DE3428580A1

DE3428580A1 - Wechselstromparametrische schaltung

Info

Publication number: DE3428580A1
Application number: DE19843428580
Authority: DE
Inventors: Dennis M. Mound Minn. Petrich; Jan B. Shoreview Minn. Wilstrup
Original assignee: Micro Component Tech Inc
Current assignee: Micro Component Tech Inc
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1984-08-02
Publication date: 1985-03-07
Also published as: CA1207848A; GB8420527D0; SE453238B; SE8404222L; DE3428580C2; GB2146189A; SE8404222D0; US4527126A; IT8422284A0; FR2551231A1; FR2551231B1; GB2146189B; JPS6085376A; IT1176599B

Description

Die Erfindung betrifft Meßsysteme, in denen die Zeitdifferenzen zwischen einem Impulspaar in einem Paar von Impulszügen verglichen oder synchronisiert werden.

Insbesondere schafft die Erfindung eine verbesserte Verzögerungsverriegelungsschleife, die nutzvoll beim Testen der Zeitverzögerung ist, die bei Signalen während des Fortschreitens eines Signales durch eine integrierte Schaltung auftritt. Die Verbesserungen sorgen für die Erzeugung einer sehr linearen Rampe, was wesentlich für eine genaue Verzögerungsbestimmung ist, und für eine Einrichtung zur selektiven Steuerung der Zeitlänge, über die die Verzögerung gemessen wird. Die verbesserte Verzögerungsverriegelungsschleife kann in Kombination mit einem Gerät benutzt werden, um das genaue Messen der Verzögerung zu erleichtern.

Die Erfindung ist nützlich und anwendbar beim Messen der Zeitverzögerung, die einem Signal anhaftet, wenn es durch

eine integrierte Schaltung (IC) übertragen wird. Dieses Testen wird in erster Linie in einer digitalen Schalterintegrierten Schaltung gemessen. Wenn eine neue IC-Logikfamilie entwickelt wird, müssen sehr umfassende' Daten gewählt oder genommen werden, um die gleichstrom- und wechsel stromparametrischen Charakteristiken zu dokumentieren, bevor die digitalen Vorrichtungen des ICs nutzvoll entwikkelt werden können. So müssen z.B. Daten berücksichtigt werden hinsichtlich der Veränderungen der Leistung der Temperatur und der Feuchtigkeit sowie der Speicherung, Vibration und Strahlung. In der zurückliegenden Zeit wurden gleichstromparametrische Tests in angemessener Weise durchgeführt. Das wechselstromparametrische Testen bereitete ein größeres Problem. Es wurde entweder in einem Laboratorium durchgeführt, besetzt mit sehr teuren Testern oder es wurde auf einer Bank mit Oszillographen, Spannvorrichtungen, Impulsgeneratoren, Stromversorgern und ähnlichen ausgeführt. In allen Fällen war das Testen langsamer, teurer und im allgemeinen nicht so genau wie bei der vorliegenden Vorrichtung. Die Erfindung erlaubt ein schnelles Testen von vielen tausenden ICs, das Aufzeichnen der Ergebnisse, die nachfolgende Eingabe einer Variablen, wie vorher erwähnt. Zusätzlich können alle Tests in einfacher Weise erneut durchgeführt werden. Außerdem macht es die Erfindung möglich, zum ersten Mal das On-Line automatisierte wechselstromparametrische Herstellungstesten von vielen ICs.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung einer Verzögerungsverriegelungsschleife wie detailiert in der US-PS 4 309 673 und der US-PS 4 338 569 beschrieben. Die Offenbarung in-ί diesen beiden Patenten ist identisch. Daher sind die folgenden Bemerkungen auf beide Patente anwendbar. Es

wurden keine Rampengeneratoren in der Vorrichtung nach der US-PS 4 309 673 und US-PS 4 338 569 einbezogen. Es wurde in einfacher Weise die Anstiegszeit eines Rechteckimpulses als Rampe verwendet. Wie bekannt ist, erscheinen solche Impulse als Rechteck, wenn sie als eine Impulsfolge oder ein Impulszug auf einem Oszillographen wiedergegeben werden. Tatsächlich gibt es jedoch einen endlichen Zeitbetrag oder -wert für den Anstieg des Impulses. Dies kann einfach anhand der graphischen Aufzeichnung auf dem Oszillographen erkannt werden, wenn eine kurze Zeitbasis ausgewählt wird.

Bei den beiden in den beiden genannten US-Patentschriften beschriebenen Vorrichtungen ist der Impuls in bezug auf die Zeit nicht veränderbar. Daher ist die Anstiegszeit des Impulses festgelegt. Folglich ist auch der Bereich der Zeit festgelegt. Es ist keine Bereichsschaltung möglich. Das Ergebnis ist das, daß nur Verzögerungen, die kleiner als die festgelegte Anstiegszeit sind, gemessen werden können. Dies bedeutet eine ernst zu nehmende Einschränkung für die Verwendbarkeit dieser Vorrichtung zumindest in bezug auf das Testen von ICs. Außerdem ist die Anstiegszeit extrem schnell, und zwar im Bereich von Picosekunden, während in der vorliegenden Vorrichtung die Verzögerungsbereiche sich im Bereich von 1000 Nanosekunden erstrecken.

