DE3715163A1

DE3715163A1 - Elektrische pruefschaltung

Info

Publication number: DE3715163A1
Application number: DE19873715163
Authority: DE
Inventors: Algird M Gudaitis
Original assignee: Genrad Inc
Current assignee: Genrad Inc
Priority date: 1986-05-08
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1987-11-12
Also published as: GB2190205A; US4686391A; FR2598517A1; GB8709716D0; JPS6333675A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Prüfschaltung, die insbesondere für die Prüfung sehr schneller digitaler Schaltungen verwendbar ist.

Bei vielen bekannten Verfahren zum automatischen Prüfen von digitalen Schaltungen erfolgt eine Bestimmung, ob ein Signal einen von zwei diskreten Logikpegeln nach einer vorherbestimmten Zeitspanne erreicht hat. Ein derartiger Sensor zur Durchführung der Bestimmung kann einen Komparator enthalten, an dessen einem Eingang ein Bezugspegel auftritt und dessen anderem Eingang von der zu prüfenden Schaltung ein Signal zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Komparators hat einen ersten Pegel, wenn die festgestellte Spannung größer als die Spannung des Bezugssignals ist, aber hat einen zweiten Pegel, wenn die festgestellte Spannung geringer als die Bezugsspannung ist. Die automatische Prüfeinrichtung prüft das Ausgangssignal des Komparators zu vorherbestimmten Zeitpunkten, um zu bestimmen, ob das Ausgangssignal der geprüften Schaltung sich auf dem richtigen Logikpegel befindet.

Bei schnellen Schaltungen ist die Übergangszeit des Komparators zwischen den einzelnen Logikpegeln von Bedeutung. Bei der zu prüfenden Schaltung kann es erforderlich sein, daß ein vorherbestimmter Pegel zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht wird, aber die Prüfung des Ausgangssignals des Komparators nach diesem Zeitpunkt verzögert werden muß, weil für den Komparator Zeit vorhanden sein muß, damit dessen Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Änderung des Ausgangssignals der zu prüfenden Schaltung geändert werden kann. Deshalb muß bei der Prüfung die Verzögerungszeit berücksichtigt werden und das Ausgangssignal des Komparators muß zu einem Zeitpunkt geprüft werden, der von der gewünschten Übergangszeit um die erwartete Verzögerung des Komparators verzögert ist.

Aus diesem Grund sind die benutzten Komparatoren schnell arbeitende Einrichtungen. Die hohe Arbeitsgeschwindigkeit ist aus zwei Gründen wünschenswert. Der eine Grund besteht darin, daß eine kürzere Verzögerung des Komparators eine schnellere Gesamtprüfung ermöglicht. Der andere Grund ist darin zu sehen, daß ein schnellerer Komparator Ungenauigkeiten minimal hält. Die Geschwindigkeit eines Komparatorübergangs hängt in einem gewissen Ausmaß von dem Betrag ab, durch den das nachgewiesene Signal sich von dem Bezugssignal unterscheidet, so daß die durch den Komparator verursachte Verzögerungszeit unterschiedlich sein kann. Ein schnellerer Komparator verringert den Betrag der Änderung, die durch Änderungen des Eingangssignals verursacht wird.

Die Forderung nach schnellen Komparatoren kann zu einer beträchtlichen Erhöhung der Kosten automatischer Prüfgeräte führen. Es kommt verhältnismäßig häufig bei automatischen Prüfgeräten vor, daß sie zwei- oder dreihundert Teststifte aufweisen, und daß mindestens zwei Komparatoren für jeden Teststift vorgesehen werden müssen. Deshalb bedingen die Kosten für einen Komparator einen beträchtlichen Anteil der Gesamtkosten für ein vollständiges System.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, niedrige wiederholbare Vergleichszeiten zu erzielen, ohne daß verhältnismäßig teure Komparatoren erforderlich sind, die normalerweise für derartige schnelle Vergleiche benötigt werden.

Wie bei bekannten Anordnungen findet bei einer Prüfschaltung gemäß der Erfindung ein Komparator zum Vergleich des Eingangssignals mit einem Bezugspegel Verwendung. Ferner wird eine Einrichtung zum Abtasten (Sampling) des Ausgangssignals des Komparators zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt vorgesehen. Bekanntlich befindet sich das Ausgangssignal des Komparators normalerweise auf einem von zwei vorherbestimmten Spannungspegeln, wobei ein vorherbestimmter Pegel anzeigt, daß das Eingangssignal höher als der Bezugspegel ist, während der andere vorherbestimmte Pegel anzeigt, daß der Pegel des Eingangssignals niedriger ist. Im Gegensatz zu anderen Systemen interpretiert jedoch eine Prüfschaltung gemäß der Erfindung das Ausgangssignal des Komparators als die Bedeutung, die durch einen der vorherbestimmten Pegel repräsentiert wird, jedesmal wenn das Ausgangssignal des Komparators sich von dem anderen vorherbestimmten Pegel um mehr als einen verhältnismäßig kleinen Bruchteil der Differenz zwischen den Nennpegeln unterscheidet, beispielsweise 25% oder weniger, im Gegensatz zu bekannten Prüfschaltungen, bei denen die Differenz etwa 50% beträgt. Auf diese Weise kann ein sonst verhältnismäßig langsamer Komparator wie ein schnellerer Komparator behandelt werden. Wenn der Ausgangs- Schwellenwert des Komparators nahezu gleich dem unteren Pegel ist, beispielsweise wenn der hohe Ausgangspegel anzeigt, daß das Eingangssignal einen erwarteten Pegel erreicht hat, dann kann das Ausgangssignal des Komparators nach einer sehr kurzen Zeitspanne abgetastet werden, nachdem das Ausgangssignal des Komparators seine Bewegung von dessen unterem Pegel zu dessen höherem Pegel beginnt.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Prüfschaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Signale, die in der Schaltung in Fig. 1 auftreten,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Unterschieds zwischen den Effekten von Signalen mit unterschiedlichen Amplituden,

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild einer Prüfschaltung gemäß der Erfindung, wobei der Komparator, der Schalter und die Schaltung zur Einstellung des Schwellenwerts detailliert dargestellt sind,

Fig. 5 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schwellenwert-Einstellung bei einer Prüfschaltung gemäß der Erfindung; und

Fig. 6 ein Zeitdiagramm einer Folge von Signalübergängen zur Erläuterung der Arbeitsweise des dargestellten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Prüfschaltung 10 gemäß der Erfindung für ein Prüfgerät für eine digitale Schaltung. Ein Signal SENSE ist das gepufferte Signal von einem Prüfanschluß in der zu prüfenden Einheit. Ein Signal XPRANGE zeigt den Bereich des Signals an, der als korrekt angenommen wird. Irgend ein Signal außerhalb dieses Bereichs zu dem beabsichtigten Zeitpunkt kennzeichnet einen Fehler.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei erwartete Ausgangssignale möglich, ein H-, ein L- und ein Tri-Zustand. Wenn der erwartete Wert des Signals hoch ist, umfaßt der Bereich alle Spannungswerte oberhalb eines hohen Bezugspegels. Wenn der erwartete Wert niedrig ist, ist ein korrekter Wert irgend eine Spannung unter einem niedrigeren Bezugspegel. Wenn das erwartete Ausgangssignal einem Zustand mit hoher Impedanz entspricht, hat das Prüfgerät den Prüfanschluß belastet, um einen Wert mit mittlerer Spannung zu verursachen, wenn ein Zustand mit hoher Impedanz (Tri-Zustand) vorhanden ist. Das Anschlußsignal wird dann als gültig betrachtet, wenn es einen Wert zwischen dem hohen und dem niedrigen Bezugspegel hat.

