DE3502551A1

DE3502551A1 - Treibervorrichtung fuer programmierbare stifte oder pins

Info

Publication number: DE3502551A1
Application number: DE19853502551
Authority: DE
Inventors: Douglas Eugene La Crescenta Calif. Oliver
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-01-27
Filing date: 1985-01-25
Publication date: 1985-08-14
Also published as: JPS60217442A; US4675673A; IL74154A; GB8501875D0; GB2154090B; GB2154090A

Description

HOFFMÄNlN"· EITLE S PARTNER 35 02551

PATENT-UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-INÖ. K. FOCHbLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-iNG. K. GDRS

DIPL.-ING. K. KOHLMANN . RECHTSANWALT A. NETTE

""¹⁰~ 41 485 Gh/ms

Douglas Eugene Oliver La Crescenta, Calif. / USA

Treibervorrichtung für programmierbare Stifte oder Pins

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen und Programmieren von Halbleitervorrichtungen, beispielsweise von programmierbaren Auslesespeichern (PROM's) und von löschbaren programmierbaren Eingabespeichern (EPROM's). Insbesondere betrifft die Erfindung das Regeln der Spannung und des Stromes an jedem Stift oder Pin (nachstehend der Einfachheit halber als Pin bezeichnet) der getesteten oder programmierten Halbleitervorrichtung.

Programmierbare Halbleitervorrichtungen, beispielsweise programmierbare Auslesespeicher (PROM's) und löschbare programmierbare Eingabespeicher (EPROM's) werden in gegenwärtigen Computersystemen allgemein verwendet. Sie können verwendet werden als Steuer- oder Kontrollspeicher oder dazu, Kombinationen von logischen Tor- oder Gatterkomponenten zu ersetzen. Zufolge der vielen verschiedenen Arten von Vorrichtungen, der vielen verschiedenen Hersteller und der vielen verschiedenen Anwendungen, bei denen die Benutzer diese Vorrichtungen verwenden wollen, ist die Anpassung von programmierbaren Vorrichtungen an Kundenwünsche üblich geworden. Das Programmieren dieser Vorrichtungen und das darauffolgende Testen bereits programmierter Vorrichtungen sind Hauptkostenelemente des fertiggestellten Produktes. Als Folge dieser Kosten ist es all-5 gemein erwünscht, das Programmieren von PROM's so weit wie möglich zu automatisieren.

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Das Programmieren wird allgemein durchgeführt durch das Anlegen von elektrischen Impulsen an die Eingangspins der programmierbaren Vorrichtung. Der Hersteller spezifiziert einen Satz von Spannungen oder anderen Signalen, die den Eingang zu der programmierbaren Vorrichtung darstellen und die innere Sicherungen verblasen oder wegblasen oder eine andere "Einbrenn"-Aktivität ausführen, um die Vorrichtung zu programmieren. Es gibt eine große Vielzahl von Herstelleranforderungen hinsichtlich der Spannungswerte, die an diese programmierbaren Vorrichtungen angelegt werden sollen oder können, um diese erfolgreich zu programmieren. Als Folge der großen Vielzahl ist es allgemein erwünscht, das Programmieren von PROM's so flexibel wie möglich zu machen.

In dem allgemeinen Fall muß jedem Pin eine unterschiedliche, jedoch sorgfältig geregelte Spannung dargeboten werden. Gegenwärtige Vorrichtungen zum Programmieren von PROM's sehen üblicherweise mehrere regulierte Spannungszufuhren vor und verbinden diese mit den Pins der zu testenden Vorrichtung mit Transistorschaltern. Während hierdurch der Zweck erreicht wird, jedem Pin eine geregelte Spannung zuzuordnen, ist der Grad an Regelung, der erreicht werden kann, begrenzt, und zwar als Folge ernsthafter Änderungen des Schalterarbeitens bei Temperaturänderungen. Demgemäß besteht ein Bedürfnis für Vorrichtungen zum Programmieren von PROM's, mit denen die Spannungen an der zu testenden Vorrichtungen genauer geregelt werden.

Obwohl gegenwärtig nicht verfügbar, besteht eine vorgeschlagene Lösung darin, die Eingangsspannung an jedem Pin an dem Pin selbst zu regeln. Es würde das einfachste sein, jedem Pin einen Digital-Analog-Wandler und einen Verstärker zuzuordnen, und für jeden diesen Wandler einen getrennten digitalen Eingang vorzusehen. Es kann sogar erforder-

lieh sein, einen zweiten Digital-Analog-Wandler und Verstärker vorzusehen, um an dem Pin auch den Strom zu steuern. Während mit dieser zweiten Arbeitsweise ihr Zweck erreicht wird, ist sie hinsichtlich der Verwendung von Teilen vergeudend und sie kann sehr teuer sein. Demgemäß besteht ein Bedürfnis für Vorrichtungen zum Programmieren von PROM's, bei welcher keine komplexen Schaltungen für jeden gesteuerten oder kontrollierten Vorrichtungspin vorhanden ist, mit welcher dennoch vergleichbare Flexibilität mit vernünftigen Kosten geschaffen ist.

