DE68911410T2

DE68911410T2 - Programmierbare Zeitvorverschiebung.

Info

Publication number: DE68911410T2
Application number: DE68911410T
Authority: DE
Inventors: Alan J Lesko
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1988-07-28
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2009-07-26
Also published as: EP0353027A2; EP0353027B1; JPH0275980A; JP3054155B2; US4876702A; DE68911410D1; EP0353027A3

Description

Diese Erfindung betrifft Prüfsysteme für gedruckte Leiterplatten und insbesondere eine Vorrichtung zum Synchronisieren der Taktpulse des Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten mit den Taktpulsen der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte.
Es ist ein Problem auf dem Gebiet der Prüfsysteme für gedruckte Leiterplatten, die Taktpulse des Prüfsystemes für gedruckte Leiterplatten mit den Taktpulsen zu synchronisieren, die von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erzeugt werden. Ein Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten ist ein vollständig integrierter Satz von Hilfsmitteln, der zum Prüfen analoger, hybrider und digitaler Schaltungen verwendet wird. Das Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten führt typischerweise Kurzschluß und Offenschaltungstest durch; analoge, hybride und digitale Cluster- und Funktionstests für die Vorrichtungen, die auf der gedruckten Leiterplatte angebracht sind.
Die Prüfsequenzen, die von dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten ausgeführt werden, werden in das Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten von einem Prüfingenieur einprogrammiert, damit sie an die Betriebserfordernisse der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte angepaßt sind. Das Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten umfaßt eine Vielzahl von Signalerzeugerschaltungen und Signaldetektorschaltungen. Der Prüfingenieur programmiert das Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten, um eine zeitliche Sequenz von Signalen bekannter Größe, Form und Dauer zu erzeugen. Die elektrische Verbindung zu der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte wird durch eine "Nagelbett"-Schnittstelle hergestellt, die aus einer Vielzahl elektrisch leitender Stifte mit einem vorgewählten Muster auf dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten besteht. Das Nagelbett ist mit den Signalerzeuger- und Signaldetektorschaltungen verbunden. Die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte wird auf das Nagelbett gelegt, um verschiedene Prüfpunkte auf der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte mit dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten elektrisch zu verbinden. Die programmierbaren Signalerzeugerschaltungen werden verwendet, um eine zeitliche Sequenz von Signalen auf verschiedene der Stifte in dem Nagelbett aufzugeben, um die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte zu treiben. Die Signaldetektorschaltungen werden mit anderen Stiften auf dem Nagelbett verbunden, um die Reaktion der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte auf diese aufgegebenen Prüfsignale zu überwachen.
Ein Problem bei dieser Anordnung ist es, daß es schwierig ist, die Taktsignale sowohl auf der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte als auch auf dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten zu synchronisieren. Insbesondere hat in vielen Fällen die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte eine Taktsignalerzeugerschaltung, die unabhängig von der Taktsignalerzeugerschaltung auf dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten arbeitet. Bei existierenden Prüfsystemen für gedruckte Leiterplatten werden die beiden Taktgeber durch das Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten synchronisiert, welches das Taktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erzeugt wird, überwacht und eine phasenverriegelte Schleife benutzt, um die Taktfrequenz und Phase der Taktsignalerzeugerschaltung auf dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten so einzustellen, daß sie zu dem Taktsignal passen, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erzeugt wird. Das Problem bei dieser Anordnung ist es, daß es eine endliche zeitliche Differenz zwischen dem Taktsignal, das von dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten erzeugt wird, und dem Taktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Schaltung erzeugt wird, gibt, aufgrund der Tatsache, daß die Treiberschaltungen des Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten eine bestimmte Verzögerungszeit haben. Während somit die beiden Signale am Eingang der phasenverriegelten Schleife des Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten synchronisiert sind, gibt es, wenn das Taktsignal, das von dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten erzeugt wird, auf die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte aufgegeben wird, eine bestimmte Verzögerungszeit in dem Signal, verursacht durch die Ansprechzeit der Treiberschaltungen und zugeordneter Leiter.