Die Prüfschaltung 10 bestimmt, ob der erwartete Pegel während eines vorherbestimmten Zeitintervalls vorhanden war. Die Zeit, während der der erwartete Pegel vorhanden sein muß, wird durch ein STROBE-Signal bestimmt, das beispielsweise einen hohen Pegel während einer Zeitspanne hat, welche den Zeitpunkt repräsentiert, zu dem der erwartete Pegel vorhanden sein muß. Das STROBE-Signal ist typischerweise etwas gegenüber dem tatsächlichen Zeitpunkt verzögert, zu dem das erwartete Signal vorhanden sein muß, um verschiedene Verzögerungen in der Prüfschaltung zu ermöglichen. Wenn der erwartete Pegel während der gesamten Zeit vorhanden ist, die durch das STROBE-Signal angezeigt wird, dann befindet sich der ERROR-Ausgang der Schaltung 10 auf dem niedrigen Pegel, wodurch angezeigt wird, daß das Ausgangssignal nicht einen Fehler anzeigt. Wenn das SENSE-Signal während irgend eines Teils des Zeitintervalls, das durch das STROBE-Signal angezeigt wird, außerhalb des erwarteten Bereichs liegt, dann hat das ERROR-Signal einen hohen Pegel, um die Feststellung eines Fehlers anzuzeigen. Dieser hoher Pegel wird beibehalten, bis durch eine nicht dargestellte Schaltung das Fehlersignal ausgelesen wird und ein FLUSH-Signal abgegeben hat, um das ERROR-Signal auf dessen niedrigen Pegel zurückzubringen.

Zur Durchführung dieser Funktionen erzeugt eine Vergleichsschaltung 12 ein INRANGE-Signal, das einen hohen Wert während denjenigen Zeitspannen hat, in denen das SENSE-Signal innerhalb des Bereichs liegt, der durch die XPRANGE-Signale angezeigt wird. Die Vergleichsschaltung 12 übermittelt das INRANGE-Signale an die Abtastschaltung 14, die als Fehlerindikator dient. Die Abtastschaltung 14 enthält beispielsweise eine Schaltung 16, der das INRANGE-Signal an einem invertierenden Eingang zugeführt wird. An dem anderen nicht invertierenden Eingang tritt das STROBE-Signal auf.

Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 16 tritt an dem Setzeingang eines R-S Flipflops 18 auf, dessen Rücksetzeingang das Komplement des STROBE-Signals zugeführt wird. Als Folge davon bleibt das Flipflop 18 in seinem zurückgestellten Zustand, solange das STROBE-Signal L ist, wird aber gesetzt, wenn das INRANGE-Signal zu irgend einer Zeit niedrig ist, zu der das STROBE-Signal hoch ist. Wenn das R-S Flipflop 18 sich in seinem gesetzten Zustand befindet, bleibt es in diesem Zustand, bis das STROBE-Signal wieder niedrig wird, wodurch eine Rücksetzung erfolgt. Der Ausgang des Flipflops 18 ist am Ende irgend einer hohen Periode des STROBE-Signals hoch, während dem das INRANGE-Signal zu einer gewissen Zeit niedrig war, also am Ende irgend einer derartigen Periode, während der in einem gewissen Teil das SENSE-Signal außerhalb des erwarteten Bereichs lag.

Das STROBE-Signal wird ebenfalls einem der Eingänge einer ODER-Schaltung 20 zugeführt, deren Ausgangssignal dem Takteingang einer transparenten Latch-Schaltung 22 zugeführt wird. Ein hoher Wert des STROBE-Signals verursacht ein hohes Ausgangssignal der ODER-Schaltung 20, dessen Ausgangssignal die Durchlässigkeit der transparenten Latch-Schaltung 22 verursacht, was bedeutet, daß das Ausgangssignal des R-S Flipflops als das ERROR-Signal weitergeleitet wird. Wenn ein außerhalb eines Bereichs liegendes Nachweissignal (SENSE- Signal) während eines Zeitintervalls auftritt, welches durch das STROBE-Signal definiert wird, gibt die transparente Latch- Schaltung 22 das resultierende hohe Ausgangssignal des Flipflops 18 als ein hohes Fehlersignal ab. An der nachlaufenden Kante des STROBE-Signals, welche das R-S Flipflop zurücksetzt, fällt der Takteingang zu der transparenten Latch-Schaltung 22 niedrig, um den Wert einzufangen, den das Ausgangssignal des Flipflops 18 unmittelbar vor dem Ende des STROBE-Signals hatte. Die Latch-Schaltung 22 hält deshalb das Fehlersignal hoch, wodurch Informationen zurückbehalten werden, welche das Auftreten eines Fehlers während des definierten Intervalles anzeigen.

Wenn das System das Ausgangssignal der transparenten Latch-Schaltung 22 gelesen hat, gibt es ein momentan hohes FLUSH-Signal an die ODER-Schaltung 20 ab, wodurch die transparente Latch-Schaltung momentan durchlässig wird, so daß sie das jetzt niedrige Ausgangssignal des Flipflops 18 weiterleitet und speichert und damit verursacht, daß das Fehlersignal wieder niedrig wird.

Entsprechend der bisherigen Beschreibung arbeitet die Prüfschaltung 10 weitgehend ähnlich wie bekannte Schaltungen dieser Art. Die Schaltung unterscheidet sich jedoch von bisher bekannten Schaltungen darin, daß der Pegel der Ausgangssignale der Vergleichsschaltung nach oben oder unten von demjenigen Pegel verschoben wird, der in üblicher Weise auftreten würde. Dadurch wird bewirkt, daß die Schaltung unter gewissen Voraussetzungen schneller anspricht.

Es sei angenommen, daß das Nachweissignal in den Bereich gelangt, der durch die XPRANGE-Signale angezeigt wird. Unmittelbar bevor das Nachweissignal in diesen Bereich gelangt, ist das Bereichssignal (INRANGE-Signal) niedrig, wodurch angezeigt wird, daß das Nachweissignal nicht in dem Bereich liegt. Wenn das Nachweissignal in den Bereich gelangt, beginnt das INRANGE-Signal sich zu seinem hohen Wert zu bewegen, aber der Übergang erfolgt nicht augenblicklich, weshalb eine Verzögerung zwischen dem Übergang des Nachweissignals und dem Zeitpunkt erfolgt, zu dem das Bereichssignal seinen hohen Wert erlangt. Diese Verzögerung beeinflußt den Zeitpunkt, zu dem das STROBE-Signal abgegeben werden kann. Um zu bestimmen, ob ein erwarteter Wert zum Zeitpunkt t ₀ begonnen hat, darf das STROBE-Signal vor einem Zeitpunkt t ₀ + T _PD nicht hoch werden, wobei T _PD die Verzögerungszeit zwischen dem Zeitpunkt ist, zu dem das Nachweissignal erstmalig in den erwarteten Bereich gelangt, und dem Zeitpunkt, zu dem das resultierende Ausgangssignal des Komparators durch den Eingangsschwellenwert der UND-Schaltung 16 gelangt.

Wenn die Verzögerung bekannt ist, kann eine zeitliche Anpassung des STROBE-Vorgangs erfolgen, so daß dadurch im Prinzip die Verzögerung keine Verringerung der Meßgenauigkeit verursachen kann. Aus praktischen Gründen wird jedoch die Verzögerung durch die Amplitude des Nachweissignals beeinflußt. Eine größere Überspannung verursacht eine schnellere Änderung des Bereichssignals und damit eine kürzere Verzögerung. Diese Änderung der Verzögerung verursacht eine Verringerung der Genauigkeit der Messung. Ferner führt im allgemeinen eine größere Verzögerung bei einer gegebenen Überspannung zu einer größeren Änderung der Verzögerung bei einer gegebenen Änderung der Überspannung und damit zu einer größeren Ungenauigkeit.

Es ist deshalb wünschenswert, die Verzögerungszeit so kurz wie möglich zu machen. Dieses Ergebnis wird durch die Erfindung dadurch erreicht, daß - ohne die Benutzung schnellerer Komparatoren in der Vergleichsschaltung - der Eingangspegel der Vergleichsschaltung geändert wird, so daß der eine oder andere der Pegel mehr zu dem Eingangsschwellenwert der UND-Schaltung 16 liegt. Wie im folgenden noch näher erläutert werden soll, kann eine Änderung der Ausgangspegel der Vergleichsschaltung auch als Änderung des Eingangsschwellenwerts der UND-Schaltung 16 betrachtet werden, um eine weitere Annäherung zu dem einen oder anderen Ausgangspegel der Vergleichsschaltung zu bewirken. Das Ergebnis einer derartigen Änderung ist aus Fig. 2 ersichtlich, indem die zeitliche Beziehung zwischen den verschiedenen Signalen und der Schaltung in Fig. 1 dargestellt ist.