Als Folge der großen Vielzahl von Halbleiterherstellern und der großen Vielzahl von Vorrichtungen, die von jedem Hersteller erzeugt werden, ist ein ernsthafter Spannungs-"15 unterschied "zwischen der'· höchsten Spannung und der nie--- "·'" drigsten Spannung vorhanden, die von irgendeiner gegenwärtig auf dem Markt befindlichen programmierbaren Halbleitervorrichtung benötigt wird. Dieser Spannungsunterschied, der etwa 70 Volt beträgt, ist größer als ein Unterschied, der bei der gegenwärtigen Spannungs-Multiplexertechnologie niedriger Kosten gehandhabt werden kann. Teile, die Spannung in einem Bereich von 70 Volt handhaben oder führen können, sind viel teurer als Teile, die Spannung in dem typischeren Bereich von 4 0 Volt führen können, die die programmierbare Vorrichtung selbst höchstens benötigt. Gegenwärtige Vorrichtungen versuchen, die Wirkung oder den Einfluß dieses Gesichtspunktes zu verringern dadurch, daß "Schlüsselpins" ausgewählt werden, welche die extremsten Spannungen benötigen, und dadurch, daß Adapter gefordert werden, die für verschiedene Klassen von programmierbaren Vorrichtungen physikalisch bzw. körperlich ersetzt werden müssen. Während mit dieser Arbeitsweise deren Zweck erreicht wird, ist sie für die Bedienungsperson unzweckmäßig und mit ihr können leicht teure menschliehe Fehler eingeführt werden. Demgemäß besteht ein Be-

dürfnis für Programraiervorrichtungen für programmierbare PROM's, die in der Lage sind, den vollen dynamischen Bereich gegenwärtig hergestellter programmierbarer Halbleitervorrichtungen zu programmieren, ohne das Erfordernis, irgendwelche Teile physikalisch oder körperlich auszutauschen.

Der große Bereich von Spannungen, den verschiedene Halbleitervorrichtungen benötigen, führt auch zu starker Wärmeaufzehrung von Energie in den Energiezufuhren und in jedem Pinverstärker. Gegenwärtige Vorrichtungen können mit diesem Problem nur fertig werden durch Hinzufügen großer Wärmesenken. Hierdurch wird der gewünschte Zweck erreicht, jedoch ist eine solche Vorrichtung massig bzw. umständlich und unzweckmäßig. Demgemäß besteht ein Bedürfnis für Programmiervorrichtungen für PROM's, die viel weniger Wärmeenergieaufzehrung erzeugen.

Es ist daher ein Zweck der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen zum Steuern der Eingänge zu den

Pins einer programmierbaren Halbleitervorrichtung und zum Messen der Ausgänge von den Pins, wobei die Spannung und der Strom an jedem Pin derart geregelt werden, daß die Vorrichtung programmiert und getestet wird. 25

Ein zweiter Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen zum Steuern der Eingänge zu einer Vorrichtung, wobei die Spannung an jeden Pin und der Strom an jedem Pin derart geregelt werden, daß ein Vervielfachen oder Multiplexen von Eingangssignalen zur Vorrichtung ermöglicht ist.

Ein dritter Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, Steuerung der Eingänge zu den Pins einer programmierbaren Halbleitervorrichtung zu schaffen über den vollen oder ge-

samten dynamischen Bereich von etwa 70 Volt, welchen der gegenwärtig verfügbare Satz von programmierbaren Vorrichtungen benötigt, ohne daß es erforderlich ist, irgendwelche Teile oder Moduln in der Programmiervorrichtung physikalisch oder körperlich auszutauschen.

Ein vierter Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Multiplexschaltung zu schaffen, welche einzelne Digital -Analog -Wandler ersetzt und die Notwendigkeit beseitigt, für jeden Pin der zu testenden Vorrichtung eine teure Schaltung zu schaffen.

Es ist weiterhin ein fünfter Zweck der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung für Energiezufuhr und Pinverstärkung '15 ' zu" schaff en ', die viel weniger Wärmeenergieauf zehrüng erzeugt und kleinere und weniger aufwendige oder massige Wärmesenken erfordert.

Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert.

Ein programmierbarer Mikroprozessor wird verwendet, um einen Satz von digital verschlüsselten oder kodierten Bezugsspannungen zu liefern. Diese Spannungen werden als Eingang für einen Satz von Bezugsspannungszufuhren verwendet, die diese Spannungen zu analogen Bezugsspannungen umwandeln. Die Bezugsspannungen werden verwendet, um den Eingang zu der getesteten Vorrichtung zu steuern und den Ausgang dieser Vorrichtung zu messen.

Bezugsspannungen werden als Eingang an die Energiezufuhr geliefert, welche die Schienenspannungen und die Klemmenspannungen erzeugen. Die Schienenspannungen und die Klemmenspannungen werden gerade oberhalb der maximalen Bezugsspannung und gerade unterhalb der minimalen Bezugsspannun- gen eingestellt derart, daß in dem Bereich zwischen diesen

beiden Grenzspannungen alle Bezugsspannungen enthalten sind.

