemacht,
wodurch sein Kollektorpotential etwa den Wert des Erdpotentials annimmt. Es sei
dabei ins Gedächtnis zurückgerufen, daß das auf der Leitung 46 erscheinende positive
Prüfpotential, das der Basis des Transistors 72 zugeführt wird, ein negatives Signal
am Kollektor dieses Transistors zur Folge hat, das über die Leitung 48 weitergeleitet
wird. Wenn jedoch das Zeitsignal T1 noch vor dem Erscheinen eines Ausgangssignals
auf der Leitung 48 auftritt, wird der Kollektor des Transistors 72 auf Erdpotential
gehalten und dadurch an der Erzeugung eines Ausgangssignals gehindert. Wenn infolgedessen
der zu prüfende Transistor innerhalb der Zeitspanne, die zwischen dem Zeitpunkt
To und dem Zeitpunkt T1 liegt, den gewünschten Zustand der Leitfähigkeit infolge
des Eintreffens des Steuersignals To nicht eingenommen hat, tritt kein Ausgangs
signal auf der Leitung-48 auf, und infolgedessen zeigt die Anzeigevorrichtung die
Nichtbrauchbarkeit des zu prüfenden Transistors an.
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Wenn auch der nächste zeitlich zu verarbeitende Impuls T2 ist, der
in der F i g. 2 C dargestellt wird, so erscheint es im gegenwärtigen Zeitpunkt doch
besser, zunächst die Prüfvorgänge zu schildern, die sich ereignen, wenn die Rückstellzeit
des Transistors, d. h. die Zeit, die notwendig ist, um vom leitenden Zustand in
den nichtleitenden Zustand überzugehen, festgestellt und geprüft werden soll. Die
im Rahmen der Prüfvorgänge sich abspielenden, durch das Zeitsignal T2 hervorgerufenen
Schaltvorgänge werden später beschrieben werden.
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Das Zeitsignal-T2, das in Fig. 2A dargestellt ist, folgt anschließend
an das Zeitsignal TUL, -da es sich hierbei um die abfallende Flanke des gleichen
Impulses handelt, der auch das Zeitsignal To erzeugt hat. Dieses Zeitsignal gelangt
infolgedessen ebenfalls über die Leitung 22, die an den Ausgang der Inverterstufe
14 angeschaltet ist, zu dem Steuerstromkreis 24.
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Das Potential dieses Zeitsignals ist jedoch dem Potential des Zeitsignals
T0 entgegengesetzt und veranlaßt, daß der zu prüfende Transistor in dem Prüfstromkreis
42 zu einem umgekehrten Verhalten angeregt wird, als es demjenigen entspricht, das
durch die Anschaltung des Zeitimpulses T0 hervorgerufen wurde. Das an den Steuerstromkreis
24 angelegte Zeitsignal T8 gelangt auf die Basis des zu prüfenden Transistors und
bewirkt, daß dieser Transistor von seinem leitenden Zustand in seinen nichtleitenden
Zustand zurückgeführt wird. Dadurch wird am Kollektor dieses Transistors ein negatives
Ausgangs-
signal erzeugt, das über die Leitung 46 dem Eingang des Triggers 34 zugeführt
wird. In diesem Trigger 34 gelangt das Signal zur Basis des Transistors 94, der
in Emitterfolgeschaltung geschaltet ist, so daß an die Basis des Transistors 96
ebenfalls ein negatives Signal gelangt, das am Kollektor dieses Transistors als
positives Potential erscheint. Damit wird auch der Basis des Transistors 98 ein
positives Signal zugeführt, das sich als negatives Potential auf der Leitung 50
bemerkbar macht. Die Leitung 50 ist mit dem Kollektor des Transistors 98 verbunden.
Wenn infolgedessen der zu prüfende Transistor einen bestimmten Zustand hinsichtlich
seiner Leitfähigkeit einnimmt, und zwar in diesem Fall den jeweiligen Trennzustand,
wird durch den Trigger 34 ein Signal erzeugt, das dem Flip-Flop 40 zugeführt wird.
In der vorbeschriebenen Weise wird nun auch dieses Flip-Flop 40, ähnlich wie das
Flip-Flop 38, von seinem Ausgangszustand in den anderen Schaltzustand übergeführt.
Es tritt wiederum ein Ausgangssignal auf der Leitung 54 auf, dessen Erscheinen anzeigt,
daß der zu prüfende Transistor hinsichtlich seiner Rückstellzeit den jeweils gewünschten
Bedingungen entspricht, wobei die Auswertung dieses Signals in der ebenfalls vorbeschriebenen
Weise mit oder ohne die UND-Schaltung 56 in der Treiberstufe 6û erfolgt, über die
eine entsprechende Steuerung der Anzeigeorgane 64 und 62 stattfindet. Wird lediglich
gewünscht, daß die Rückstellzeit des Transistors einer Prüfung unterzogen werden
soll, so kann wieder die UND-Schaltung 56 weggelassen werden, indem nämlich die
Leitung 54 unmittelbar mit dem Eingang der Treiberstufe 60 verbunden ist. Die Leitung
32, die von der Verzögerungsleitung 16 ausgeht und zum Trigger 34 führt, ist in
der F i g. 3 nicht eingezeichnet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß diese Leitung
an der Klemme B der Verzögerungsleitung 16 beginnt und daß die Klemme, die an einen
Abgriff der Verzögerungsleitung angeschaltet ist, mit der Klemme B, die mit der
Basis des Transistors 100 in Verbindung steht, verbunden werden muß. Das in Fig.