Das obere Signal in Fig. 2 ist das Nachweissignal. Um die Prüfung durchzuführen, muß das Nachweissignal den oberen Bezugspegel REFHI zum Zeitpunkt t ₀ überschreiten und über diesen Pegel mindestens bis zum Zeitpunkt t ₀ + T _dur bleiben.

Das zweite in Fig. 2 dargestellte Signal ist das Bereichssignal (INRANGE), dessen Anstieg im Zeitpunkt t ₀ beginnt, wenn das Nachweissignal den oberen Bezugspegel REFHI überschneidet. Bei einer konventionellen Anordnung würde das Ausgangssignal des Komparators nicht als Anzeige dafür interpretiert, daß das Nachweissignal den Pegel REFHI bis etwa zum Zeitpunkt t _mid überkreuzt hat, zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ausgangssignal des Komparators den Mittelpunkt zwischen seinen beiden vorherbestimmten Ausgangspegeln erreicht. Bei der Erfindung wird dagegen die Spannung V _trans, bei der der Übergang zwischen den Ausgangspegeln des Komparators festgestellt wird, vorher nach unten zu dem niedrigeren Ausgangspegel des Komparators eingestellt, so daß die Verzögerung zwischen dem Nachweissignal-Übergang und dem Zeitpunkt, zu dem dieser Übergang festgestellt wird, nur T _PDISL beträgt. Deshalb entspricht der Zeitpunkt, zu dem das STROBE-Signal seinen Übergang durchführen soll, nur t ₀ + T _PDISL und nicht t _mid. Dies bedeutet, daß die Ansprechzeit der Schaltung beträchtlich verringert ist.

Die Folge ist, daß die Genauigkeit ebenfalls erhöht ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Fig. 3 zeigt übertrieben dargestellte Resultate von zwei unterschiedlichen Nachweissignalen SENSE 1 und SENSE 2. Beide Signal erreichen REFHI zum selben Zeitpunkt, wobei jedoch SENSE 1 eine größere Überspannung aufweist. Wegen der größeren Überspannung verursacht SENSE 1 ein Bereichssignal INRANGE 1, welches schneller aus INRANGE 2 ansteigt, welches das Resultat von SENSE 2 ist. Wenn die Spannung, bei der der Übergang zwischen Komparatorpegeln festgestellt ist, V _mid betragen würde, würde die Änderung der Verzögerung dem verhältnismäßig großen Wert t _mid2 - t _mid1 entsprechen. Da die Übergangsspannung V _trans ist, entspricht jedoch die Änderung der Verzögerungszeit dem verhältnismäßig kleinen Wert t _PPISL2 - t _PPISL1.

Der Pegel, bei dem ein Übergang des Komparator-Ausgangssignals festgestellt wird, ist nicht nur gegenüber dem Mittelpunkt versetzt, sondern er ist auch entsprechend einem Signal THADJ (Schwellenwert-Einstellung) einstellbar, das an die Vergleichsschaltung 12 in Fig. 1 abgegeben wird. Der Grund hierfür ist aus Fig. 2 ersichtlich, wo die Übergangsspannung V _trans nicht eingestellt ist. Zum Zeitpunkt t ₀ + T _dur fällt das Nachweissignal unter REFHI, liegt also außerhalb des vorgeschriebenen Bereichs genau an dem Ende der vorgeschriebenen Dauer. Wenn das Nachweissignal nicht unter REFHI absinkt, bewegt sich das Bereichssignal nach unten, benötigt aber eine verhältnismäßig lange Zeit T _PDIST, um die Übergangsspannung V _trans zu erreichen. Als Folge davon und um zu gewährleisten, daß das Nachweissignal während der Periode t ₀ + T _dur über REFHI lag, darf für das STROBE-Signal nicht zugelassen werden, daß es unter seinen Übergangswert abfällt, bevor t ₀ + T _dur + T _PDIST erreicht wird. Deshalb wird der Vorteil, der an der führenden Kante erreicht wurde, an der nachlaufenden Kante verloren.

Um dieses Ergebnis zu vermeiden, wird die Schaltung derart ausgebildet, daß V _trans von dem Pegel in der Nähe des niedrigen Pegels von INRANGE in Fig. 2 auf einen Pegel einstellbar ist, welcher eine entsprechende Spannung von seinem hohen Pegel ist.

Fig. 4 zeigt eine detaillierte Darstellung der Vergleichsschaltung 12 in Fig. 1. In der folgenden Beschreibung der Schaltung in Fig. 4 sind viele der Signale als Differenzsignals dargestellt, wobei die interessierende Größe die Differenz zwischen den Spannungen auf zwei Signalleitungen ist. Die Erfindung kann jedoch auch mit Hilfe von Anordnungen realisiert werden, bei denen die Signale von einzelnen Signalleitungen geführt werden, wobei also eine Schaltung vorgesehen ist, bei der alle Signale auf einen einzigen Massepegel bezogen sind.

Die dargestellte Schaltung ist besonders vorteilhaft bei relativ preisgünstigen Kunden-Chips verwendbar, bei denen eine grundsätzliche Chip-Konstruktion mit Hilfe einer durch den Anwender bestimmten Verbindungsschicht angepaßt wird. Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung ist insbesondere für eine Chip-Konstruktion geeignet, die von der Firma Interdesign Corporation mit MOR bezeichnet wird. Im Vergleich zu der Anwendung in Verbindung mit teureren schnellen Komparatoren ist die Erfindung besonders vorteilhaft auf Semi-Kundenschaltungen der oben genannten Art anwendbar, bei denen eine Schaltung mit schnellem Ansprechvermögen erhalten werden soll.

Das dem in Fig. 4 unten dargestellten Anschluß zugeführte Nachweissignal wird einem Eingang von jedem der beiden Komparatoren 30 und 32 zugeführt. Der Komparator 30 erhält an seinem anderen Eingang eine niedrige Bezugsspannung REFLO, welche die obere Grenze des Bereichs der niedrigen Spannung darstellt, für welche die betreffende Einheit geprüft werden soll. Wenn die erwartete Spannung eine niedrige Spannung ist, erfüllt die betreffende Einheit die Prüfvorschrift, wenn das Nachweissignal unter REFLO liegt. In entsprechender Weise empfängt der hohe Komparator 32 REFHI, was die untere Grenze für den hohen Bereich darstellt. Ein zu prüfender Anschluß, von dem ein hoher Pegel erwartet wird, erfüllt die Prüfbedingungen, wenn seine Spannung oberhalb REFHI liegt.

Der Rest der Schaltung in Fig. 4 benutzt die Ausgangssignale der Komparatoren 30 und 32, um anzuzeigen, ob das Nachweissignal innerhalb des erwarteten Bereichs liegt. Diese Anzeige wird durch die Potentialdifferenz zwischen den Signalen INRANGEHI und INRANGELO dargestellt. Diese Signale sind in Fig. 1 kollektiv durch die einzige Leitung INRANGE dargestellt. Der erwartete Bereich wird durch das Signal XPRANGE in Fig. 1 entsprechend den obigen Ausführungen angezeigt, und die Signale XPRANGE sind in Fig. 4 als die Signale XPDATALO, XPDATAHI, XPTRIHI und XPTRILO dargestellt.

Wenn das Signal XPTRIHI höher als das Signal XPTRILO ist, wird von dem Spannungsöegel des Nachweissignals erwartet, daß er zwischen REFHI und REFLO liegt und das INRANGEHI sich auf einem höheren Pegel als INRANGELO befindet, wenn das Signal SENSE zwischen REFHI und REFLO liegt. Wenn das Signal SENSE höher als REFHI oder niedriger als REFLO ist, wird andererseits INRANGELO höher als INRANGEHI, wodurch angezeigt wird, daß das Nachweissignal nicht innerhalb des erwarteten Bereichs liegt.