Alle Bezugsspannungen werden als Eingang an jeden Spannungsmultiplexer gegeben, der unter der Steuerung des Mikroprozessors eine von ihnen auswählt. Für jeden Pin der getesteten Vorrichtung ist ein Spannungsmultiplexer vorhanden. Der Mikroprozessor wählt für jeden Pin eine Bezugsspannung aus, wenn der Eingang zu der getesteten Vorrichtung gesteuert wird; er kann auch eine von mehreren Vergleichseinrichtungen auswählen, und zwar über eine "schwebende Leitung", um den Ausgang der getesteten Vorrichtung zu messen.

Der Bezugsspannungsau'sgang des Spannungsmultiplexers wird hinsichtlich seiner Energie verstärkt, und zwar unter Verwendung der Schienenspannungen, um Energie zu liefern. Verstärkte Spannungen werden an den Pin der getesteten Vorrichtungen angelegt unter Verwendung der Klemmenspannungen. Auf diese Weise erhält der Vorrichtungspin eine gemessene Spannung, die nicht höher ist, als es der Spezifikation des Herstellers für diese Vorrichtung entspricht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist ein Funktionsdiagramm einer Treibervorrichtung zum Programmieren von Pins.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Bezugsspannung szufuhr.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Energiezufuhr.
35

Fig. 4 ist eine mehr detaillierte schematische Darstellung des Spannungsmultiplexers.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Pin-Treiberschaltung, die einen Energieverstärker für den Pin und eine Spannungsklemme umfaßt.

In Fig. 1 ist die Pin-Treibervorrichtung dargestellt. Ein nicht-dargestellter programmierbarer Mikroprozessor liefert an die Vorrichtung einen Satz von digitalen Bezugsspannungswerten. Jeder digitale Wert ist ein Eingang an einer Mikroprozessor-Datenleitung 110, die zu einer Bezugs-Spannungszufuhr 112 führt. Jede Bezugsspannungszufuhr hat eine Bezugsausgangsspannung ν ,_ 114, und eine Eingangsrückkopplungsleitung für die Bezugsspannungszufuhr,

die mit v_x, 116 bezeichnet ist.
f b

'" 15 ^v Die BeVug'sspannung'* "Ii4'''wird' als "Eingang an"'eine'Energiezufuhr 118 geliefert, und zwar zusammen mit den anderen Bezugsspannungen. Die Energiezufuhr 118 findet das Maximum der eingehenden Bezugsspannungen, dargestellt durch die maximale Spannung ν 3 26 (weiter in Verbindung mit

max

Fig. 3 beschrieben) und das Minimum der eingehenden Bezugsspannungen, dargestellt durch die Spannung ν . 328 (ebenfalls in Verbindung mit Fig. 3 weiter erläutert) heraus. Sie stellt die Ausgangsschienenspannung ν 120 und die

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Ausgangsklemmenschaltung ν , 124 so ein, daß sie um 5 Volt höher als die maximale Spannung sind. Sie stellt weiterhin die Ausgangsschienenspannung ν , 122 und die Ausgangsklemmenspannung v_ , 126 so ein, daß sie um 5 Volt niedriger als die minimale Spannung sind.

Die Bezugsspannung 114 und die Rückkopplungsspannung 116 sind weiterhin ein Eingang zum Spannungsmultiplexer 128 jedes Pins. Jede Bezugsspannung wird zusammen mit anderen Bezugsspannungen gesammelt in einer Auswahlgruppe A 130, während jede Rückkopplungsleitung mit anderen Rückkopplungsleitungen gesammelt wird in einer Auswahlgruppe B 132.

(An dieser Stelle wird der Spannungsmultiplexer auch mit verschiedenen Bezugsspannungen beliefert, die konstant sind und deren Werte nicht unter der Steuerung des Mikroprozessors stehen. Dies wird nachstehend in Verbindung mit Fig. 4 weiter erläutert). Der Spannungsmultiplexer unter der Steuerung einer Datenschiene 134 des Mikroprozessors erzeugt eine Ausgangsbezugsspannung 136 und eine Ausgangsrückkopplungsleitung 138, die elektrisch angeschlossen sind an einen der vier Sätze von Eingangsbezugs-Spannungen 114 und Eingangsrückkopplungsleitungen 116.

Die Ausgangsbezugsspannung wird als Eingang an den Pin-Energieverstärker 140 geliefert, der Energie abzieht von den Schienenspannungen 120 und 122. Er verstärkt den Strom, ' 15" ^K ' der" an den ' Vofrictitungsp'in 'angelegt: werden soll /^: von' "den sehr niedrigen Werten, die von dem Spannungsmultiplexer geführt werden. Am Ausgang des Energieverstärkers 140 ist der Pin-Energieausgang 142 ein Eingang zur Spannungsklemme 144 des Pins, welcherdie Klemmenspannungen 124 und 126 als Kontrolle verwendet. Der Klemmenausgang 146 ist direkt an den ausgewählten Pin 148 der getesteten Vorrichtung angeschlossen.