Ein Beispiel eines bekannten Systems ist in der WO 87/01207 gezeigt, das jedoch an den Problemen dieser Art leidet.
Die oben beschriebenen Probleme werden gelöst und ein technischer Fortschritt wird auf dem Gebiet erreicht durch die programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung arbeitet so, daß sie die inhärente Verzögerung, die von den Leitern und den Treiberschaltungen des Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten verursacht wird, versetzt, um ein Taktsignal am Ausgang des Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten zu schaffen, das genau zu dem Taktsignal der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte an der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte paßt. Dies wird erreicht, indem ein Taktvorverschiebungssignal in die phasenverriegelte Schleife eingeführt wird, um den Zeitlauf der Taktsignalerzeugerschaltung in dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten vorzuverschieben, um die Verzögerung auszugleichen, die von der phasenverriegelten Schleife und den Treiberschaltungen in dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten verursacht wird.
Die Taktsignalerzeugerschaltung in dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten besteht aus einem spannungsgesteuerten Oszillator, der ein Taktsignal mit einer vorbestimmten Mittenfrequenz erzeugt, wobei das Taktsignal dürch ein Steuersignal einstellbar ist, das auf den spannungsgesteuerten Oszillator aufgegeben wird. Das Taktsignal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator erzeugt wird, wird zusammen mit dem Taktsignal aus dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten auf den Eingang eines Phasendetektors gegeben. Der Phasendetektor vergleicht die beiden Taktsignale und erzeugt ein Takteinstellsignal, das sowohl die Richtung als auch die Größe der Differenz zwischen diesen beiden Taktsignalen angibt. Dieses Takteinstellsignal wird auf den spannungsgesteuerten Oszillator gegeben, um die Mittenfrequenz des Taktsignales, das darin erzeugt wird, einzustellen, um das Taktsignal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator erzeugt wird, mit dem Taktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erhalten wird, zu synchronisieren.
Die programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung kompensiert die Verzögerung in dem Taktsignal, das von dem Spannungsgesteuerten Oszillator erzeugt wird und von der Treiberschaltung auf die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte aufgegeben wird, indem ein Taktvorverschiebungssignal in den Phasendetektorabschnitt der phasenverriegelten Schleife eingespeist wird. Dieses Taktvorverschiebungssignal ist ein Signal fester Größe und Dauer, das zu der gemessenen Zeitverzögerung paßt, die durch die Ansprechzeit der Leiter und die Ansprechzeit der Treiberschaltungen des Prüfsystemes für gedruckte Leiterplatten verursacht wird. Indem dieses Zeitvorverschiebungssignal zu dem Takteinstellsignal aus dem Phasendetektor addiert wird, wird die Ausgabe des spannungsgesteuerten Oszillators, wenn sie durch die Treiberschaltung an die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte gegeben wird, genau mit dem Taktsignal synchronisiert, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erzeugt wird. Die Taktvorverschiebungssignalzeit verschiebt das Taktsignal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator erzeugt wird, um die Verzögerungszeit zu versetzen, die von den Leitern und Treiberschaltungen verursacht wird, während das Takteinstellsignal aus dem Phasendetektor die Frequenz des Taktsignales einstellt, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator erzeugt wird, um an das Taktsignal angepaßt zu sein, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erzeugt wird. Das Taktvorverschiebungssignal ist programmierbar, so daß eine vom Benutzer definierbare feste Größe der Zeitvorverschiebung in diesem System vorgesehen werden kann.
Figur 1 veranschaulicht eine phasenverriegelte Schleife (PLL) mit einer Zeitvorverschiebungsschaltung;
Figur 2 veranschaulicht die programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung; und
Figur 3 erläutert die Zeitgebungssignal-Wellenformen für die programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung.