Wenn XPTRILO höher als XPTRIHI ist, wird der erwartete Pegel durch die relativen Spannungen von XPDATALO und XPDATAHI angezeigt. Wenn XPDATAHI höher als XPDATALO ist, wird erwartet, daß die Nachweisspannung über REFHI liegt. Wenn XPDATALO höher als XPDATAHI ist, wird ein Nachweissignal SENSE erwartet, das niedriger als REFLO ist. Die relativen Pegel von INRANGEHI and INRANGELO zeigen an, ob das Signal SENSE tatsächlich innerhalb des Bereichs liegt, der durch XPDATAHI und XPDATALO angezeigt wird. Wie bereits erwähnt wurde, sind die relativen Werte von INRANGEHI und INRANGELO in Fig. 1 durch die einzige INRANGE-Leitung repräsentiert. Die Schaltung in Fig. 1 interpretiert INRANGE als auf hohem Pegel befindlich, falls INRANGEHI höher als INRANGELO ist und interpretiert das Signal als Signal mit niedrigem Pegel, wenn INRANGELO niederiger als INRANGEHI ist. Mit anderen Worten besagt dies, daß V _trans in Fig. 2 der Punkt ist, an dem INRANGEHI gleich INRANGELO ist. Um den Pegel von V _trans zu dem einen oder anderen Ende des Bereichs von INRANGE zu verschieben, wird der Bereich der relativen Spannungen von INRANGELO und INRANGEHI durch eine Schwellenwert-Einstelleinrichtung 34 eingestellt. Zum Verständnis der Arbeitsweise dieser Einstelleinrichtung ist es zunächst erforderlich, die Arbeitsweise des Rests der Vergleichsschaltung in Fig. 4 zu erläutern.

Die Vergleichsschaltung 12 in Fig. 4 arbeitet durch die Wechselwirkung der hohen und niedrigen Komparatoren 32 und 30 mit hohen und niedrigen Schaltern 36 und 38 und einem Tri- Zustand-Schalter 40. Die hohen und niedrigen Schalter werden ihrerseits durch Transistoren Q 1 und Q 2 gesteuert, welche an ihrer Basis die Signale XPDATAHI beziehungsweise XPDATALO erhalten. Transistoren Q 3 und Q 4 erhalten an ihrer Basis die Signale XPTRIHI und XPTRILO und steuern den Tri-Zustand- Schalter 40 und tragen auch zu der Steuerung der hohen und niedrigen Schalter 36 und 38 bei. Die Schalter 36, 38 und 40 dienen dazu, die Ströme zu teilen, die von den Stromsenken 42 und 44 zwischen den Lastwiderständen R 1 und R 2 gezogen werden, durch welche die INRANGEHI- und INRANGELO-Leitungen 46 und 48 mit einem der Ausgänge einer Spannungsquelle 50 verbunden sind. Zusammen mit der Wirkung der Schwellenwert- Einstelleinrichtung 34 bestimmt die Art, in der die gesamte durch die Stromsenken 42 und 44 gezogene Stromstärke zwischen den INRANGEHI- und INRANGELO-Leitungen 46 und 48 aufgeteilt wird, die relativen Spannungen dieser Signale.

Zur Beschreibung der Teilung des Stroms wird zuerst der Fall betrachtet, bei dem das erwartete Signal ein hohes Signal ist, bei dem also von dem Nachweissignal erwartet ist, daß es höher als REFHI und deshalb höher als REFLO ist. Um anzuzeigen, daß SENSE hoch sein sollte, ist XPDATAHI höher als XPDATALO und XPTRILO ist höher als XPTRIHI. Wenn das Nachweissignal den erwarteten Wert annimmt, das heißt, wenn das Nachweissignal höher als REFHI ist, dann fließt der von der Stromsenke 44 gezogene Strom durch den Transistor Q 5 des linken hohen Komparators, aber nicht durch den Transistor Q 6 des rechten hohen Komparators, so daß der Strom durch den Tri-Zustand-Schalter 40 geleitet wird, aber nicht durch den hohen Schalter 36. Ferner fließt der durch den Tri- Zustand-Schalter 40 fließende Strom durch den linken Transistor Q 7, aber nicht durch den rechten Transistor Q 8, weshalb er entlang der INRANGELO-Leitung 48 durch den Widerstand R 2 fließt, aber nicht entlang der INTRANGEHI-Leitung 46 durch den Widerstand R 1. Der Transistor Q 7 leitet, weil das XPTRILO-Signal an der Basis von Q 4 höher als das XPTRIHI- Signal an der Basis von Q 3 ist, und weil die Emitter der Transistoren Q 3 und Q 4 in einer differentiellen Anordnung mit einer gemeinsamen Stromsenke 54 verbunden sind. Als Folge davon wird der von der Stromsenke 54 abgezogene Steuerstrom I _cont durch einen Lastwiderstand R 3 abgezogen, aber nicht durch einen anderen Lastwiderstand R 4 von einem der Ausgänge der Spannungsquelle 50, weshalb dadurch die Basisspannung von Q 7 höher als diejenigen von Q 8 ist.

Die von der Stromsenke 44 abgezogene Gesamtstromstärke I ₀ wird durch R 2 abgezogen und tendiert deshalb dazu, die Spannung der INRANGELO-Leitung 48 niedrig zu machen. Gleichzeitig fließt der von der Stromsenke 42 des niedrigen Komparators abgezogene Strom durch den Transistor Q 9 des rechten niedrigen Komparators, aber nicht durch den Transistor Q 10 des linken niedrigen Komparators, weil das Nachweissignal an der Basis von Q 9 höher als das REFLO-Signal an der Basis von Q 10 ist und die Emitter dieser Transistoren gemeinsam mit der Stromsenke 42 verbunden sind. Deshalb fließt der von der Stromsenke 42 abgezogene Strom durch den niedrigen Schalter 38, aber nicht durch den Tri-Zustand-Schalter 40. Wie unten noch näher erläutert werden soll, fließt der durch den niedrigen Schalter 38 fließende Strom durch den Transistor Q 11 des rechten niedrigen Schalters, aber nicht durch den Transistor Q 12 des linken niedrigen Schalters, so daß der von der Stromsenke 42 abgezogene Strom durch R 2 fließt, um einen weiteren Spannungsabfall der INRANGELO-Leitung 48 zu verursachen.

Der Grund, warum der Strom des niedrigen Schalters durch Q 11 und nicht durch Q 12 fließt, ist darin zu sehen, daß die Basisschaltung von Q 11 von einem anderen Anschluß der Spannungsquelle 50 als die Basisschaltung von Q 12 vorgespannt ist. Die Basisspannung von Q 12 wird durch einen Strom eingestellt, der von dem Emitter des Transistors Q 13 über einen Lastwiderstand R 5 zu der Stromsenke 52 fließt. Der Gesamtstrom I _cont, der von der Stromsenke 52 abgezogen wird, fließt durch R 5 und Q 1, aber nicht durch R 5 und Q 2, weil XPDATAHI höher als XPDATALO ist.

Im Gegensatz dazu wird die Spannung der Basis von Q 11, wie die Basis von Q 8 des Schalters 40, durch einen Strom eingestellt, der von dem Emitter des Transistors Q 4 durch den Lastwiderstand R 3 und den Steuertransistor Q 4 zu der Stromsenke 54 fließt, welche einen Strom abzieht, der gleich demjenigen der Stromsenke 52 ist. Die Lastwiderstände R 3 und R 5 besitzen den gleichen Widerstandswert, so daß die Spannungsabfälle über R 3 und R 5 gleich sind. Die Emitterspannung des Transistors Q 14 ist jedoch höher als die Emitterspannung des Transistors Q 13, so daß die Basisspannung von Q 11 höher als diejenige von Q 12 ist. Wenn XPDATAHI und XPTRILO beide hoch sind, ist deshalb die Basisspannung von Q 11 höher als die Basisspannung von Q 12, so daß Q 11 leitet und Q 12 nicht leitet.

Wenn also die Signale XPTRIHI, XPTRILO, XPDATAHI und XPDATALO anzeigen, daß das erwartete Nachweissignal über REFHI liegt, fließt aller durch die Stromsenken 42 und 44 abgezogene Strom durch den Lastwiderstand R 2 über die INRANGELO-Leitung 48, wodurch verursacht wird, daß die Spannung INRANGELO relativ niedrig ist, wenn SENSE höher als REFHI ist. In diesem Zustand fließt kein von den Stromsenken 42 und 44 abgezogener Strom über die INRANGEHI-Leitung 46 durch den Widerstand R 1. Dies ist ein allgemeines Resultat. Wenn das Nachweissignal in seinem erwarteten Bereich liegt, fließt der gesamte von den Stromsenken 42 und 44 abgezogene Strom durch R 2.

