DE2914871C3

DE2914871C3 - Schaltungsanordnung zur kontinuierlichen Erfassung statistischer Kenngrößen

Info

Publication number: DE2914871C3
Application number: DE19792914871
Authority: DE
Inventors: Hans 2057 Reinbek Otten
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1979-04-12
Filing date: 1979-04-12
Publication date: 1982-03-18
Also published as: DE2914871A1; DE2914871B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich -^uf eine Schaltungsanordnung zur kontinuierlichen Erfassung statistischer Kenngrößen, wobei diese durch ana! 'ge elektrische Größen j> dargestellt sind.

Bei der Massenfertigung insbesondere elektrischer und elektronischer Bauteile, wie z. B. Widerstände, Kondensatoren, Halbleiterbauelemente usw.. ist es erforderlich und üblich, alle Exemplare hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften, insbesondere aber auch hinsichtlich der Einhaltung bestimmter Toleranzgrenzen, laufend zu überwachen und ggf. zu klassifizieren. Auch kann es beispielsweise erwünscht sein, bei Halbleiterbauelementen die 5%-, 50%- und 95%-Werte 4-. des Reststromes fortlaufend zu ermitteln.

Es ist auch bekannt, zur Bestimmung der Häufigkeitsverteilung den umgekehrten Weg einzuschlagen. Dabei werden die innerhalb vorgegebener Klassengrenzen liegenden Häufigkeitswerte, z. B. in Prozentangaben, >n ermittelt. Es gibt jedoch Fälle, bei denen es schwierig ist, die Klassengrenzen sinnvoll festzulegen, da nicht nur die Einzelwerte einer Partie eine große Streuung aufweisen, sondern auch die Mittelwerte von Partie zu Partie stark schwanken können. Derartige Prüfverfahren lassen auch keine fortlaufende Anzeige bzw. Registrierung zu.

Eine andere Möglichkeit für die Verarbeitung großer Mengen bietet die digitale Erfassung und Speicherung der Meßwerte mit anschließender Auswertung. Schwierigkeiten bereitet dabei jedoch die Erfüllung der t>o Forderung nach einer kontinuierlichen Anzeige der gesuchten Kenngrößen. Denn dazu müßten im gleichen Maße, wie neue Meßwerte in den Speicher eingegeben werden, ältere Meßwerte wieder gelöscht weiden und die Auswertung sehr häufig erfolgen. Es ist also ein h'i erheblicher Aufwand erforderlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der die gewünschten Kenngrößen auf analogem Wege ermittelt und ausgewertet werden.

Zu diesem Zwecke ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gekennzeichnet durch einen Komparator, dessen einem Eingang die analoge Größe zugeführt ist und an dessen anderen Eingang ein Kondensator gelegt ist, dessen Ladespannung über einen Schalter periodisch vom von der seinem Eingang zugeführten Meßgröße abhängigen Ausgangszustand de: Komparators steuerbar ist, und daß zur Anzeige der Ladespannung des Kondensators ein Anzeige- und/oder Registriergerät vorgesehen ist (F i g. 2).

Dem mit dieser Schaltungsanordnung ermöglichten Meßprinzip liegt die Überlegung zugrunde, daß sich der arithmetische Mittelwert durch ein /?C-Siebglied ermitteln läßt, wobei eine konstante Meßzeit vorausgesetzt ist. Dabei ist die Spannungs- bzw. Ladungsänderung des Kondensators bei jeder Messung der Abweichung zwischen Meßspannung und Spannung des Kondensators proportional.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung und

F i g. .2 ein ausführliches Schaltbild dieser Anordnung.

Die ermittelten Meßwerte werden als analoge elektrische Größen der Eingangsklemme 1 eines Komparator 2 zugeführt. Dieser vergleicht die dem jeweiligen Meßwert entsprechende Spannung mit der Ladespannung eines Kondensators 3 und betätigt, je nachdem ob sie größer oder kleiner ist, über gegensinnig geschaltete Dioden 5 bzw. 7 eines der Relais 6 bzw. 8 mit den Kontakten 6' bzw. 8', wodurch eine der Stromquellen 9 bzw. 10 zugeschaltet wird.

Ein Pulsgenerator 11, dessen Eingang durch ein (nicht dargestelltes) Meßgerät getriggert wird, betätigt bei jedem Meßvorgang ein Relais 12, dessen Kontakt 12' den Kondensator 3 für eine bestimmte Zeit t an die jeweils zugeschaltete Stromquelle 9 bzw. 10 legt. Die sich dabei einstellende Spannungsänderung am Kondensator 3 ergibt sich zu

Durch geeignete Wahl des Verhältnisses der Ladungsmengen beim Auf- bzw. Entladen des Kondensators 3. d.h. durch Wahl des Verhältnisses der den Stromquellen 9 bzw. 10 entnommenen Ströme +/bzw. —/, läßt sich bestimmen, bei welchem Prozentsatz der Häufigkeitsverteilung der Meßwerte sich ein Gleichgewichtszustand auf dem Kondensator 3 einstellt. Will man also den 50%-Wert erhalten, so braucht man nur die Lade- bzw. Entladevorgänge des Kondensators 3 derart zu beeinflussen, daß diese bei jeder Messung konstant sind, unabhängig von der Größe der Überbzw. Unterschreitung durch die Meßspannung. Das heißt, die Spannung am Kondensator strebt einem Gleichgewichtszustand zu, der von ebensovielen Meßwerten über- wie unterschritten wird.