Es ist ein Problem auf dem Gebiet der Prüfsysteme für gedruckte Leiterplatten, den Takt des Prüfsystems der gedruckten Leiterplatte mit dem Taktsignal zu synchronisieren, das auf der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erzeugt wird. Ein Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten ist ein vollständig integrierter Satz von Hilfsmitteln, der zum Prüfen analoger, hybrider und digitaler Schaltungen verwendet wird. Das Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten führt typischerweise Kurzschluß- und Offenschaltungsprüfungen aus, analoge, hybride und digitale Prüfungen in der Schaltung und analoge, hybride und digitale Cluster- und Funktionstests bei den Vorrichtungen, die auf der gedruckten Leiterplatte angebracht sind.
Die Prüfsequenzen, die von dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten durchgeführt werden, werden in das Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten durch einen Prüfingenieur programmiert, so daß sie zu den betrieblichen Anforderungen der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte passen. Das Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten umfaßt eine Vielzahl von Signalerzeugerschaltungen und Signaldetektorschaltungen. Der Prüfingenieur programmiert das Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten so, daß eine zeitliche Sequenz von Signalen bekannter Größe, Form und Dauer erzeugt wird. Die elektrische Verbindung mit der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte wird durch eine "Nagelbett"-Schnittstelle erreicht, die aus einer Vielzahl elektrisch leitender Stifte in einem vorgewählten Muster auf dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten besteht. Das Nagelbett wird mit den Signalerzeuger- und Signaldetektorschaltungen verbunden. Die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte wird auf das Nagelbett gelegt, um verschiedene Prüfpunkte auf der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte elektrisch mit dem Prufsystem für gedruckte Leiterplatten zu verbinden. Die programmierbaren Signalerzeugerschaltungen werden verwendet, um eine zeitliche Folge von Signalen auf verschiedene der Stifte in dem Nagelbett aufzugeben, um die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte zu treiben. Die Signaldetektorschaltungen werden mit anderen Stiften auf dem Nagelbett verbunden, um die Reaktion der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte auf diese aufgegebenen Prüfsignale zu überwachen.
Ein Problem bei dieser Anordnung ist es, daß es schwierig ist, die Taktsignale sowohl auf der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte als auch in dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten zu synchronisieren. Insbesondere hat in vielen Fällen die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte eine Taktsignalerzeugerschaltung, die unabhängig von der Taktsignalerzeugerschaltung in dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten arbeitet. Bei existierenden Prüfsystemen für gedruckte Leiterplatten werden die zwei Taktgeber durch das Prufsystem für gedruckte Leiterplatten synchronisiert, das das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erzeugte Taktsignal überwacht und eine phasenverriegelte Schleife benutzt, um die Taktfrequenz und Phase der Taktsignalerzeugerschaltung auf dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten so einzustellen, daß sie zu dem Taktsignal passen, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erzeugt wird. Das Problem bei dieser Anordnung ist es, daß es eine endliche Zeitdifferenz zwischen dem Taktsignal, das von dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten erzeugt wird, und dem Taktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erzeugt wird, gibt, aufgrund der Tatsache, daß die Leiter und Treiberschaltungen des Prüfsystemes für gedruckte Leiterplatten eine bestimmte Verzögerungszeit haben. Während somit die beiden Taktsignale am Eingang der phasenverriegelten Schleife des Prüfsystems für gedruckte Leiterkarten synchronisiert sind, gibt es, wenn das Taktsignal, das von dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten erzeugt wird, auf die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte aufgegeben wird, eine bestimmte Verzögerung in dem Signal, verursacht durch die Ansprechzeit der Treiberschaltungen und der zugeordneten Leiter.