Ein gewisser Anteil des Stroms wird über R 1 über einen Transistor Q 15 zur Pegeleinstellung durch eine weitere Stromsenke 56 abgezogen, sowie möglicherweise durch die Schwellenwert- Einstelleinrichtung 34. Wenn ein der Einstelleinrichtung 34 zugeführtes Signal THADJ höher als ein Bezugspegel ECLREF ist, zieht die Einstelleinrichtung 34 keinen Strom. Der durch R 1 fließende Strom ist dann nur der Strom I _bias, der von einer Vorspannungs-Stromsenke 56 abgezogen wird. Wenn THADJ niedriger als ECLREF ist, zieht die Schwellenwert-Einstelleinrichtung den Strom I _adj ab, der von dessen Stromsenke 58 abgezogen wurde, so daß der durch R 1 fließende Strom gleich I _bias + I _adj ist. Die Widerstände R 1 und R 2 haben den gleichen Widerstandswert und die Summe von I _bias und I _adj ist kleiner als der zweifache Wert von I ₀. Wenn deshalb das Nachweissignal innerhalb des erwarteten Bereichs liegt, ist INRANGEHI höher als INRANGELO.

Es ergibt sich ein anderes Ergebnis, wenn das Nachweissignal nicht innerhalb des erwarteten Bereichs liegt. Wenn beispielsweise ein Nachweissignal erwartet ist, das höher als REFHI ist, aber tatsächlich niedriger ist, fließt der von der Stromsenke 44 abgezogene Strom durch Q 6, aber nicht durch Q 5, weshalb dieser von dem hohen Schalter 36 abgezogen wird. Da XPDATALO niedrig und XPTRILO hoch ist, wird Strom durch R 3 in die Basisschaltung des Transistors Q 16 abgezogen, aber nicht durch einen anderen Lastwiderstand R 6 in der Basisschaltung des anderen Transistors Q 17. Deshalb fließt Strom durch den Transistor Q 17, aber nicht durch den Transistor Q 16 und wird deshalb über die INRANGEHI-Leitung 46 über R 1 abgezogen. Weil das Nachweissignal niedriger als REFHI ist, fließt deshalb der von der Stromsenke 44 abgezogene Strom über die INRANGEHI-Leitung 46, aber nicht durch die INRANGELO-Leitung 48, was dann der Fall ist, wenn das Nachweissignal höher als REFHI ist.

Der von der Stromsenke 42 abgezogene Strom fließt andererseits noch durch die INRANGELO-Leitung 48. Wenn das Nachweissignal niedriger als die Spannung REFHI ist, kann es höher oder niedriger als die Spannung REFLO sein. Deshalb kann der von der Stromsenke 42 abgezogene Strom durch den Schalter 38 oder durch den Schalter 40 fließen. Da beide niedrigen Schalter 38 und der Tri-Zustand-Schalter 40 entsprechend den obigen Ausführungen so eingestellt sind, daß Strom von der Leitung 48 abgezogen wird, fließt in beiden Fällen der von der Stromsenke 42 abgezogene Strom durch R 2, und zwar unabhängig von dem Wert des Nachweissignals.

Wenn deshalb das erwartete Signal hoch ist, aber das Nachweissignal tatsächlich nicht höher als REFHI ist, fließt der von der Stromsenke 44 abgezogene Strom durch den Lastwiderstand R 1, und der von der Stromsenke 42 abgezogene Strom fließt durch R 2. Die Spannungen auf den Leitungen 46 und 48 wären deshalb gleich, falls der Strom nicht durch den zur Spannungseinstellung dienenden Transistor Q 15 fließen würde. Da dieser Transistor entweder I _bias oder I _bias + I _adj entsprechend dem Wert des Signals THADJ führt, wird mehr Strom über R 1 als über R 2 abgezogen, so daß INRANGEHI niedriger als INRANGELO ist, wenn ein hohes Nachweissignal zu erwarten ist, aber tatsächlich ein niedrigeres Signal als REFHI auftritt.

Eine entsprechende Analyse ergibt, daß sämtlicher von den Stromsenken 42 und 44 abgezogene Strom über die Leitung 48 durch R 2 fließt, falls das Nachweissignal niedriger als REFLO ist, wenn ein niedriges Signal zu erwarten ist. Dieser Strom wird zwischen diesen beiden Widerständen aufgeteilt, wenn das Nachweissignal höher als REFLO ist, obwohl ein niedriges Signal zu erwarten ist. Wenn deshalb der erwartete Pegel des Nachweissignals hoch oder niedrig ist, fließt der gesamte Komparatorstrom durch R 2, falls das Nachweissignal in dem erwarteten Bereich liegt. Dagegen erfolgt eine Aufteilung zwischen R 1 und R 2, wenn dies nicht der Fall ist.

Dasselbe Resultat ergibt sich, wenn ein Nachweissignal mit einem Tri-Zustand-Pegel erwartet wird. Wenn das erwartete Nachweissignal einen Tri-Zustand-Pegel aufweisen soll, wenn also beabsichtigt ist, daß das Nachweissignal zwischen REFLO und REFHI liegt, ist XPTRIHI höher als XPTRILO, so daß ersichtlich die relativen Spannungen von XPDATAHI und XPDATALO keine Rolle spielen. Wenn XPTRIHI höher als XPTRILO ist, fließt der von der Stromsenke 54 abgezogene Strom durch Q 3, aber nicht durch Q 4, und wird von dem Emitter des Transistors Q 14 über den Lastwiderstand R 4 abgezogen, um zu verursachen, daß die Basis von Q 7 niedriger als die Basis von Q 8 ist. Irgendein Strom, den die Komparatoren über den Tri-Zustand-Schalter abziehen, fließt deshalb über die INRANGEHI-Leitung 46 durch den Widerstand R 1.

Im Gegensatz dazu führen die Leitung 48 und der Widerstand R 2 den betreffenden, durch den Schalter 36 oder den Schalter 38 fließenden Strom, unabhängig von den relativen Werten von XPDATAHI und XPDATALO. Die relativen Werte von XPDATAHI und XPDATALO spielen keine Rolle, weil mit XPTRILO mit niedrigem Pegel die Basis des Transistors Q 16 und des Transistors Q 11 jeweils auf der Emitterspannung des Transistors Q 14 gehalten wird. Diese Spannung ist höher als die Emitterspannung des Transistors Q 13, der die Basisschaltungen der Transistoren Q 17 und Q 12 versorgt. Deshalb leiten die Transistoren Q 16 und Q 11 unabhängig davon, welcher Strom durch ihre betreffenden Schalter fließt, welcher über R 2 und die Leitung 48 unabhängig von dem Wert von XPDATAHI und XPDATALO abgezogen wird.

Wenn das Nachweissignal zwischen REFHI und REFLO liegt, zieht der Komparator 32 seinen Strom durch den Schalter 36, während der Komparator 30 seinen Strom durch den Schalter 38 zieht. Wenn das Nachweissignal nicht zwischen REFHI und REFLO liegt, dann zieht der eine oder der andere der Komparatoren 30 und 32 seinen Strom durch den Schalter 40 ab, während der andere seinen Strom über den einen oder den anderen der Schalter 36 und 38 abzieht.

Deshalb fließt der gesamte, von den Stromsenken 42 und 44 aufgenommene Strom über die Leitung 48 und den Widerstand R 2, wenn die Spannung des erwarteten Nachweissignals zwischen REFHI und REFLO liegt. Wenn im nicht erwarteten Fall das Nachweissignal höher als REFHI oder niedriger als REFLO ist, fließt der von einer der Stromsenken 42 und 44 aufgenommene Strom über die Leitung 46 und den Widerstand R 1, und der von der anderen Stromsenke aufgenommene Strom fließt über die Leitung 48 und den Widerstand R 2. Deshalb ist INRANGEHI höher als INRANGELO, wenn das Nachweissignal zwischen REFHI und REFLO liegt, falls das erwartete Signal sich auf einem Tri-Zustand-Pegel befindet. Weil dann I _bias oder I _bias + I _adjust- durch R 1 fließt, ist INRANGELO höher als INRANGEHI, wenn das Nachweissignal über REFHI oder unter REFLO liegt.