Das Ansteigen der Impulse in der US-PS 4 30 9 6 73 und der US-PS 4 338 569 schafft hohe oder starke Linearität, was bei der Durchführung von genauer, oder präzisen Messungen notwendig ist, wie dies in der Anwendung der vorliegenden Erfindung gefordert ist. Die Neigung des Anstiegs ist anfangs flach und ändert sich zu einer steileren Steigerung mit fortschreitendem Anstieg.

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Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine verbesserte Verzögerungsverriegelungsschleife zur Verwendung beim Testen der Charakteristiken einer integrierten Schaltung, wobei die Verbesserungen Rampenerzeugungsvorrichtungen aufweisen, um Spannungsrampen zu erzeugen, die sehr linear sind. Der Zeitbetrag, in der die Spannung zur Bildung einer Rampe fortdauern kann, ist zum Maximumwert der Zeitverzögerung in Beziehung gesetzt, der die Verzögerungsverriegelungsschleife messen kann. Dies ist gleichwertig der Maximumverzögerung zwischen einem Impulsflankenübergang der ersten Eingangsimpulskette und einem Impulsflankenübergang einer zweiten Eingangsimpulskette. Ein solcher Rampengenerator wird für jeden Eingangspfad verwendet. Außerdem ist der Zeitbereich zur Genauigkeit der Messung der Verzögerungsverriegelungsschleife in Beziehung gesetzt. Es ist wünschenswert, dieses in Abhängigkeit von dem zu testenden IC zu variieren. Um dieses zu verwirklichen oder zu erreichen, ist die Bereichsschalterschaltung mit der Zeitgeberschaltung im Rampengenerator verbunden. Durch Einschalten von unterschiedlichen Komponenten in der Zeitgeberschaltung kann die Neigung der Rampe geändert werden, um Verzögerungsmessungseigenschaften von 10, 20, 50, 100 und 1000 Nanosekunden zu schaffen. Ein solcher Schalter kann durch eine programmierbare digitale Vorrichtung gesteuert werden.

Die Erfindung ist durch die ' Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Schaltung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit einer verbesserten Verzögerungsverriegelungsschleife, anwendbar zum Messen von Zeitverzögerungen in einem elektrischen Signal, verursacht durch

die Verarbeitung des Signales durch eine integrierte Schaltung,

Fig. 2 ein< Paar einer schematischen Zeitbereichswellenform mit den zu messenden erforderlichen

Zeitverzögerungen, und

Fig. 3 ein Paar von schematischen Zeitverlaufswellenformen mit Rücklauf und Bereichsschaltfunktionen bei Spannungsrampen von unterschiedlichen

Zeitbereichen.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einer Testvorrichtung 10. Es ist eine Funktion der Testvorrichtung 10, um unterschiedliche Zeitverzögerungen zu messen, die in einem Signal hervorgerufen oder induziert sind, wenn es durch eine integrierte Schaltung 12 verarbeitet wird. Die integrierte Schaltung 12 kann eine beliebige Vorrichtung sein, für die die gleichstrom- und wechselstromparametrischen Charakteristiken bestimmt werden sollen. Solche Vorrichtungen haben in typischer Weise eine Vielzahl von Eingängen und Ausgängen. Um mit einer bevorzugten Ausführungsform kompatibel zu sein, kann die integrierte Schaltung 1,2 nicht weniger als 64 Eingänge und 64 Ausgänge aufweisen. Die integrierte Schaltung 12 wird bei hoher Geschwindigkeit getestet, wobei jeder Wechselstromparameter im MikroSekundenbereich erfaßt und bestimmt wird. Dort wo es erforderlich ist, .kann eine me-

chanische Zuführungseinrichtung der Reihe nach eine große Anzahl von integrierten Schaltungen liefern, die schnell getestet werden sollen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Test- · vorrichtung 10 durch eine programmierbare Vorrichtung (nicht dargestellt) gesteuert, wobei eine solche Vorrichtung bevorzugt digitale Natur aufweist. In der Fig. 1 ist die Schnittstelle mit einer solchen programmierbaren Vorrichtung durch breite Pfeile angedeutet.

Typische zu messende Verzögerungen, und zwar für die Bestimmung der Wechselstromcharakteristiken einer integrierten Schaltung 12,=sind in Fig. 2 gezeigt. Es sind zwei identische Impulse gezeigt, und zwar der Pfad A-Impuls, der zeitmäßig verzögert ist in bezug auf den Pfad B-Impuls. Die im positiven Bereich befindliche Spannung ist in konventioneller Weise mit (+) bezeichnet, während die in den negativen Bereich gehende Spannung mit (-) bezeichnet ist. Es sind vier typische Messungen gezeigt. Die Zeitverzögerung zwischen den in die positive Richtung gehenden Impulsen ist mit TD++ und die Zeitverzögerung zwischen den in die negative Richtung gehenden Impulsen mit TD— bezeichnet. Andere typische Verzögerungsmessungen der dargestellten Art umfassen die Verzögerung zwischen dem in positive Richtung gehenden Impuls^:: des Pfades B und dem in die negative Richtung gehenden Impuls des Pfades A, die mit TD+- bezeichnet sind, und die Verzögerung zwischen den in negative Richtung gehenden Impuls des Pfades B .und dem in positive Richtung gehenden Impuls des Pfades A sind mit TD-+ bezeichnet.