Der Pin 148 ist seinerseits an eine Rückkopplungsleitung 150 angeschlossen. Die Rückkopplungsleitung ist an den Ausgangsrückkopplungswert 138 des Spannungsmultiplexers für diesen Pin angeschlossen, so daß eine vollständige geschlossene Stromkreisschleife zwischen der Bezugsspannungszufuhr 112 und dem Vorrichtungspin 148 gebildet ist.

In Fig. 2 ist die Bezugsspannungszufuhr dargestellt. Der nicht-dargestellte programmierbare Mikroprozessor ordnet einen digitalen Bezugsspannungswert an der Datenschiene 110 des Mikroprozessors dem Digital-Analog-Wandler 210 als Eingang zu. Dieser Wandler 210 wandelt diesen Wert in

einen analogen BezugsSpannungsausgangswert 212 um, der an den Spannungsausgangsfühlwert 214 des Wandlers 210 rückgekoppelt wird.

Da der Ausgangsbereich des Wandlers 210 nicht dem gewünschten vollen Spannungsbereich entspricht, ist eine Spannungsvervielfachungsstufe erforderlich. Diese Stufe ist zusammengesetzt aus einem Operationsverstärker 216, zwei Rückkopplungswiderständen 218 und 220 und einem Präzisionspotentiometer 222.

Der Ausgang 212 des Wandlers 210 ist der Eingang zum + Anschluß 224 des Operationsverstärkers 216, und die Bezugsspannungsrückkopplung 116 ist an den - Anschluß

15' 226 des Verstärke'rs 216 angelegte Als Folgendes Vorhandenseins der Rückkopplungswiderstände 218 und 220 erscheint ein bestimmter Bruchteil der Rückkopplungsleitungsspannung an dem - Anschluß 226 des Verstärkers 216. Da der Ausgang 114 des Verstärkers 216 als Bezugsspannung verwendet wird, ist ein Verstärker mit geschlossener Schleife gebildet, und, wie es in der Technik bekannt ist, ist die Ausgangsspannung 114 (v . 148) ein konstantes Vielfaches des Ausgangs 212 des Wandlers 210.

Das Präzisionspotentiometer 222 kann eingestellt werden, um die Verstärkung des Spannungsvervielfachers zu ändern. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Spannung ν . genau den Wert hat, den der Mikroprozessor erwartet. Eine gegenwärtig bevorzugte andere Arbeitsweise besteht darin, das Potentiometer 222 durch einen Präzisionswiderstand zu ersetzen, wodurch es der Spannung ν . ermöglicht ist, sich von dem digitalen Wert zu unterscheiden, der der Eingang zur Bezugsspannungszufuhr ist. Die Verschiebungsspannung und die Verstärkung, die durch den Verstärker eingeführt werden, werden gemessen, und die Ergebnisse

werden im Speicher des Mikroprozessors gespeichert. Der Mikroprozessor stellt den digitalen Wert ein, welcher (unter Berücksichtigung dieser Unterschiede) der Eingang unter Software-Steuerung ist.

Zwei Kondensatoren werden bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ebenfalls verwendet. Ein 10 pf Kondensator 232 wird verwendet, um "ringing" auszufiltern und zu verhindern, daß die gewünschte Spannung zu hoch wird, und zwar durch Stabilisieren des Operationsverstärkers 226. Ein 150 pf Kondensator 23 0 wird dazu verwendet, um das Ausmaß oder die Geschwindigkeit des Anstieges des Ausganges zu begrenzen, wie es in der Technik bekannt ist.

15" Eine 3,6 Volt Zenerdiode 236 verbindet den Bezugsspannungsausgang mit der Rückkopplungsausgangsleitung. Gewöhnlich unterscheiden sich diese Ausgangsleitungen um weniger als etwa 3,6 Volt, und die Zenerdiode 236 erscheint als ein offener Stromkreis. Die Arbeitsweise dieser Diode, wenn der Spannungsabfall etwa 3,6 Volt überschreitet, wird weiter erläutert unter Bezugnahme auf den Energieverstärker des Pins (Fig. 4).

In Fig. 3 ist die Energiezufuhr schematisch dargestellt. Eine ungeregelte 120 Volt Wechselstromquelle 310 (Haushaltsstrom) ist der Eingang zu einem Transformator- und Gleichrichterstromkreis, der einen Brückengleichrichter 312 und zwei Hochleistungskondensatoren 314 und 316 aufweist. Hierdurch wird eine Spannungsquelle von +48 Volt (ungeregelt) auf einer Leitung 318, und eine Spannungsquelle von -4 8 Volt (ungeregelt) auf einer Leitung 3 20 erzeugt. Diese Leitungen dienen als Eingangsenergiequellen zu einem Regler 322 bzw. 324.

Eingangsbezugsspannungen 114 gehen als Eingang zu Dioden-

paaren 330, 332 und 334. Die höchste dieser Eingangsspannung erscheint als maximale Spannung 326, und die niedrigste als minimale Spannung 328. Eine +5 Volt-Quelle 342 und ein Sattel- bzw. Hochziehwiderstand 344 (pullup resistor) wird dazu verwendet, eine untere Grenze für ν von +5 Volt einzustellen. In ähnlicher Weise werden eine -5 Volt-Quelle 3 46 und ein Herunterziehwiderstand 348 dazu verwendet, eine obere Grenze für ν . von -5 Volt einzu-

min

stellen.