Es soll nunmehr beschrieben werden, wie der Schwellenwert des Signals INRANGE eingestellt wird, um zu ermöglichen, daß die Schaltung schneller anspricht, als dies sonst durch die Geschwindigkeit der Komparatoren 30 und 32 möglich wäre. Bisher wurden Fälle beschrieben, bei denen sich das Nachweissignal von REFHI und REFLO unterscheidet. Es soll nun erläutert werden, was geschieht, wenn das Nachweissignal eine der Bezugsspannungen überschneidet, beispielsweise REFHI. An der Stelle, an der das Nachweissignal genau gleich REFHI ist, ist die Basisspannung von Q 5 gleich derjenigen von Q 6 und der von der Stromsenke 44 aufgenommene Strom würde zwischen diesen verteilt, wenn diese Gleichheit sehr lange andauern würde. Diese Gleichheit ist jedoch nur bei einem sehr kurzen Übergangszustand vorhanden. Die Empfindlichkeit der differenziellen Konfiguration des Komparators ist jedoch derart, daß nur eine sehr kleine Spannungsdifferenz der Basissignale benötigt wird, um zu verursachen, daß der eine oder der andere der Transistoren vollständig als der Stromweg dominiert.

Obwohl nur eine äußerst kurze Zeitspanne vorhanden ist, während der das Nachweissignal sich auf einem Pegel befindet, der zur Folge haben würde, daß Q 5 und Q 6 den Strom zu der Stromsenke in einem statischen Zustand aufteilen, erfolgt das Ansprechen dieser Transistoren zu der Änderung von dem einen Zustand zu dem anderen nicht so schnell wie aufgrund der Änderung des Nachweissignals angenommen werden könnte. Obwohl sich das Nachweissignal sehr schnell von einem Pegel ändert, der in einem statischen Zustand verursachen würde, daß aller Strom durch Q 5 fließt, zu einem Pegel, der in einem statischen Zustand verursachen würde, daß der gesamte Strom durch Q 6 fließt, geht der Strom von Q 5 zu Q 6 nicht so schnell über, so daß dadurch die Komparatorverzögerung verursacht wird. Es ist diese Betriebsbedingung, bei der der Stromübergang von dem einen zu dem anderen Transistor erfolgt, auf die die Einstellung des Schwellenwerts ihren Einfluß ausübt.

Bei konventionellen digitalen Schaltungen ist der Übergangspegel für einen Komparatorausgang, also die Grenze zwischen dem, was als hoch und was als niedrig interpretiert wird, etwa in der Mitte zwischen den beiden stabilen Ausgangspegeln des Komparators vorhanden. Ein derartiger Übergangspegel würde auftreten, wenn das Eingangssignal gleich dem Bezugssignal bei einem konventionellen Komparator ist. In der Schaltung in Fig. 4 würde dies bedeuten, daß der durch Q 15 fließende Strom gleich I ₀ ist, wenn die Schaltung in einer konventionellen Weise arbeiten würde. Wenn das Nachweissignal gleich REFHI oder REFLO ist, so daß der eine oder der andere der Komparatoren den Strom in gleicher Weise zwischen seinen Transistoren aufteilt, nehmen die Schalter 3I ₀/2 über die Leitung 48 und I ₀/2 über die Leitung 46 auf, so daß Gleichheit der Spannung zwischen INRANGEHI und INRANGELO bestimmen würde, das Q 15 den Strom I ₀ führt, so daß 3I ₀/2 über R 1 und R 2 aufgenommen werden.

Gemäß der Erfindung wird jedoch der durch Q 15 fließende Strom beträchtlich kleiner oder beträchtlich größer als I ₀. Insbesondere nimmt die Stromsenke 56 weniger als I ₀/2 auf. Wenn THADJ höher als ECLREF ist und ein hohes Nachweissignal erwartet wird, wird als Folge davon INRANGEHI nicht gleich INRANGELO, bevor Q 6 viel mehr Strom als Q 5 führt. Andererseits wird der Strom I _adj, der von der Stromsenke 58 der Schwellenwert-Einstelleinrichtung 34 aufgenommen wird, so hoch, daß I _adj + I _bias größer als 3 I ₀/2 ist. Falls THADJ niedriger als ECLREF ist und das erwartete Nachweissignal hoch ist, sind deshalb die Signale INRANGEHI und INRANGELO gleich, wenn der Transistor Q 6 sogar ein Viertel der Stromstärke aufnimmt, die zu der Stromsenke 44 gelangt. Durch Einstellen eines hohen oder niedrigen Pegels von THADJ entsprechend dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung für die Stromstärke, kann deshalb verursacht werden, daß Gleichheit der Signale INRANGEHI und INRANGELO sehr schnell auftritt, nachdem eine anfängliche Änderung des Komparatorzustands von dem einen zu dem anderen Zustand beginnt.

Fig. 5 zeigt dieses Verhalten. Die drei Kurven in Fig. 5 zeigen das Nachweissignal SENSE, die Signale INRANGEHI und INRANGELO sowie das Signal THADJ. Die Signale INRANGEHI und INRANGELO beginnen entsprechend der Darstellung verhältnismäßig eng benachbart, was der Fall ist wenn SENSE größer als REFHI anfängt. XPDATAHI ist dann größer als XPDATALO, wodurch angezeigt wird, daß ein hohes Signal erwartet wird. THADJ ist dann niedriger als ECLREF, so daß der höhere Pegel des Stroms durch den Transistor Q 15 fließt. Wenn kein Strom durch Q 15 fließt, würde sich das Signal INRANGEHI auf dem mit V _switch bezeichneten Pegel befinden. Wenn THADJ größer als ECLREF wäre, so daß der von der Stromsenke 58 in der Schwellenwert- Einstelleinrichtung 34 abgezogene Strom nicht über Q 15 abgezogen würde, dann wäre das Signal INRANGEHI niedriger als V _switch und zwar nur um einen Betrag, der in Fig. 5 mit V _bias bezeichnet ist. Wenn jedoch THADJ niedriger als ECLREF ist, erniedrigt der zusätzlich von der Stromsenke 58 aufgenommene Strom das Signal INRANGEHI entsprechend einem zusätzlichen Wert V _adj mit dem Ergebnis, daß sich der Pegel von INRANGEHI ergibt, der links in der Fig. 5 eingezeichnet ist.

Die Signale INRANGEHI und INRANGELO bleiben auf dem links in Fig. 5 eingezeichneten Pegel, bis das Signal SENSE unter das Signal REFHI zum Zeitpunkt t ₀ abfällt. Wenn das Signal SENSE unter REFHI abfällt, erfolgen entsprechend den obigen Ausführungen die Übergänge der Transistoren Q 5 und Q 6 nicht augenblicklich. Deshalb ändern sich die Signale INRANGEHI und INRANGELO allmählich, wobei INRANGEHI während einer Periode von t ₀ zu t ₃ in Fig. 5 niedriger wird, während INRANGELO von seinem verhältnismäßig niedrigen Pegel zu seinem höheren Pegel während derselben Periode gelangt. In einer konventionellen Komparatorschaltung mit Transistoren mit der gleichen Geschwindigkeit wie diejenigen bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4, würde der Übergang hinsichtlich der Bedeutung des Ausgangssignals der Schaltung 12, also die Stelle, an der INRANGEHI und INRANGELO gleich werden, zum Zeitpunkt t ₂ auftreten, was in der Mitte zwischen dem Zeitpunkt liegt, zu dem die Signale ihren Übergang beginnen und dem Zeitpunkt, zu dem der Übergang beendet ist. Bei der Erfindung verursacht jedoch der über Q 15 aufgenommene Strom, daß die Signale INRANGEHI und INRANGELO relativ nahe zueinander beginnen, so daß der Übergang tatsächlich zum Zeitpunkt t ₁ auftritt. Deshalb ist eine viel geringere Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Signal SENSE den Bezugspegel kreuzt und dem Zeitpunkt vorhanden, zu dem die Vergleichsschaltung 12 diese Tatsache anzeigt.