Die programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung der vorliegenden Erfindung arbeitet so, daß sie die inhärente Verzögerung, die von den Leitern und den Treiberschaltungen verursacht ist, versetzt, um ein Taktsignal an dem Ausgang des Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten zu liefern, das genau zu dem Taktsignal der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte an der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte paßt. Dies wird erreicht, indem ein Taktvorverschiebungssignal in die phasenverriegelte Schleife eingeführt wird, um den Zeitlauf der Taktsignalerzeugerschaltung in dem Prüfsystem für gedruckte Leiterkarten vorzuschieben, um die Verzögerung zu kompensieren, die von den Leitern und den Treiberschaltungen in dem Prüfsystem für gedruckte Leiterkarten verursacht wird.
Die Taktsignalerzeugerschaltung in dem Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten besteht aus einem Spannungsgesteuerten Oszillator, der ein Taktsignal mit einer vorbestimmten Mittenfrequenz erzeugt, wobei das Taktsignal durch ein Steuersignal einstellbar ist, das dem Spannungsgesteuerten Oszillator aufgegeben wird. Das von dem spannungsgesteuerten Oszillator erzeugte Taktsignal wird zusammen mit dem Taktsignal der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte an den Eingang eines Phasendetektors gegeben. Der Phasendetektor vergleicht die beiden Taktsignale und erzeugt ein Takteinstellsignal, daß sowohl die Richtung als auch die Größe der Differenz zwischen diesen beiden Taktsignalen angibt. Dieses Takteinstellsignal wird an den spannungsgesteuerten Oszillator gegeben, um die Mittenfrequenz des darin erzeugten Taktsignales einzustellen, um das Taktsignal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator erzeugt wird, mit dem Taktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erhalten wird, zu synchronisieren.
Die programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung kompensiert die Verzögerung in dem Taktsignal, die von dem Spannungsgesteuerten Oszillator erzeugt und über die Treiberschaltung auf die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte aufgegeben wird, indem ein Taktvorverschiebungssignal in den Phasendetektorabschnitt der phasenverriegelten Schleife gegeben wird. Dieses Taktvorverschiebungssignal ist ein Signal fester Größe und Dauer, das zu der gemessenen Zeitverzögerung paßt, die durch die Ansprechzeit der Leiter und die Ansprechzeit der Treiberschaltungen des Prüfsystems für gedruckte Leiterplatten verursacht wird. Indem man dieses Taktvorverschiebungssignal zu dem Takteinstellsignal aus dem Phasendetektor addiert, ist die Ausgabe des spannungsgesteuerten Oszillators, wenn er durch die Treiberschaltung auf die im Test befindliche gedruckte Leiterkarte aufgegeben wird, genau mit dem Taktsignal synchronisiert, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erzeugt wird. Die Taktvorverschiebungssignalzeit verschiebt das Taktsignal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator erzeugt wird, so, daß die Verzögerungszeit, die durch die Leiter und Treiberschaltungen verursacht wird, versetzt wird, während das Takteinstellsignal aus dem Phasendetektor die Frequenz des Taktsignales, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator erzeugt wird, so einstellt, daß sie zu dem Taktsignal paßt, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte erzeugt wird. Das Taktvorverschiebungssignal ist programmierbar, so daß eine vom Benutzer definierbare feste Größe der Zeitvorverschiebung in diesem System zur Verfügung gestellt werden kann.
Figur 1 zeigt eine phasenverriegelte Schleife (PLL) aus einem Phasendetektor 140, einem Schleifenfilter 109 und einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 101. Bei der vorliegenden Erfindung wird die programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung 104 zu der PPL hinzugefügt.
Im allgemeinen hat ein Phasendetektor, so wie der Phasendetektor 140, zwei Eingänge R (Referenz) und V (VCO) und einen Ausgang. Der Phasendetektor mißt die Differenz, zeitlich, zwischen R und V und gibt ein Ausgangssignal aus, das diese Differenz angibt. In Figur 1 ist R das Referenzsignal auf der Leitung 129, und V ist die Signalausgabe von dem VCO 101 auf der Leitung 105, und die Ausgabe des Phasendetektors 140 wird auf der Leitung 123 ausgegeben. In Figur 1 ist das Ausgangssignal auf der Leitung 123 eine elektrische Ladung. Die Betriebsweise des Phasendetektors 140 kann mathematisch wie folgt dargestellt werden:
Qo = kpd * (tR - tV),
wobei kpd eine feste Konstante ist, (tR - tV) die zeitliche Differenz zwischen dem R-Eingang und dem V-Eingang ist und Qo die Ladungsausgabe aus dem Phasendetektor ist.