Um solche Messungen auszuführen, wird die integrierte Schal-

tung 12 mit einer Steckkartenelektronik 14 verbunden, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Steckkartenelektronik 14 weist eine Schnittstelle zu jedem Pin der integrierten Schaltung 12 auf, wobei jeder Pin ein Eingang oder Ausgang dieser Schaltung ist. Die Pin- oder Steckkartenelektronikschnittstelle weist für jeden Pin zwei Pfade entsprechend dem Pfad A und dem Pfad B auf, wie in Fig. 2 dargestellt. Ein jeder solcher Pfad umfaßt eine Potentialquelle einer Impulskette für die Versorgung für den Rest der Testvorrichtung 1O₇ die darauffolgend betätigt werden soll. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wählt eine einfache Software Darstellungen für eine digitale programmierbare Vorrichtung die zu messenden Pins und Parameter aus. Ein solcher Befehl kann z.B. festlegen "messe TD+- Pin 5 bis pin 7". Ein solcher Befehl wählt als Eingänge für die Testvorrichtung 10 den Pfad B an Pin 5 und Pfad A an Pin 7 aus,

Die Pinkartenelektronik 14 weist zwei Ausgänge auf. Jeder Ausgang kann einen übergang initiieren auf der Basis von einer von zwei Spannungen, die am IC abgetastet bzw. gemessen worden sind. Die programmierbare Vorrichtung bestimmt, welche der beiden Spannungen dazu benutzt werden soll, jeden Ausgang der Pinkartenelektronik abzutasten.

Mit der Pinkartenelektronik 14 sind zwei ODER-Gatter verbunden, nämlich ein Pfad A-ODER-Gatter 16 und ein Pfad B-ODER-Gatter 18. Jedes ODER-Gatter weist eine Vielzahl von Eingangsverbindungen auf, die mit der Pinkartenelektronik 14 verbunden sind. Aufgeteilt zwischen dem Pfad A-ODER-Gatter 16 und dem Pfad B-ODER-Gatter 18 besteht eine Eingangsverbindung für jeden Pin an der integrierten Schaltung 12. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform weisen das Pfad A-ODER-Gatter 16 und das Pfad B-ODER-Gatter 18 jeder

64 Eingänge auf. Im Betrieb läßt jedes ODER-Gatter die gewünschten Eingangssignale zum Rest der Testvorrichtung 10, wie dies durch die programmierbare Vorrichtung befohlen wird. Auf den vorher festgesetzten Befehl hin gibt z.B. das Pfad A-ODER-Gatter 16 die Impulskette ab, die an ihren Eingang eingegeben wurde auf der Verbindung zur Pinkartenelektronik 14, die als Schnittstelle zum Pin 7 besteht. Ähnlich gibt das Pfad B-ODER-Gatter 18 die Impulskette oder -folge ab, die ihr vom Pin 5 eingegeben wurde.

Die Ausgangssignale vom Pfad A-ODER-Gatter 16 und vom Pfad B-ODER-Gatter 18 werden zum Inverter/Überkreuzungsnetzwerk 20 gesendet. Das Inverter/Überkreuzungsnetzwerk 20 führt selektiv zwei Funktionen aus. Erstens invertiert es die entsprechenden Impulse der Impulsfolge, wo es erforderlich ist. Es ist eine Charakteristik der Testvorrichtung 10, daß sie nur auf ins positive gehende Impulse anspricht. Daher ist dort, wo die ausgewählte Zeitverzögerung als TD++ gemessen wird, keine Invertierung erforderlich, da der Impulsflankenübergang für den Pfad A und den Pfad B ein ins positive gehender Impuls ist. Dort jedoch, wo die ausgeführte Messung TD— ergibt, gehen beide Impulsflankenübergänge ins negative. In diesem Falle invertiert das Inverter/Überkreuzungsnetzwerk 20 beide Pfad A- und Pfad B-Impulsflankenübergänge mit ins negative gehenden Impulsen in Impulsübergänge mit ins positive gehenden Impulsen, auf die die Testvorrichtung 10 geeignet ansprechen kann.

Die zweite Funktion des Inverter/überkreuzungsnetwerkes 10 besteht in der selektiven Umleitung der ankommenden Pfad A-Impulsfolgen über dem Pfad B und gleichzeitig in

der Umleitung der ankommenden Pfad B-Impulsfolgen über dem Pfad A. Die Testvorrichtung 10 mißt stets die Verzögerung der Pfad A-Impulsflankenübergänge in bezug auf die Pfad B-Impulsflankenübergänge. Manchmal ist es wünschenswert, eine solche Verzögerung zu messen, wo der Pfad B-Flankenübergang auftritt nach dem Pfad A-Flankenübergang.

Dies tritt z.B. dann auf, wenn die Testvorrichtung 10 die Anstiegs- und Abfallzeiten eines Impulses mißt. In diesem Falle repräsentiert der Pfad B die Referenz oder Niedrigspannung und der Pfad A stellt die angehobene Spannung dar. Bei Messung der Anstiegszeit tritt zuerst die Pfad B-Spannung auf. Wenn aber die Abfallzeit gemessen wird, beginnt der Impuls von Pfad A oder von der angehobenen Spannung und fällt auf den Pfad B oder die Referenzspannung ab. Wenn die Testvorrichtung 10 die Abfallzeit mißt, muß der Pfad A-Flankenübergang als Signal über den Pfad B geschickt werden. Außerdem muß der Pfad B-Flankenübergang als Signal über den Pfad A geschickt werden, um die Beziehung zu erhalten und zu bewahren, daß das Pfad B-Ereignis vor dem Pfad Α-Ereignis auftreten muß.