Zum Zeitpunkt t ₃ liegen die Signale INRANGEHI und INRANGELO verhältnismäßig weit auseinander und eine Änderung des Signals SENSE würde zu einer beträchtlich größeren Verzögerung führen, wenn keine Änderung in der Schwellenwert- Einstelleinrichtung 34 erfolgen würde. Die Schwellenwert- Einstelleinrichtung ist jedoch durch Änderung des Werts des Signals THADJ einstellbar. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, steigt das Signal THADJ von einem Pegel unter dem Pegel von ECLREF zu einem Pegel über dem Pegel von ECLREF zum Zeitpunkt t ₄ an. Als Folge davon wird das Signal INRANGEHI in seinem Wert um V _adj erhöht, so daß sein Pegel wider in die Nähe des Pegels von INRANGELO gelangt. Wenn das Signal SENSE wieder über den Pegel REFHI zum Zeitpunkt t ₅ ansteigt, liegen deshalb die Signale INRANGEHI und INRANGELO eng zueinander, so daß die Schaltung in Fig. 4 wieder schnell auf einen Übergang in dem Signal SENSE anspricht.

Fig. 6 zeigt eine Anzahl von Signalen, welche das Ansprechvermögen der Schaltung in Fig. 1 auf unterschiedliche Eingangssignale demonstrieren. In Fig. 6 beginnt XPDATAHI mit einem Pegel, der höher als derjenige von XPDATALO ist. Dadurch wird angezeigt, daß ein hohes Nachweissignal erwartet wird (es wird bei der gesamten Erläuterung von Fig. 6 angenommen, daß die Signale XPTRIHI und XPTRILO anzeigen, daß ein Zustand mit hoher Impedanz nicht erwartet wird).

In Fig. 6 prüft das Prüfgerät anfänglich hinsichtlich eines hohen Signals, das zum Zeitpunkt t ₀ vorhanden sein muß. Fig. 6 zeigt, daß das Nachweissignal REFHI gerade zu dem gewünschten Zeitpunkt kreuzt, so daß das Prüfgerät feststellt, daß ein Fehler nicht aufgetreten ist. In Abhängigkeit von dem Übergang des Nachweissignals wird das Signal INRANGEHI positiver und das Signal INRANGELO wird weniger positiv. Die für die Beendigung des Übergangs benötigte Zeitspanne ist die relativ lange Periode, die durch Pfeile 60 angedeutet wird. Die tatsächliche Verzögerung zwischen dem Übergang des Nachweissignals und dem Zeitpunkt zu dem eine Anzeige des Übergangs die Abtastschaltung 14 erreicht, ist der kleine Bruchteil der Zeitperiode 60, der durch Pfeile 62 gekennzeichnet wird. Da es beabsichtigt ist, daß das Nachweissignal seinen Pegel zum Zeitpunkt t ₀ erreicht, wird ein STROBE-Signal zum Zeitpunkt t ₀ + T _PDMAX erzeugt, welches die maximal erwartete Verzögerung der Vergleichsschaltung 12 ist. In diesem Fall ist ein beträchtlich übersteuertes Signal vorhanden, was bedeutet, daß das Nachweissignal beträchtlich höher als REFHI ist, so daß die Signale INRANGELO und INRANGEHI ihre Pegel schnell geändert haben, wodurch sie zum Zeitpunkt t ₁ überkreuzen, bevor der Übergang des STROBE-Signals erfolgt. Deshalb wird kein Fehler festgestellt, so daß das Fehlersignal (ERROR) niedrig bleibt.

Da das Nachweissignal angestiegen ist, ändern sich die beiden Signale INRANGEHI und INRANGELO weiterhin bis sie Werte erreichen, die sich beträchtlich voneinander unterscheiden. Wenn das Nachweissignal unter REFHI fällt, während sich die Signale INRANGEHI und INRANGELO um diesen Betrag unterschieden, würde sich eine verhältnismäßig lange Zeitspanne ergeben, bevor INRANGEHI INRANGELO erreicht, so daß eine lange Verzögerung zwischen der Änderung des Nachweissignals und einer resultierenden Änderung des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung 12 vorhanden wäre.

Um dieses Ergebnis zu vermeiden, wird das Signal THADJ auf einen Pegel unter ECLREF zum Zeitpunkt t ₂ gebracht, wodurch die Transistoren Q 18 und Q 19 der Einstelleinrichtung nichtleitend beziehungsweise leitend werden, so daß INRANGEHI auf einen Pegel in der Nähe desjenigen von INRANGELO abfällt. Wenn das Nachweissignal unter REFHI zum Zeitpunkt t ₃ abfällt, wird deshalb die Zeit, die bis zur Überkreuzung von INRANGEHI und INRANGELO benötigt wird, ein verhältnismäßig niedriger Bruchteil der Zeit, die für diese Signale zur Erreichung ihrer neuen Pegel benötigt wird. Von dem Signal SENSE wird erwartet, daß es zumindest bis zum Zeitpunkt t ₃ hoch ist, so daß das STROBE-Signal veranlaßt wird, seinen Übergang zum Zeitpunkt t ₃ + T _PDMIN durchzuführen, wobei T _PDMIN die minimal erwartete Verzögerungszeit der Vergleichsschaltung ist. Da sich INRANGEHI und INRANGELO nicht vor diesem Zeitpunkt überkreuzen, wird kein Fehler festgestellt, so daß das Fehlersignal niedrig bleibt.

THADJ macht einen anderen Übergang zum Zeitpunkt t ₄, so daß die Signale INRANGEHI und INRANGELO wieder nahe zueinander gebracht werden, bevor der nächste Übergang des Nachweissignals auftritt, welcher zum Zeitpunkt t ₅ erfolgt. In diesem Fall überschreitet das Nachweissignal nur gering den Pegel von REFHI, was bedeutet, daß nur eine sehr kleine Übersteuerung des hohen Komparators 32 vorhanden ist. Deshalb ist die durch Pfeile 64 gekennzeichnete Zeit, welche die Signale INRANGEHI und INRANGELO benötigen, um ihren neuen Pegel zu erreichen, länger als die Zeit 60, die für diese Signale benötigt wird, um ihren neuen Pegel während des vorhergehenden hohen Zustands des Nachweissignals zu erreichen. Wenn es für den STROBE-Übergang nötig wäre, auf den SENSE-Übergang mit der Hälfte der Zeit zu folgen, die für die Signale INRANGEHI und INRANGELO benötigt wird, um ihre neuen Pegel zu erreichen, was bei konventionellen Vergleichsschaltungen der Fall wäre, dann müßte die zeitliche Steuerung der Prüfschaltung eine größere Änderung der Verzögerung der Vergleichsschaltung berücksichtigen, als dies der Fall ist, wenn eine Prüfschaltung gemäß der Erfindung benutzt wird. Obwohl eine beträchtliche Änderung zwischen den durch Pfeile 60 und 64 gekennzeichneten Zeiten vorhanden ist, muß nur die Änderung zwischen den durch die Pfeile 62 und 66 gekennzeichneten Zeiten berücksichtigt werden, was ein kleiner Bruchteil der Änderung der Zeitspannen ist, die durch die Pfeile 60 und 64 gekennzeichnet sind.

Zum Zeitpunkt t ₆ fällt das Signal THADJ wieder unter ECLREF, wodurch die Signale INRANGEHI und INRANGELO wieder nahe zueinander gelangen. Das Nachweissignal fällt dann unter REFHI zum Zeitpunkt t ₇ ab und die Signale INRANGEHI und INRANGELO überkreuzen einander sofort und werden um eine verhältnismäßig hohe Spannung voneinander getrennt.