2D enthaltene Zeitsignal T4 gelangt über die Basis dieses Transistors 100 zu dem
Emitter des Transistors 100, der wiederum in Emitterfolgeschaltung eingebaut ist
und damit über die Diode 102 zum Kollektor des zu prüfenden Transistors.
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Wenn das Steuersignal auf der Steuerleitung 46 nicht ausreicht, um
den Trigger 34 derart umzusteuern, daß auf seiner Ausgangsleitung 50 ein Signal
erscheint, bevor noch das Zeitsignal T4 eintrifft, verhindert das Zeitsignal T4
den Trigger 34 überhaupt, noch ein Ausgangssignal zu erzeugen. Auf diese Weise wird
angezeigt, daß der zu prüfende Transistor hinsichtlich seiner Rückfallzeit den gestellten
Bedingungen nicht entspricht.
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Um die Wirkung des Zeitimpulses T2 zu beschreiben, erscheint es am
zweckmäßigsten, zunächst das Basispotential zu betrachten, das dem zu prüfenden
Transistor über die Steuerleitung zugeführt wird, ohne daß zunächst der Zeitimpuls
T2 in Betracht ge zogen wird. Im Steuerstromkreis ist der Transistor 104 normalerweise
leitend, so daß der Basisstrom, der dem zu prüfenden Transistor aus der Potentialquelle
V über den Steuerstromkreis zugeführt wird, über den Widerstand 106 und von- hier
zu der Basis des zu prüfenden Transistors über die Leitung 44 gelangt. Hierzu besteht
ein paralleler Stromkreis von der Spannungsquelle V über die Diode 108 und den
normalerweise
leitenden Transistor 104. Durch diesen Parallelpfad wird der Basisstrom in einer
bestimmten Grenze gehalten, die von dem Spannungsabfall in dem beschriebenen Stromkreis
abhängig ist.
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Das negative Zeitsignal T2, das von der Ausgangsklemme E der Verzögerungsschaltung
16 abgenommen wird, gelangt über die Leitung 30 zum Steuerstromkreis und wird der
Basis des Transistors 110 zugeführt. Nach erfolgter Inversion dieses negativen Signals
gelangt es an die Basis des Transistors 104, der geöffnet wird und damit den oben
beschriebenen Parallelpfad von der Spannungsquelle V öffnet, so daß ein größerer
Basisstrom aus der genannten Spannungsquelle V zur Basis des zu prüfenden Transistors
gebracht wird. Dadurch wird der zu prüfende Transistor in seinen leitenden Zustand
gebracht, bzw. seine Leitfähigkeit wird erhöht. Da dies noch vor der durchgeführten
Prüfung hinsichtlich der Rückfallzeit des Transistors stattfindet, wird dadurch
eine Möglichkeit gegeben, die Rückfallzeit des Transistors unter einer -ganz besonders
ungünstigen Bedingung vorzunehmen, nämlich dann, wenn sich der Transistor in einem
ganz besonders großen Zustand seiner Leitfähigkeit befindet.
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Es sollen nun einige kleinere Unterschiede erläutert werden, die
zwischen den schematischen Darstellungen der F i g. 3 und 3 A gegenüber dem Blockschaltbild
der F i g. 1 bestehen. Das in F i g. 2E dargestellte Zeitsignal T5, das anläßlich
der Beschreibung der Fig. 1 bereits erwähnt wurde, bringt die beiden FlipFlops 38
und 40 noch vor Beginn einer Transistorprüfung in ihren Ausgangszustand zurück.
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In Fig. 3 A ist der Rückstelleingang dieser Flip-Flops mit C bezeichnet,
und über diesen Eingang wird ein negatives Signal zur Basis des Transistors 112
geführt, der in Emitterfolgeschaltung aufgebaut ist und dadurch ein negatives Steuersignal
auf die jeweils linken Eingänge der beiden Flip-Flops 38 und 40 anlegt, um diese
in ihren Ausgangszustand zurückzuführen. Im Blockschaltbild der Fig. 1 wird dieses
Rückstellsignal vom Ausgang der Verzögerungs- und Inverterstufe 10 abgenommen und
über die Leitung 36 den beiden Flip-Flops 38 und 40 zugeführt. In der Anordnung
nach F i g. 3 wird dieses Rückstellsignal von dem Verzögerungselement der Verzögerungsleitung
16 abgenommen, das einen Ausgang C besitzt. Die Verbindung von der Klemme C der
Verzögerungsleitung 16 in Fig.3 zu der Klemme C in F i g. 3 A ist nicht dargestellt.