Das Inverter/Überkreuzungsnetzwerk 20 liefert eine Impulskette zu einem Pfad A-Multiplexer 22 und eine weitere Impulskette zu einem Pfad B^Multiplexer 24, in denen die zu messenden Ereignisse ins positive gehende Flankenübergänge sind. Der Pfad A-Flankenübergang tritt gleichzeitig mit oder verzögert gegenüber dem Pfad B-Flankenübergang auf. Der A- und B-Multiplexer sind mit einem Kalibrator oder Eichgerät verbunden, von dem sie ihre Eingangssignale empfangen sowie von dem Inverter/Überkreuzungsnetzwerk 20. Die Multiplexer vollführen Zeitteilungsfunktionen im Hinblick auf die Eingangssignale von beiden Quellen in bekann-

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ter Weise aus. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden der A-Multiplexer 22 und der B-Multiplexer 24 durch die programmierbare Vorrichtung gesteuert. Als Reaktion auf die programmierbare Vorrichtung hin gibt der Α-Multiplexer eine A-Pfadimpulskette und der B-Multiplexer 24 eine B-Pfadimpulskette ab.

Die A-Pfadimpulskette wird einem A-Puffer 28 und die B-Pfadimpulskette einem B-Puffer 30 zugeführt. Die Puffer dienen zur Glättung und Formung der entsprechenden Signale in konventioneller Weise. Der A-Puffer 28 gibt eine Impulskette an einen A-Rampengenerator 32 und der B-Puffer 30 eine Impulskette an einen B-Rampengenerator 34 ab.

Um nun die gewünschte Genauigkeit der Verzögerungsmessung zu erhalten, erzeugen die Rampengeneratoren eine sehr lineare Rampe. Daher umfassen sie mindestens zwei Unterelemente. Das erste Unterelement berücksichtigt oder rechnet ab die Langzeitdrift, z.B. aufgrund von Temperaturänderungen. Das zweite Unterelement ist eine ausgesprochen hochfrequente Vorrichtung, die die Spannungsrampen erzeugt, wenn sie durch das erste Subelement korrigiert worden sind. Jeder Rampengenerator liefert im Betrieb eine Spannungsrampe, wenn ein Impulsflankenübergang ihm eingegeben wird.

Mit dem A-Rampengenerator 32 und eem B-Rampengenerator 34 ist jeweils eine Rücklaufschaltung 36A und 36B verbunden (Rückführung). Die Rückführungsschaltung 36A und 36B bewirkt im Betrieb, daß die Rampengeneratoren mit der Rampenbildung aufhören, wenn eine bestimmte Spannung erreicht ist, wobei sie auf die Referenzspannung abfallen, um den nächstenlmpulsflankenübergang zu erwarten.

Die Arbeitsweise der einzelnen Rampengeneratoren und ihrer

verbundenen Rückführungsschaltung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Rampenspannung startet von der Referenzspannung Vf, wenn ein Flankenübergang der Eingangsimpulskette durch den Rampengenerator festgestellt wird. Die Rampe bildet sich kontinuierlich bis zu einem Maximumspannungswert V . In diesem Zeitpunkt befiehlt die Rückführungs- oder Rücklaufschaltung, die mit dem Rampengenerator verbunden ist, einen Rücklauf und die Spannung fällt zurück auf den Wert Vf. Bed. diesem Wert erwartet der Rampengenerator den nächsten Impulsflankenübergang. Die Zeitperiode, die die Rampe braucht, um einen Zyklus vom Beginn der Rampe bis zur Rückführung zu beenden, rerpäsentiert die maximal mögliche Zeitlänge, die eine Verzögerung dauern kann und die noch durch die Testschaltung 10 gemessen werden kann. Diese Zeit ist in der Fig. durch den Bereich 1 dargestellt. In der Praxis wird der verwendbare Bereich der Rampe definiert durch eine Spannung V_Q, die eine Nullzeitverzögerung repräsentiert und eine Spannung V_f , die die volle Meßbereichsverzögerung (Endwert) repräsentiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, den Zeitbereich der Rampengeneratoreη selektiv zu ändern. Dies wird durch Änderung der Steigung der Rampe bewerkstelligt. Dies beeinträchtigt den Betrag der Zeit, den die Rampe braucht, um die Spannung zu erreichen, bei der die Rückführung durch Vergleichen der beiden Rampen gemäß Fig. 3 auftritt. Es ist ersichtlich, daß V_m,„ konstant ist, wobei

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jedoch der Bereich 2 zwei mal so groß ist wie der Bereich 1. Z.B. kann der Bereich 1 einen Bereich von 50 Nanosekunden und der Bereich einen Bereich von 100 Nanosekunden verkörpern. Dort, wo die zu messende Zeitverzögerung als ungefähr 70 Nanosekunden bekannt angesetzt ist, weist der Be-

reich 1 nicht den erforderlichen Bereich auf, um eine solche Messung auszuführen. Bereich 2 muß selektiert werden.