Während der gesamten bisher beschriebenen Zeit hat das Prüfgerät das Nachweissignal für benötigte Perioden mit hohem Pegel geprüft. Das Prüfgerät sucht jetzt nach einem niedrigen Pegel, so daß es eine Änderung der Pegel der Signale XPDATAHI und XPDATALO zum Zeitpunkt t ₈ verursacht. In Abhängigkeit davon werden die Schalter 36 und 38 betätigt, um die von den Komparatoren 32 und 30 geführten Ströme umzuleiten, wodurch sich die Pegel der Signale INRANGEHI und INRANGELO entsprechend ändern, wie aus der Fig. ersichtlich ist. Wenn das STROBE-Signal seinen Schwellenwert zum Zeitpunkt t ₉ kreuzt, zeigen INRANGEHI und INRANGELO an, daß das Nachweissignal sich auf dem erforderlichen Pegel befindet, so daß anfänglich keine Anzeige eines Fehlers erfolgt. Da jedoch der niedrige Pegel mindestens bis zum Zeitpunkt t ₁₂ verbleiben soll, wird das STROBE-Signal derart zeitlich gesteuert, daß es durch seinen Schwellenwert zum Zeitpunkt t ₁₂ + T _PDMIN verläuft. Im Gegensatz dazu verläuft das Nachweissignal über dem Pegel von REFLO zum Zeitpunkt t ₁₀, welcher vor dem Zeitpunkt t ₁₂ auftritt. Als Folge davon überkreuzen sich die Signale INRANGELO und INRANGEHI zum Zeitpunkt t ₁₁, welcher vor dem Zeitpunkt t ₁₂ + T _PDMIN liegt, dem Zeitpunkt, zu dem das STROBE-Signal seinen Übergang durchführt. Deshalb wird dann ein Fehler angezeigt und das Fehlersignal wird nach einer kurzen Verzögerung hoch.

Nachdem das Prüfgerät das Fehlerausgangssignal aus der Latch-Schaltung 22 ausgelesen hat, gibt sie einen FLUSH- Impuls ab, wodurch die transparente Latch-Schaltung 22 momentan durchlässig wird. Als Folge davon gelangt das Ausgangssignal des R-S Flipflops 18, das durch das STROBE- Signal zurückgestellt wurde, durch die transparente Latch- Schaltung 22, so daß das Fehlersignal wieder niedrig wird. Wenn das FLUSH-Signal entfernt wird, bleibt der niedrige Pegel vorhanden, weil die Latch-Schaltung wieder in ihren verriegelten Zustand gelangt.

Aus der obigen Beschreibung ist deshalb ersichtlich, daß durch das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung ein verbessertes Ansprechvermögen und eine verbesserte Wiederholbarkeit der Vergleichsschaltung erzielt werden kann, ohne daß Komparatoren in der Form besonders schneller Komponenten benutzt werden müssen. Als Folge davon kann bei automatischen Prüfgeräten für große und schnelle digitale Schaltungen und bei anderen Systemen, welche eine verhältnismäßig große Anzahl von Vergleichsschaltungen benötigen, eine beträchtliche Kostenverringerung erzielt werden, ohne daß dadurch die Geschwindigkeit oder die Wiederholbarkeit beeinträchtigt wird.

Claims

1. Elektrische Prüfschaltung mit

A. einem Fehlerindikator (14), dem ein binäres, in einem Bereich liegendes Signal (INRANGE) zuführbar ist und zur Erzeugung einer Fehleranzeige betätigbar ist, wenn das Bereichssignal auf der einen Seite eines Übergangspegels liegt, sowie mit
B. einer Vergleichsschaltung (12), die zum Empfang eines analogen Nachweissignals (SENSE) vorgesehen ist, um das Bereichssignal zu erzeugen und dem Fehlerindikator zuzuführen, wobei der Wert des Bereichsignals sich um eine vorherbestimmte Spannungsabweichung von dem einen zu dem anderen von ersten und zweiten Spannungspegeln durch den Übergangspegel ändert, wenn das Nachweissignal in oder aus einem vorherbestimmten Bereich gelangt, wobei einer der ersten und zweiten Spannungspegel sich von dem Übergangspegel um weniger als ein Viertel der Spannungsabweichung unterscheidet, wodurch die von der Fehler-Prüfschaltung benötigte Zeit, um auf den Durchgang des Nachweissignals durch eine Grenze mit einem vorherbestimmten Bereich in einer Richtung zu reagieren, kleiner als die Zeitdauer ist, die benötigt wird, wenn die ersten und zweiten Spannungspegel nahezu einen gleichen Abstand von dem Übergangspegel aufweisen würden.

2. Prüfschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

A. ein Bereichsignal auf einer Seite des Übergangspegels anzeigt, daß das Nachweissignal innerhalb des vorherbestimmten Bereichs liegt, und ein Bereichsignal auf der anderen Seite des Übergangspegels anzeigt, daß das Nachweissignal außerhalb des vorherbestimmten Bereichs liegt, und daß
B. der Fehlerindikator durch Zufuhr einer Strobe-Signals betätigbar ist, um die Fehleranzeige zu verursachen, wenn das Bereichsignal auf der anderen Seite des Übergangspegels während des Vorhandenseins des Strobe- Signals liegt, aber nicht wenn es nur bei fehlendem Strobe-Signal auf der anderen Seite des Übergangspegels liegt.

3. Prüfschaltung mit

A. einem Fehlerindikator, dem ein Bereichsignal (INRANGE) zuführbar ist, und der zur Erzeugung einer Fehleranzeige betätigbar ist, wenn das Bereichsignal auf der einen Seite eines Übergangspegels liegt, sowie mit
B. einer Vergleichsschaltung, der ein analoges Nachweissignal zuführbar ist, um das Bereichsignal zu erzeugen und dem Fehlerindikator zuzuführen, wobei der Wert des Bereichsignals sich um eine vorherbestimmte Spannungsabweichung von dem einen zu dem anderen eines ersten und zweiten Spannungspegels durch den Übergangspegels ändert, wenn das Nachweissignal in oder aus einem vorherbestimmten Bereich gelangt, welche Vergleichsschaltung durch Zufuhr eines Schwellenwert-Einstellsignals (THADJ) betätigbar ist, um den ersten und zweiten Spannungspegel in der gleichen Richtung zu verschieben, um einen der ersten und zweiten Spannungspegel näher zu dem Übergangspegel zu verlegen.

4. Prüfschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

A. das Bereichsignal sich um eine vorherbestimmte Spannungsabweichung von dem einen zu dem anderen der ersten und zweiten Spannungspegel ändert, wenn das Nachweissignal in oder aus dem vorherbestimmten Bereich gelangt, und daß
B. die Vergleichsschaltung einen der ersten und zweiten Zustände entsprechend dem Wert des Schwellenwert- Einstellsignals annimmt, wobei der erste Spannungspegel sich von dem Übergangspegel um weniger als ein Viertel der Spannungsabweichung unterscheidet, wenn sich die Vergleichsschaltung in dem ersten Zustand befindet, und wobei der zweite Spannungspegel sich von dem Übergangspegel um weniger als ein Viertel der Spannungsabweichung unterscheidet, wenn sich die Vergleichsschaltung in dem zweiten Zustand befindet.

5. Prüfschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

A. ein Bereichsignal auf der einen Seite des Übergangspegels anzeigt, daß das Nachweissignal sich in dem vorherbestimmten Bereich befindet und ein Bereichsignal auf der anderen Seite des Übergangspegels anzeigt, daß das Nachweissignal außerhalb des vorherbestimmten Bereichs liegt, und daß
B. der Fehlerindikator durch Zufuhr eines Strobe-Signals betätigbar ist, um die Fehleranzeige zu verursachen, wenn sich das Bereichsignal auf der anderen Seite des Übergangspegels bei vorhandenem Strobe-Signal befindet, aber nicht, wenn es sich nur bei fehlendem Strobe- Signal auf der anderen Seite des Übergangspegels befindet.

6. Prüfschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

A. ein Bereichsignal auf der einen Seite des Übergangspegels anzeigt, daß sich das Nachweissignal in dem vorherbestimmten Bereich befindet, und ein Bereichsignal auf der anderen Seite des Übergangspegels anzeigt, daß das Nachweissignal außerhalb des vorherbestimmten Bereichs liegt, und daß
B. der Fehlerindikator durch Zufuhr eines Strobe-Signals betätigbar ist, um die Fehleranzeige zu verursachen, wenn das Bereichsignal sich auf der anderen Seite des Übergangspegels während des Vorhandenseins des Strobe-Signals befindet, aber nicht, wenn es sich nur bei fehlendem Strobe-Signal auf der anderen Seite des Übergangspegels befindet.