Nach dem gleichen Prinzip läßt sich nicht nur der 50%-Werl bestimmen, sondern jeder beliebige Wert der Häufigkeitsverteilung. Dazu ist nur erforderlich, daß sich die Ladungsmengen beim Auf- und Entladen wie die gewünschten Häufigkeitsprozente verhalten Zum Beispiel muß beim 5%-Wert das Verhältnis von Auf- zu Entladung 5:95=1:19 sein. Dann stellt sich eine

Gleichgewichtsspannung des Kondensators ein, die von 5% der Meßwerte unterschritten und von 95% der Meßwerte überschritten wird, da nur dann die zugeführte gleich der abgeführten Ladung ist.

Dabei hängt die Anzahl der Meßvorgänge, die zur Erreichung des Gleichgewichtszustandes erforderlich sind, von der Größe der jeweiligen Ladungsänderung ab.

Es sei hier bemerkt, daß die Spannung des Kondensators Schwankungen unterworfen ist. Diese sind aber um so geringer, je geringer die Ladungsänderung je Meßvorgang ist, d. h. je kleiner die Zeit / ist, während der der Kontakt 12' geschlossen ist. Andererseits wird dadurch die Zeit bis zum Erreichen des Gleichgewichtszustandes entsprechend größen Diese Einlaufzeit spielt dann keine Rolle, wenn der ermittelte Wert fortlaufend angezeigt wird, wohl aber bei der Auswertung von Stichproben. Hier ist es zweckmäßig, die Einlaufzeit möglichst abzukürzen. Dazu wird die Zeit t zunächst groß gewählt und dann laufend bis zu einem Wert verkleinert, bei dem die Schwankungen der Kondensatorspannung nicht mehr stören.

Durch Jie gleichzeitige Anwendung mehrerer dieser Meßanordnungen können auch mehrere Werte in der Häufigkeitsverteilung gleichzeitig ermittelt werden.

Das ausführlichere Schaltbild nach F i g. 2 zeigt zunächst ebenfalls wie in F i g. 1 einen Komparator 2 mit einer Eingangsklemme 1, einen Kondensator 3, einen Spannungsmesser 4 und einen Pulsgenerator Il mit einem Triggereingang 19.

Die Ströme + / und - i, für die bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 2 Stromquellen 9 und 10 vorgesehen sind, werden bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 dadurch erzeugt, daß die positive und die negative Ausgangsspannung des Komparators 2 auf einstellbare Werte begrenzt werden. Dies ist durch die Bauelemente 13 und 13' bzw. 14 und 14' angedeutet. Zur jeweiligen Spannung wird die Spannung des Kondensators 3 mit Hilfe eines ersten Operationsverstärkers 15 addiert, in dessen Ausgang ein Widerstand 16 liegt. Dadurch sind die Relais 5 und 8 mit den Schallkontakten -, 6' und 8' nach Fig. I entbehrlich. Das von dem l'ulsgenerator 11 gesteuerte Relais 12 mit seinem Kontakt 12' ist hier ersetzt durch einen elektronischen Schalter, z. B. einen Feldeffekttransistor 17. Wird dieser elektronische Schalter für eine Zeit / geöffnet, so fließt

in durch den Widerstand 116 ein Strom, welcher unabhängig von der Höhe der Kondensatorspannung und nur der Ausgangsspannung des Komparators 2 proportional ist.

Die oben erwähnte Änderung der Zeit /, also der

|-, Ladezeit, wird dadurch erreicht, daß die Pulsdauer des Pulsgenerators 11 der Größe eines mit ihm verbundenen Widerstandes proportional ist. Dieser ist in dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein elektronisches Bauteil 18 gebildet, dessen Widerstand sich

2u durch eine an eine Klemme 20 angelegte Gleichspannung in den gewünschten Grer-cn ändern läßt. Diese Spannung wird durch eine stückzrhiabhängige inlegrierschaltung erzeugt. Dadurch wird erreicht, daß die Zeit t, beginnend mit etwa 6 msec, nach etwa 500

2) Messungen den Endwert von 0,4 msec, erreicht.

Ε^:-ί nach diesem Erfindungsgedanken aufgebautes Gerät ist so ausgelegt, daß. gleichzeitig die 5%-, 20%-, 50%-. 80%- und 95%-Werte ermittelt und mit Hilfe eines an sich bekannten 12-Punkt-Druckers registriert

to werden können.

Die in Reihe zu den Dioden 21 und 22 geschalteten Zählwerke 23 und 24 bieten eine einfache Kontrollmöglichkeit, da sie die Meßwerte getrennt anzeigen, je nachdem, ob sie den Anzeigewert über- oder unter-

j-j schreiten. Im eingelaufenen Zustand muß das Verhältnis der Zähleranzeigen also dem jeweiligen Häufigkeitsprozentsatz entsprechen.

Hierzu I Blatt Zeichnunccn

Claims

Patentansprüche:

|. Schaltungsanordnung zur kontinuierlichen Erfassung statistischer Kenngrößen, wobei diese durch analoge elektrische Größen dargestellt sind, gekennzeichnet durch einen Komparator (2), dessen einem Eingang die analoge Größe zugeführt ist und an dessen anderen Eingang ein Kondensator (3) gelegt ist, dessen Ladespannung über einen Schalter (17) periodisch vom von der seinem Eingang zugeführten Meßgröße abhängigen Ausgangszustand des Komparaiors (2) steuerbar ist, und daß zur Anzeige der Ladespannung des Kondensators (3) ein Anzeige- und/oder Registriergerät (4) vorgesehen ist (F i g. 2).
2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß zur periodischen Steuerung des Schalters (17) ein steuerbarer (18, 19) Pulsgenerator (11) vorgesehen ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichrfet, daß die Pulsdauer des Pulsgenerators (11) veränderbar ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur getrennten Anzeige der Werte zwei Zählwerke (23, 24) vorgesehen sind.

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