Die Bereichsschalterschaltung ist mit jedem Rampengenerator mit einbezogen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bereiche 10, 20, 50, 100 und 1000 Nanosekunden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Steuerung der Bereichsauswahl durch eine programmierbare Vorrichtung ausgeführt.

Mit Bezug auf Fig. 1 liefert der A-Rampengenerator 32 die A-Pfadimpulsfolge an die erste variable Verzögerungsvorrichtung 38. Der B-Rampengenerator 34 liefert die B-Pfadimpulsfolge an eine zweite variable Verzögerungsvorrichtung 40. Die variablen Verzögerungsvorrichtungen korrespondieren bzw. wirken auf einen Flankendetektor 42 in bekannter Weise zusammen, unfeine Rückkopplungsspannung zu erzeugen, die für die Zeitverzögerung zwischen einem Impulsflankenübergang der A-Pfadimpulskette mit Bezug auf einen Impulsflankenübergang der B-Pfadimpulskette repräsentativ ist. Die erste variable Verzögerungsvorrichtung 38, die zweite variable Verzögerungseinrichtung 40, der Flankendetektor 42 und die Rückkopplungsspannung, die in die variable Verzögerungseinrichtung 38 eingegeben wird, umfaßt im wesentlichen die bekannte Verzögerungsverriegelungsschleife.

Eine Bereichsschaltervorrichtung 44 arbeitet als ein Tiefpaß. Die bekannte Verzögerungsverriegelungsschleife ist eine integrierte Schaltung. Um die Rückkopplungsspannung verwenden zu können, muß eine solche Spannung auf einen im wesentlichen konstanten Pegel von Impuls zu Impuls gehal-

ten werden. Als Ergebnis der Bereichsschaltereigenschaften der zuvor beschriebenen Art gibt es eine Möglichkeit, daß nämlich die Rückkopplungsspannung zwischen den Impulsen abfallen kann. Um dieses zu verhindern ist es notwendig, eine geeignete Schaltung als Funktion des Bereiches einzuschalten. In bevorzugter Weise umfaßt eine solche Schaltung Kondensatoren von unterschiedlichen Größen, wobei im wesentlichen große Kondensatoren für lange Bereiche und kleine Kapazitäten für kurze Bereiche verwendet werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Bereichsschaltervorrichtung 44 durch eie programmierbare Vorrichtung gesteuert. Die Bereichsschaltvorrichtung 44 gibt die Rückkopplungsspannung an einen Operationsverstärker 46 ab.

Der Operationsverstärker 46 empfängt zwei Eingangssignale, die Rückkopplungsspannung und eine Spannung von einer Referenzspannungsvorrichtung 48, die eine passende bzw. geeignete Versetzung zur Rückkopplungsspannung liefert. Der Operationsverstärker 46 gibt eine verstärkte Spannung der versetzten Rückkopplungsspannung an den zweiten Eingang der veränderbaren Verzögerungsvorrichtung 38 ab. Diese vesetzte Rückkopplungsspannung ist repräsentativ für die Zeitverzögerung zwischen den gemessenen Impulsflankenübergangen.

Diej'bevorzugte Ausgangsschaltung der Testvorrichtung 10 ist im rechten oberen Bereich von Fig. 1 gezeigt und besteht aus einem Dämpfungsteil 50, einem Meßverstärker 52, einem Analog-Digital-Wandler 54 und einem Bus (Datenbus) 56.

Das Dämpfungsglied 50 stellt die volle Meßbereichsausgangs-

spannung des Meßberstärkers ein. Diese Spannung repräsentiert die Maximumverzögerung des ausgewählten Bereiches. Zum Beispiel ist in dem 50 Nanosekunden-Bereich die volle Meßbereichsausgangsspannung des Meßverstärkers äquivalent einer Verzögerung von 50 Nanosekunden. Die Nullschaltung 58 fixiert die Spannung, die die Nullverzögerung repräsentiert (Vq in Fig. 2) und sendet diese Spannung zum zweiten Eingang der zweiten variablen Verzögerungsvorrichtung 40. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden das Dämp-.

fungsglied 50 und die Nullschaltung 58 gleichzeitig bereichsgeschaltet mit den zuvor erwähnten Bereichsschaltfunktionen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine solche Bereichsschaltoperation durch eine programmierbare Vorrichtung gesteuert.

Das Dämpfungsteil 50 empfängt die Rückkopplungsspannung, so wie sie in die erste variable Verzögerungseinrichtung 38 eingegeben wurde, und gibt eine in geeigneter Weise hinsichtlich der Größe gebildete Spannung an den Meßverstärker 52 zur weiteren Verstärkung. Die verstärkte Spannung wird dann an den Analog-Digital-Wandler 54 abgegeben. Eine Referenzspannung 55 liefert eine Versetzung oder Abweichung zum Mittelpunkt der Ausgangsspannung des Analog-Digital-Wandlers 54.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Analog-Digital-Wandler 54 eine 12-Bitvorrichtung und konvertiert drei Spannungen in ein Digitalsignal. Als Beispiel ist für einen Bereich von 20 Nanosekunden Vq äquivalent ungefähr 400 Bits und V- äquivalent ungefähr 3400 Bits. Für diesen Meßbereich repräsentieren 20 Nanosekunden eine verstärkte Spannung von V_f - V_Q oder ungefähr 3000 Bits. Vorausgesetzt, daß der Bereich richtig ausgewählt wurde, fällt die

Rückkopplungsspannung zwischen Vq und V_f als gemessene Verzögerung. Diese Spannung entspricht einer vorgegebenen Anzahl von Bits. In der bevorzugten Ausführungsform werden solche digitalen Signale auf einen Bus 56 übertragen und von dort auf die programmierbare Vorrichtung.