Die maximale Spannung 326 steuert den oberen Regler 322, der eine Ausgangsenergiespannung ν 120 erzeugt. Die Ausgangsenergiespannung wird um 5 Volt höher als die maximale Spannung 326 eingestellt. Die maximale Spannung 326 steuert' auch die Emitter spannung" eines Transistors" 336, wodurch eine obere Klemmenspannung ν , 124 erzeugt wird, die um etwa 1 Volt niedriger ist. Ein RC-Paar 3 4 0a, 34 0b wird dazu verwendet, Hochfrequenzkomponenten der oberen Klemmenspannung 124 auszufiltern, die von der getesteten Vorrichtung hervorgerufen werden können.

In ähnlicher Weise steuert die minimale Spannung 3 28 den unteren Regler 324, der eine Ausgangsenergiespannung ν , 122 erzeugt. Die Ausgangsenergiespannung wird so eingestellt, daß sie um 5 Volt niedriger als die minimale Spannung 328 ist. Die minimale Spannung 3 28 steuert weiterhin die Emitterspannung eines Transistors 338, wodurch eine untere Klemmenspannung v_ , 126 erzeugt wird, die um etwa 1 Volt höher ist. Ein RC-Paar 34 2a, 3 42b wird dazu verwendet, Hochfrequenzkomponenten der unteren Klemmenspannung 126 auszufiltern.

In Fig. 4 ist der Spannungsmultiplexer dargestellt. Wie in Verbindung mit Fig. 1 erläutert, liefern die Bezugs-Spannungszufuhren 112 eine Bezugsspannung 114 und eine Rückkopplungsleitung 116. Der Satz von Bezugsspannungen

114 wird in einer Auswahlgruppe A 130, und der Satz von Rückkopplungsleitungen 116 in einer Auswahlgruppe B eines Stufe II-Multiplexers 128 gesammelt. Unter der Steuerung einer Datenleitung 134b des Mikroprozessors wählt der Multiplexer 128 eine Ausgangsbezugsspannung 136 und eine Ausgangsrückkopplungsleitung 138 aus, die mit den Eingangsleitungen elektrisch verbunden werden.

Ein auswählbares Leitungspaar, d. h. eine Eingangsleitung in der Auswahlgruppe A und eine in der Auswahlgruppe B werden zusammengeschaltet oder zusammengezogen und ihr Wert wird vom Ausgang 131 eines Stufe I-Multiplexers abgezogen. (Die Stufe I Multiplexer haben vier Eingänge und vier unabhängig auswählbare Ausgänge, so daß für "jeweils vier'Stufe II Multiplexer" nur' e''iner Genötigt wird). Eingänge zu dem Stufe-I-Multiplexer 131 sind andere Bezugssignale, die üblicherweise benötigt werden. Die gegenwärtig bevorzugten Werte sind: (1) Erde bzw. Masse (ground); (2) eine Schwebeleitung (floated line) ^zum Messen der Pinausgänge, (3) ein positiver Impuls; (4) ein negativer Impuls. Der Stufe-I-Multiplexer wird von einer Datenschiene 134a des Mikroprozessors gesteuert.

Sechs Bits der Mikroprozessor-Steuerdaten werden benötigt, um die Multiplexerausgänge auszuwählen. Ein Bit wird dazu verwendet, die Auswahl des Stufe-II-Multiplexers zu ermöglichen. Zwei weitere Bits werden dazu verwendet, eines der vier Eingangsleitungspaare auszuwählen. In ähnlicher Weise wird ein Bit dazu verwendet, die Auswahl des Stufe-I-Multiplexers zu ermöglichen. Zwei weitere Bits werden dazu verwendet, eines der vier Eingangsleitungspaare auszuwählen. Der Ausgangspin wird ausgewählt über die nicht-dargestellte Adressenschiene des Mikroprozessors .

Eine Eingangsleitung zum Stufe-I-Multiplexer wird schweben gelassen (floated), was bedeutet, daß keine Steuerspannung eingestellt wird, so daß eine Ausgangsspannung des Pins geraessen werden kann. Diese Leitung wird verbunden mit dem Eingang eines nicht-dargestellten Spannungsvergleichers, und sie wird verglichen mit einer vom Mikroprozessor ausgewählten Spannungsausgangsmessung von einer Bezugsspannungszufuhr 112. Der Ausgang des Vergleichers wird über eine nicht-dargestellte Datenverklinkung zum Mikroprozessor zurückgeführt.