Da lediglich die Zeitbedingung erfüllt werden muß, daß die Flip-Flops noch vor Beginn
einer Transistorprüfung in ihren Ausgangszustand zurückgeführt werden müssen, ist
der Umstand, daß in den F i g. 3 und 3 A die Rückstelleitung an die Verzögerungsleitung
16 angeschlossen ist, während in dem Blockschaltbild der Fig. 1 die Rückstelleitung
hinter der Inverterstufe 10 liegt, für die schaltungsmäßige Durchbildung der Vorrichtung
völlig ohne Bedeutung und kann je nach Bedarf wahlweise angewendet werden.
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Die Klemme D der Verzögerungsleitung 16 ist über eine nicht dargestellte
Leitung mit der Klemme D verbunden, die zur Basis des Transistors 114 führt.
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Die Vorsehung des Transistors 114 und der mit ihm verbundenen Stromkreise
hat den Zweck, eine störende Wirkung der zur Prüfung der Rückfallzeit eines Transistors
vorgesehenen Stromkreise auf die Stromkreise, die die Umschlagszeit des Transistors
zu prüfen haben, zu verhindern, wenn die letztge-
nannten Stromkreise in Tätigkeit
sind. Dies wird durch ein der Klemme D zugeführtes Signal bewirkt, durch das die
Diode 102 so vorgespannt ist, daß sie sich während der Prüfung der Umschlagszeit
des zu prüfenden Transistors im geöffneten Zustand befindet.
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Die in dem Triggerstromkreis 28 der F i g. 3 eingezeichnete Klemme
E ist mit der Klemme E der Verzögerungsleitung 16 verbunden, obgleich die entsprechende
Verbindung in der F i g. 3 nicht eingezeichnet ist. Über diese Verbindung wird durch
die Zeitkette der Triggerschaltung 28 ein Impuls zugeführt, durch den diese Triggerschaltung
gesperrt wird, und zwar während der Prüfung der Rückfallzeit eines Transistors.
Das der Klemme E zugeführte negative Signal, das mit der Basis des Transistors 90
gekoppelt ist, hat auf den entsprechenden Tnggerstromkreis eine ähnliche Wirkung,
wie sie bereits früher hinsichtlich des Zeitsignals T1 beschrieben wurde, das dem
Trigger über die Klemme 8 zugeführt wird.
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Zweck dieser Maßnahme ist, den Trigger 28, der die Umschlagszeit des
Transistors zu messen hat, daran zu hindern, daß er ein Ausgangssignal während der
Prüfung der Rückfallzeit des Transistors erzeugt. Die Verwendung von Signalen an
den Klemmen D und E hat den Zweck, die Ausführung der Erfindung mehr zu vereinfachen.
Es ist selbstverständlich, daß noch andere Schaltmöglichkeiten und Abänderungen
der Ausführungsbeispiele möglich sind, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden
Erfindung verlassen wird.
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Obgleich die vorstehende Beschreibung sich darauf beschränkt, die
Ausführungsform der Erfindung zu schildern, bei der die Grenzen hinsichtlich der
Umschlagszeiten der zu prüfenden Transistoren eingestellt werden können, und zwar
durch entsprechende verschiebbare Abgriffe an der Zeitkette, ist es zweckmäßig,
noch einen anderen typischen Verwendungszweck der dargestellten Schaltungsanordnung
zu erwähnen. Wenn das Bedürfnis besteht, zu wissen, um welchen Betrag die Rückfallzeit
bzw. Umschlagszeit eines gegebenen Transistors geändert werden muß, damit er noch
in die vorgegebenen Grenzen fällt, so kann diese Kenntnis durch Verschiebung der
Abgriffe an der Verzögerungsleitung erworben werden. Man kann beispielsweise die
verschiebbaren Abgriffe, die mit der Klemme A der Verzögerungsleitung verbunden
sind, so verschieben, daß von Stufe zu Stufe immer ein Unterschied von 5 Nanosekunden
eingestellt wird. Wenn ein zu prüfender Transistor zunächst bei der jeweils eingestellten
Umschlagszeit als nicht brauchbar erscheint, kann man den Abgriff der Klemme A an
der Verzögerungsleitung so weit verschieben, daß der Transistor schließlich als
brauchbar gekennzeichnet wird. Die Zahl der dabei überfahrenen Abgriffe gibt ein
Zeitmaß für die jeweilige Umschlags- bzw. Rückfallzeit des Transistors an, wobei
diese Zeiten in der Genauigkeit von 5 Nanosekunden ablesbar sind. Diese Feststellung
der Umschlagszeit bzw. der Abweichung der Umschlagszeiten von einer vorgegebenen
zeitlichen Grenze kann selbstverständlich sowohl für die Umschlagszeit des Transistors
in der einen oder anderen Richtung vorgenommen werden.
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Es ist selbstverständlich, daß die vorgeschlagene Ausführungsform
der Erfindung in den verschiedensten Richtungen noch variiert und ausgestaltet werden
kann, ohne daß dadurch die Grenzen der Erfindung,
wie sie insbesondere
durch die nachfolgenden Ansprüche gegeben sind, verlassen werden.