Der Kalibrator bzw,, das Eichgerät 26 spielt eine bedeutende Rolle zur Sicherstellung der Genauigkeit des Gesamtsystems. Die erste Funktion die er ausführt kann als Schräglaufkompensierung bezeichnet werden. Die unterschiedlichen Komponenten der Testvorrichtung 10, durch die die Impulsfolgen passieren, bewirken eine Verzögerung in den Signalen, die die festgestellte bzw. ermittelte Rückkopplungsspannung verzerrt. Wenn diese Verzögerung festgestellt werden kann, kann sie zuaddiert oder abgezogen werden von den Busdaten 57, um auf diese Weise eine Entzerrung bzw. Schräglaufkompensierung zu bewirken. Um dieses zu erreichen, schickt der Kalibrator 26 zwei gleichzeitige Impulszüge zur Steckkartenelektronik 14. Eine Impulsfolge dient als Referenz und wird über den Pfad B der Testvorrichtung 10 geschickt. Die andere Impulsfolge wird sequentiell über jede Pinschnittstelle und über den Pfad A der Testvorrichtung 10 geschickt. Da die beiden Impulsfolgen gleichzeitig auftreten oder eine Nullverzögerung aufweisen, liegt eine erzeugte Verzögerung allein begründet im Pfad von der ausgewählten Pinschnittstelle. Jede solche Verzögerung wird im Speicher der programmierbaren Vorrichtung zurückgehalten und aufbewahrt, um abgerufen zu werden, wenn der besondere Pin gemessen werden soll. Im zuvor beschriebenen Beispiel, in dem die Messung für bzw. von dem fünfzehnten Pin bis zum siebenten Pin gemacht wurde, wird sowohl der Entfernungswert für Pin 5 als auch für Pin 7 zum Busdatenwert, der abgegeben wird, hinzuaddiert oder von diesem abgezogen.

Die zweite Funktion, die der Kalibrator 26 ausführt ist die sehr genaue Bestimmung der Null- und vollen Bereichsspannungswerte für jeden Bereich durch Signale, die zum A-Multiplexer 22 und B-Multiplexer 24 gesandt werden und durch Digitalsignale, die von der programmierbaren Vorrichtung zu den Kalibratoren rückgekoppelt werden. Um dieses auszuführen, werden die Bereiche nacheinander ausgewählt. Bei jedem Bereich schaut die programmierbare Vorrichtung auf die digitalen Ausgänge der Testvorrichtung mit Bezug auf solche Spannungen und bestimmt zuerst ob jede innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereiches liegt. Wenn die beiden Spannungen innerhalb ihrer entsprechenden Spannungsbereiche fallen, bestimmt die programmierbare Vorrichtung, daß die Testvorrichtung 10 funktional sich im ausgewählten Bereich befindet und geht auf den zweiten Teil der Kalibrationsfunktion über. In dem zweiten Teil empfängt der Kalibrator 26 von der programmierbaren Vor-, richtung die Digitalsignale, die die Nullspannung und die volle Bereichsspanriung repräsentieren. Die programmierbare Vorrichtung bestimmt die Differenz zwischen den beiden Werten und zwar im zuvor verwendeten Beispiele, die 3000 Bits. Unter Verwendung dieser Zahl und des ausgewählten Bereiches berechnet die programmierbare Vorrichtung eine bestimmte Anzahl von Pikosekunden der Verzögerung pro Bit.

Dieses Verhältnis wird gespeichert und darauffolgend auf das digitale Signal gegeben, welches repräsentativ für die Rückkopplungsspannung ist, und zwar jedesmal wenn der Bereich ausgewählt wird, um die Zeitverzögerung genau und akurat zu ermitteln. Der Kalibrator 26 führt der Reihe nach die oben genannten beiden Funktion für jeden Bereich aus.

Zahlreiche Charakteristiken und Vorteile der Erfindung wurden in der vorangegangenen Beschreibung im einzelnen

aufgeführt. Es ist jedoch ersichtlich, daß diese Ausführungsbeispielsbeschreibung hinsichtlich ihrer Offenbarung in vieler Hinsicht nur darstellenden Charakter aufweist. So können in Details Änderungen gemacht werden, insbesondere hinsichtlich der Gestalt, Größe und Einrichtung oder Anordnung von Teilen, ohne hierbei den durch die Ansprüche festgelegten Schutzumfang zu verlassen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE :

6/

Verzögerungsverriegelungsschleife oder -regelung mit einer ersten Zeitverzögerungseinrichtung, die über ihren Eingang mit einer ersten Impulskettenquelle verbunden ist, die ein erster Anschluß einer elektrisehen Vorrichtung ist,- und die über ihren Ausgang eine erste Impulskette an eine erste Eingangseinrichtung einer Impulsflankendetektoreinrichtung liefert, welche eine erste und zweite Eingangseinrichtung'enthält, wobei die Impulsflankendetektoreinrichtung ein analoges Ausgangssignal liefert, das mit dem Zeitintervall zwischen einem Flankenübergang eines Impulses auf der ersten Eingangseinrichtung und einem Impuls auf der zweiten Eingangseinrichtung in Beziehung steht, mit einer zweiten Zeitverzögerungseinrichtung, deren Eingang mit einer zweiten Impulskettenquelle verbunden ist, die ein zweiter Anschluß einer elektronischen Vorrichtung ist, und die über ihren Ausgang eine zweite Impulskette an eine zweite Eingangseinrich-

der Impulsflankendetektoreinrichtung liefert und die Rückkopplungseinrichtung aufweist, um das Ausgangssignal, das mit dem Zeitintervall in Beziehung steht, an die zweite Verzögerungseinrichtung zu liefern, um an diese ein Eingangssignal zu liefern, um somit die Zeitverzögerung der zweiten Impulskette zu steuern, gekennzeichnet durch

eine erste Rampengeneratoreinrichtung (32) , die zwisehen der ersten Impulskettenquelle und der ersten Zeitverzögerungseinrichtung (38) angeordnet ist, um eine lineare Rampenspannung zu erzeugen, beginnend bei einer Referenzspannung (V ) in Abhängigkeit

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vom Übergang einer Impulsflanke der ersten Impulskette,

durch eine erste Rücklauf- oder Rückführungseinrichtung (36), die mit der ersten Rampengeneratoreinrichtung (32) verbunden ist, um die Rampe zu beenden, wenn sie eine gewisse Spannung erreicht hat und die der ersten Rampengeneratoreinrichtung die Rückkehr zur Referenzspannung befiehlt, und

durch eine zweite Rampengeneratoreinrichtung (34), die zwischen der zweiten Impulskettenquelle und der zweiten Zeitverzögerungseinrichtung (40) vorgesehen ist, um eine äußerst lineare Rampenspannung zu erzeugen, die bei der Referenzspannung (V_ )" beginnt in. "Reaktion auf einen' übergang einer Impulsflanke der .zweiten Impulskette/ und durch, eine zweite Rücklaufeinrichtung (36B), durch die die zweite Rampe beendet wird, wenn sie eine gewisse Spannung erreicht hat, und die der zweiten Rampengeneratoreinrichtung (34) den Befehl zur Rückkehr zur Referenzspannung gibt.
2. Verzögerungsyerriegelungsregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Bereichsschaltereinrichtung vorgesehen ist, die mit dieser zur selektiven Steuerung der maximalen Verzögerungszeit verbunden ist, die durch die Verzögerungsverriegelungsregelung meßbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , daß die erste Bereichsschaltereinrichtung, mit der ersten Rampengeneratoreinrichtung (32) verbunden ist, um selektiv diesem Rampengenerator den Befehl zur Rampenbildung mit einer größeren oder geringeren Neigung zu geben, und daß eine zweite Bereichsschaltereinrichtung vorgesehen ist, die mit der zeiten Rampengeneratoreinrichtung (34) verbunden ist, um diesem Rampengenerator selektiv den Befehl zur Rampenbildung mit einer größeren oder geringeren Neigung zu geben.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet , daß ein Arbeitsbereich für die Rampenspannung definiert ist durch eine Nullspannung, die eine Nullverzögerung darstellt, und durch eine volle Bereichsspannung, die die maximal meßbare Verzögerung für den ausgewählten Bereich darstellt, wobei die Vorrichtung eine Bereichsschaltereinrichtung aufweist, die mit dieser zur Einstellung der Verzögerungszeit zwischen der Nullspannung und der vollen Bereichsspannung als Funktion des ausgewählten Bereiches verbunden ist.
5. Verzögerungsverriegelungsregelung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die auswählbaren Zeitverzögerungsbereiche 10, 20, 50, 100 und 1000 Nanosekunden sind.
6. Verzögerungsverriegelungsregelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Bereichsschalten durch eine digital programmierbare Vorrichtung steuerbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß eine Pin- oder Steckkartenelektronikeinrichtung mit einer Pinschnittstelleneinrichtung vorgesehen ist, die mit der elektronischen Einrichtung über ihre ersten und zweiten Pins verbunden ist, um die erste und zweite Impulskette von dort zu empfangen und um diese Impulsketten auf die Verzögerungsverriegelungsregelung zu übertragen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Einrichtung eine Vielzahl von Pins oder Stiften und die Steckkartenelektronikeinrichtung eine Vielzahl von Pinschnittstelleneinrichtungen aufweist, die jeweils zur Verbindung mit einem Pin der Elektronikeinrichtung vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,

dadurch gekennzeichnet , daß jede Pinschnittstelleneinrichtung vier Ausgangseinrichtungen zur selektiven Abgabe von einer von vier Spannungen aufweist, die an dem Pin der elektronischen Einrichtung festgestellt wird, mit der eine solche Pinschnitt-Stelleneinrichtung verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß eine erste Multipfad-ODER-Gattereinrichtung vorgesehen ist, die