In Fig. 4 sind der Energieverstärker und die Treiberklemme des Pins dargestellt. Die Eingangsenergie für den Energieverstärker ist durch die Spannung ν 120, und der Ausgang durch die Spannung ν , 122'geschaffen. Strom wird in zwei über den Emitter angekoppelte Darlington-Transistoren 410 und 412 fließen gelassen, und eine Wärmesenke 414 ist vorgesehen, um jede Extrawärme aufzuzehren bzw. zu verteilen. Die Ausgangsbezugsspannung 136 des Spannungsmultiplexers ist der Eingang zu dem Pin-Energieverstärker. Die Ausgangsspannung wird verstärkt und unterscheidet sich um etwa 1,8 Volt, als Folge von Spannungsabfall im Transistor .

Ein Widerstand 416 und ein Kondensator 4 20 verbinden die Eingangsspannung mit Erde 422. Hierdurch werden Hochfrequenzkomponenten ausgefiltert und Übergangsspannungsspitzen beseitigt, die ein zu starkes Ansteigen oder ein Klingen oder Dämpfen (ringing) bewirken können. Dies ist teilweise nicht erforderlich, weil der Spannungsmultiplexer eine Verzögerung von 120 ns einführt, wenn das Spannungsschalten durchgeführt wird. Wenn dieser Effekt nicht ausgefiltert wird, könnte die getestete Vorrichtung beschädigt werden. Der Widerstand 418 ist weiterhin vorgesehen, um es dem Emitter des Transistors 410 zu ermöglichen,

schneller abzufließen, wenn die Eingangsspannung weggenommen wird.

Weiterhin ist ein Präzisionswiderstand 424 verwendet, um den Strom zu begrenzen. Falls der Widerstandswert des Präzisionswiderstandes 1 Ohm beträgt, bewirkt irgendein Versuch, mehr als 1,5 Ampere an dem Widerstand abzuziehen, einen Spannungsabfall von 1,5 Volt zwischen der Ausgangsbezugsspannung 136 des Spannungsmultiplexers und der später gesammelten Ausgangsrückkopplungsspannung 138. Dieser Spannungsabfall zusammen mit Spannungsunterschieden, die durch die Darlington-Transistoren 410 und 412 und durch andere Komponenten in dem Stromkreis eingeführt worden sind, erscheinen in der Bezugsspannungszufuhr an der Zenerdiode 236 ihrer Ausgangsstufe und, wenn sie die Durchbruchsspannung dieser Zenerdiode überschreiten, bewirken sie einen Kurzschluß zwischen den Spannungen 116 und 114. (Tatsächlich beginnt eine 3,6 Volt Zenerdiode bei einer geringfügig niedrigeren Spannung durchzubrechen, und zwar bei einer Spannung von etwa 3,3 Volt, wie dies bekannt ist). Die Bezugsspannungszufuhr verweigert dann weiteres Ansteigen der Bezugsspannung, wodurch der Ausgangsstrom vom Pin-Energieverstärker auf 1,5 Ampere begrenzt wird.

Der Ausgang vom Pin-Energieverstärker wird zum Klemmenstromkreis geliefert, der einfach aus zwei Dioden besteht, die an die Klemmenspannungen 124 und 126 geschaltet sind. Wenn der Ausgang vom Pin-Energieverstärker 142 einen Wert außerhalb des durch die Spannungen 124 und 126 definierten Bereiches hat, fließt Strom über eine der beiden Dioden, und die Spannung wird auf diesen Bereich begrenzt. Hierdurch ist gewährleistet, daß die dem Pin 148 der getesteten Vorrichtung dargebotene Spannung ν . 148 auf den Bereich begrenzt wird, der von dem Hersteller der getesteten Vorrichtung spezifiziert ist. Schnellschaltdioden, bei-

spielsweise Schottky-Dioden, werden für schnelles Schalten verwendet und um zu gewährleisten, daß Spannungsspitzen schnell genug gehandhabt werden.

Da schließlich ein TTL-Wert von "1" von Herstellern von Halbleitervorrichtungen üblicherweise gefordert wird, werden eine +5 Volt-Quelle 426 und ein Hochziehwiderstand 428 verwendet, um jedem Pin einen TTL-Wert von "1" zuzuordnen, wenn dies erforderlich ist. Wenn keine Steuerspannung dem Pin zugeordnet ist, d. h. der Pin schweben gelassen wird (floated), empfängt die getestete Vorrichtung am Eingang dieses Pins eine Spannung von +5 Volt. Hierdurch wird die Verwendung einer getrennten Bezugsspannung für diesen üblicherweise verwendeten Wert ver- mieden.

Es ist zu verstehen, daß der Wert der Ausgangsspannung ν _ 114 der Bezugsspannungszufuhren, der Wert der Spannung ν . des Pins 148 der Vorrichtung und der Wert der Rückkopplungsspannung v_, 116 eine geschlossene Schleifenspannung und einen Energieverstärker bilden. Im stationären Zustand erzeugt diese geschlossene Schleife eine bekannte Spannung innerhalb eines bekannten Strombereiches an dem Pin der Vorrichtung, und zwar unter der Direktion oder Steuerung des programmierbaren Mikroprozessors.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich .

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Claims

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ΙΝβ. W. LEHN D1PL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNO · DIPL-ING. K. GORG DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE 41 485 Gh/ms Douglas Eugene Oliver La Crescenta, Calif. / USA Treibervorrichtung für programmierbare Stifte oder Pins Patentansprüche

1. Treibervorrichtung für programmierbare Stifte bzw. ^

Pins zum Steuern der Eingänge zu Pins von programmier- A--baren Vorrichtungen, gekennzeichnet durch »

wenigstens eine Bezugsspannungseinrichtung zum Liefern von Bezugsspannungen, die den Vorrichtungspins zugeordnet werden können,

eine Energieliefereinrichtung zum Liefern von Energie mit einer maximalen Spannung und einer minimalen Spannung, wobei der Bereich zwischen diesen Spannungen wenigstens eine der Bezugsspannungen umfaßt, und durch

eine Spannungsmultiplexereinrichtung zum Auswählen von Bezugsspannungen, um diese an die Vorrichtungspins zu liefern.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine Pin-Verstärkereinrichtung für Energieverstärkung der Bezugsspannungen.

ARABELLASTRASSE 4 . 0-8000 MÜNCHEN 81 · TELEFON CO 893 91IO 87 · TELEX 5-29β19 CPATHE) · TELEKOPIERER Ο1Β35β

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Energiezufuhreinrichtung Energie mit einer versetzten Spannung, die höher als die maximale Bezugsspannung ist, und mit einer versetzten Spannung liefert, die niedriger als die minimale Bezugsspannung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die versetzte Spannung bzw. die Spannungsverschiebung etwa 5 Volt beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die versetzte Spannung bzw. die Spannungsverschiebung etwa 10 Volt beträgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Klemmeneinrichtung, um zu gewährleisten, daß keine dem Vorrichtungspin zugeführte Spannung den Spannungsbereich überschreitet, den die Vorrichtung ohne Beschädigung annehmen kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Bezugsspannungseinrichtung folgendes umfaßt:

eine digitale Bezugseinrichtung, um Digitalwerte zu liefern, die numerische Darstellungen der Bezugsspannungen sind,

eine Digital-Analog-Wandlereinrichtung, um die von der digitalen Bezugseinrichtung gelieferten digitalen Werte in analoge Spannungen umzuwandeln, und

eine Spannungsvervielfachungseinrichtung, um die von der Digital-Analog-Wandlereinrichtung gelieferten analogen Spannungen zu vervielfachen, um zu gewährleisten,

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daß die Bezugsspannungen im richtigen Spannungsberoich liegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß die digitale Bezugseinrichtung ein Mikroprozessor ist, der unter Software-Steuerung arbeitet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einstellen der Spannungsvervielfachung, um die Verstärkung der Spannungsvervielfachungseinrichtung einzustellen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Einrichtung zum Einstellen der Spannungsvervielfachung ein einstellbarer Widerstand in der Spannungsvervielfachungseinrichtung ist. ~γ

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Einrichtung zum Einstellen

der Spannungsvervielfachung ein Bestandteil der Mikroprozessor-Software ist, welche die Verstärkung der Spannungsvervielf achungseinrichtung mißt und die Werte der digitalen Eingangsspannung entsprechend ändert. 25

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung zum Messen der Ausgänge der Vorrichtungspins.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßeinrichtung folgendes umfaßt:

eine schwebende (floated) Eingangseinrichtung zum Anschließen einer Schwebeeingangsleitung an den Vorrich-

tungspin, so daß die Vorrichtung ihn ändern kann, um Ausgangsspannungen zu schaffen,

eine Bezugsspannungseinrichtung zum Liefern der Bezugsspannung,die der Vorrichtungspin konditionell überschreitet, und

eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der aktuellen Vorrichtungsausgangsspannung mit der Bezugsspannung, die von der BezugsSpannungseinrichtung geliefert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weitere zugeführte oder gelieferte Signale.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die weiteren gelieferten Signale folgendes umfassen:

eine geerdete Leitung,

eine Schwebeleitung (floated line),

einen positiven Spannungsimpuls, und 25

einen negativen Spannungsimpuls.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Spannungsvervielfachungs- einrichtung folgendes umfaßt:

eine Stufe-I-Spannungsmultiplexereinrichtung zum MuI-tiplexen anderer zugeführter Bezugssignale, und

eine Stufe-II-Spannungsmultiplexereinrichtung zum MuI-tiplexen der Ausgangssignale der Bezugsspannungseinrichtung.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Spannungsmultiplexereinrichtung unter Mikroprozessorsteuerung arbeitet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Bezugsspannungseinrichtung unter Mikroprozessorsteuerung arbeitet.

19. Treibervorrichtung für programmierbare Pins zum Steuern der Eingänge zu Pins von programmierbaren Vorrichtungen, gekennzeichnet durch

wenigstens eine Bezugssignaleinrichtung zum Liefern von Bezugssignalen, die den Vorrichtungspins zugeordnet werden können,

eine Energiezufuhreinrichtung, um Energie mit einer maximalen und mit einer minimalen Spannung zu liefern, wobei der Spannungsbereich wenigstens ein Bezugssignal einschließt, welches zu den Vorrichtungspins geliefert werden kann, und

eine Signalmultiplexereinrichtung zum Auswählen von Bezugssignalen, die an die Vorrichtungspins geliefert werden sollen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Pin-Verstärkereinrichtung, um Energieverstärkung der Bezugssignale zu schaffen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Energiezufuhreinrichtung Energie mit einer verschobenen Spannung, die höher als die maximale Spannung jedes Bezugssignales ist, und mit einer verschobenen Spannung schafft, die niedriger als

-6-die minimale Spannung jedes Bezugssignales ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet / daß die verschobene Spannung etwa 5 Volt beträgt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die verschobene Spannung etwa 10 Volt beträgt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Klemmeneinrichtung, um zu gewährleisten, daß keine dem Vorrichtungspin gelieferte Spannung den Spannungsbereich überschreitet, den die Vorrichtung ohne Beschädigung annehmen kann.

25. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Bezugssignaleinrichtung folgendes umfaßt:

eine programmierte Bezugseinrichtung, um digitale Werte zu liefern, die numerische Darstellungen der Bezugssignale sind, und

eine Programm-Signal-Wandlereinrichtung, um die von der programmierten Bezugseinrichtung gelieferten digitalen Werte in analoge Signale umzuwandeln.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß die programmierte Bezugseinrichtung ein Mikroprozessor ist, der unter Softwaresteuerung arbeitet.

27. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung zum Messen der Ausgänge der Vorrichtungspins.

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28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßeinrichtung folgendes umfaßt:

eine schwebende (floated) Eingangseinrichtung zum Zuordnen oder Verbinden einer Schwebeeingangsleitung mit dem Vorrichtungspin, so daß die Vorrichtung ihn ändern kann, um Ausgangsspannungen zu schaffen,

eine Bezugssignaleinrichtung, um das Bezugssignal zu liefern, welchem der Vorrichtungspin konditionell gleich ist, und

eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des aktuellen Vorrichtungsausgangssignals mit dem von der Bezugsspannungseinrichtung gelieferten Bezugssignal.

29. Treibervorrichtung für programmierbare Pins zum Steuern von Eingängen und Messen von Ausgängen von Pins von programmierbaren Vorrichtungen, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Bezugsspannungseinrichtung vorgesehen ist zum Liefern von Bezugsspannungen, die den Vorrichtungspins zugeordnet werden können, und daß die Bezugsspannungseinrichtung folgendes aufweist:

eine digitale Bezugseinrichtung zum Liefern digitaler Werte, die numerische Darstellungen der Bezugsspannungen sind, wobei die digitale Bezugseinrichtung ein unter Softwaresteuerung arbeitender Mikroprozessor ist,

eine Digital-Analog-Wandlereinrichtung zum Umwandeln von von der digitalen Bezugseinrichtung gelieferten digitalen Werten in analoge Spannungen, und

eine Spannungsvervielfachungseinrichtung zum Verviel-

-δι fachen der analogen Spannungen, die von der Digital-

Analog-Wandlereinrichtung geliefert sind, um zu gewährleisten, daß die Bezugsspannungen im richtigen Spannungsbereich liegen,
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eine Energiezufuhreinrichtung vorgesehen ist, um Energie mit einer verschobenen Spannung, die höher als die maximale Bezugsspannung ist, und mit einer verschobenen Spannung zu schaffen, die niedriger als die minimale Bezugsspannung ist,

eine Spannungsmultiplexereinrichtung vorgesehen ist zum Auswählen von Bezugsspannungen, um diese zu den Vorrichtungspins zu liefern, wobei diese Einrichtung fol-' gendes umfaßt: ■ ·<·-. .

eine Stufe-I-Spannungsmultiplexereinrichtung zum MuI-tiplexen konstanter gelieferter Bezugssignale, und

eine Stufe-II-Spannungsmultiplexereinrichtung zum MuI-tiplexen der Signalausgänge der Stufe-I-Spannungsmultiplexereinrichtung und der Spannungsausgänge der Bezugsspannungseinrichtung ,

eine Pin-Verstärkungseinrichtung vorgesehen ist für EnergieverStärkung der Bezugsspannungen, die an die Vorrichturigspins geliefert werden sollen,

eine Klemmeneinrichtung vorgesehen ist, um zu gewährleisten, daß keine der den Vorrichtungspins gelieferten Spannungen den Spannungsbereich überschreiten, den die Vorrichtung ohne Beschädigung annehmen kann, und daß

eine Meßeinrichtung vorgesehen ist, welche die Ausgänge der Vorrichtungspins mißt und welche folgendes umfaßt:

eine Schwebeeingangseinrichtung zur Verbindung einer Schwebeeingangsleitung mit dem Vorrichtungspin, so daß die Vorrichtung diesen ändern kann, um Ausgangsspannungen zu schaffen,

eine Bezugsspannungseinrichtung zum Liefern der Bezugsspannung, welche der Vorrichtungspin konditionell überschreitet, und

eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der aktuellen Vorrichtungsausgangsspannung mit der von der Bezugsspannungseinrichtung gelieferten Bezugsspannung.