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zwischen der ersten Impulskettenguelle und der ersten Zeitverzögerungseinrichtung vorgesehen ist, daß die erste Impulskettenguelle mindestens zwei unterscheidungsfähige Impulsketten erzeugt und diese der ersten Multipfad-ODER-Gattereinrichtüng zuführt/'wobei diese ODER-Gattereinrichtung (16, 20, 22) eine der Impulsketten selektiv der ersten Zeitverzögerungseinrichtung (38) zuführt, und daß eine zweite Multipfad-ODER-Gattereinrichtung (18, 20, 24) vorgesehen ist, die zwisehen der zweiten Impulskettenquelle und der zweiten Zeitverzögerungsexnrichtung (40) angeordnet ist, wobei die zweite Impulskettenguelle mindestens zwei unterscheidungsfähige Impulsketten erzeugt und diese der zweiten Multipfad-ODER-Gattereinrichtung zuführt, wobei diese ODER-Gattereinrichtung eine der Impulsketten selektiv der zweiten Zeitverzögerungseinrichtung (40) zuführt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet , daß die erste und zweite Multipfad-ODER-Gattereinrichtung jeweils 64 Eingänge aufweist, die selektiv ein einziges Ausgangssignal liefert.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß eine Inverter-überkreuzungseinrichtung (20) vorgesehen ist, die zwischen der ersten und zweiten ODER-Gattereinrichtung (16, 18) und der ersten und zweiten Zeitverzögerungseinrichtung (38, 40) vorgesehen ist, die mit dieser zum Feststellen von ins Negative gehenden Impulsen verbunden ist und durch die alle ins Negative gehenden Impulse der ersten und zweiten Impulskette

invertiert und die diese invertierten Impulse sowie alle ins Positive gehenden Impulse an die jeweilige Zeitverzögerungseinrichtung weiterleitet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein verwendbarer nützlicher Teil der Rampenspannungen durch eine Nullschwellwertspannung mit Bezug auf eine Nullverzögerung und durch eine Vollbereichsschwellwertspannung definiert ist, die sich auf die maximale, in dem ausgewählten Bereich meßbare Verzögerung bezieht, wobei eine Nulleinstelleinrichtung (58) vorgesehen ist, die mit der zweiten Zeitverzögerungseinrichtung (40) verbunden ist, um selektiv eine NuIlschwellwertspannung in diese einzugeben, und zwar für jeden Zeitverzögerungsbereich, und daß eine Vollbereichseinstelleinrichtung vorgesehen ist, die mit der ersten Zeitverzögerungseinrichtung (38) zur selektiven Eingabe einer Vollbereichsschwellwertspannung verbunden ist, um diese Schwellwertspannung für jeden Zeitverzögerungsbereich einzugeben.
14. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet , daß eine Analog-Digital-Konvertereinrichtung (54) vorgesehen ist, um das analoge Ausgangssignal in ein digitales Ausgangssignal umzuwandeln, wobei eine Anzahl von Bits der Information auf eine Zeitperiode bezogen ist, welche eine Punktion des ausgewählten Zeitverzögerungsbereiches ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet , daß eine Kalibratoreinrichtung (26) zur Erzeugung von mindestens

zwei Koinzidentenimpulszügen oder -ketten vorgesehen ist, die im wesentlichen eine Nullzeitverzögerung zwischen den Flankenübergängen einer solchen Impulskette in bezug auf die Flankenübergänge der anderen Impulskette aufweist, daß die Kalibratoreinrichtung selektiv die Koinzidentenimpulszüge der Steckkartenelektronikeinrichtung zuführt und von da zu jeder Pinschnittstelleneinrichtung, daß eine erste Koinzidentenimpulskette, die von einer Pinschnittstelleneinrichtung der Steckkarteneinrichtung abgegeben wurde, die erste Impulskette umfaßt, die durch die Verzögerungsverriegelungsregelung verzögert wird, daß eine zweite Koinzidentenimpulskette einen Referenzwert aufweist, gegen den die in der ersten Impulsket- te induzierte Verzögerung gemessen wird, wobei diese Verzögerung einen Fehler im Ausgangssignal der Verzögerüngsverriegelungsregelung aufweist, wobei dieses Fehlersignal für jede Pinkartenschnittstelleneinrichtung berechnet und durch die programmierbare Vorrichtung zum Zwecke der Verknüpfung mit dem digitalen Ausgangssignal gespeichert wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet , daß eine programmierbare Vorrichtung zur Steuerung der Verzögerungsverriegelungsregelung vorgesehen ist, und daß die programmierbare Vorrichtung die Vorrichtung dazu veranlaßt, sequentiell die Zeitverzögerungsbereiche schrittweise zu durchlaufen und die feststellt, ob die Nullschwellwertspannung sowie die Vollbereichsschwellwertspannung für eine zufriedenstellende Arbeitsweise innerhalb vorgegebener Grenzen liegt und außerdem für einen jeden solchen Bereich das digitale Ausgangssignal

prüft und eine gewisse Anzahl von Bits der Information ermittelt, die gleich jeder Eicosekunde. der Verzögerung ist, als eine Funktion des ausgewählten Bereiches sowie die Anzahl der zwischen der Nullschwellwertspannung und der Vollbereichsschwellwertspannung festgestellten Bits, wobei die Bestimmung dazu verwendet wird, um das digitale Ausgangssignal akurat zu skalieren.