In Figur 1 ist die Ausgabe des Phasendetektors 140 die Eingabe in den Schleifenfilter 109 auf der Leitung 123. Im allgemeinen führt ein Schleifenfilter 109 zwei Funktionen aus:
1) Er konvertiert die Ladungsausgabe aus dem Phasendetektor in eine Spannung, um den VCO 101 zu treiben, und
2) er liefert eine Filterintegrationsfunktion, die erforderlich ist, damit die Schleife arbeitet.
Der VCO 101 ist ein spannungsgesteuerter Oszillator, dessen Frequenzausgabe von seiner Spannungseingabe abhängt. Die Betriebsweise des VCO 101 kann mathematisch wie folgt dargestellt werden:
Fo = kvco * Vin,
wobei Fo die Frequenzausgabe des VCO 101 ist, kvco die Abstimmkonstante des VCO 101 ist und Vin die Eingangsspannung des VCO ist (d.h., die Ausgabe des Schleifenfilters 109 auf der Leitung 128 in Figur 1).
Die "Schleife" der PLL der Figur 1 wird durch die Leitung 105 vervollständigt, welche das Ausgabesignal des VCO 101 an den V-Eingang des Phasendetektors 140 liefert.
Somit, beispielsweise, wenn ein Quadratwellenspannungssignal an den R-Eingang gegeben ist, mißt der Phasendetektor 140 die Differenz zwischen dem R-Eingang und dem V-Eingang und stellt die Frequenz des VCO 101 (über den Schleifenfilter 109) so ein, daß sie gleich der Eingabefrequenz ist, die bei R vorliegt. Wenn die Frequenzen der Eingabesignale bei R und V zueinander passen, wird die Schleife als "phasenverriegelt" bezeichnet. Eine Eigenschaft einer phasenverriegelten Schleife ist, daß, wenn die Schleife verriegelt ist, keine Ladungsausgabe von dem Phasendetektor auf die Leitung 113 stattfinden wird, da Qo = kpd * (tR - tV) ist, wobei (tR - tV) = 0. Dieses Ergebnis ist äußerst bedeutsam, da, falls es irgendeinen Ladungsfluß in den Schleifenfilter 109 gibt, seine Spannungsausgabe sich ändern wird und somit die Schleife nicht verriegelt werden kann, da die Frequenz des VCO 101 sich auch ändert. Wenn somit die Phase verriegelt ist, muß der Ladungsstrom in den Schleifenfilter Null sein, und die Spannungsausgabe des Schleifenfilters wird unverändert sein.
Die Betriebsweise der PLL wie oben beschrieben ist in dem Stand der Technik wohlbekannt. Die vorliegende Erfindung umfaßt den Zusatz der programmierbaren Zeitvorverschiebungsschaltung 104 zu der PLL.
Die Zeitvorverschiebungsschaltung 104 arbeitet so, daß eine feste Ladungsmenge pro Referenzzyklus auf den Ausgang des Phasendetektors, die Leitung 123, gegeben wird. Da, wenn die Schleife verriegelt ist, die Ladung in dem Schleifenfilter 0 sein muß, muß die Ladung, die durch die Vorverschiebungsschaltung 104 eingebracht wird, irgendwie entfernt werden. Dies geschieht durch den Phasendetektor 140. Um die Ladung zu entfernen, die durch die Zeitvorverschiebungsschaltung 104 eingebracht ist, muß die Ausgabe des Phasendetektors 140, Qo = kpd * (tR - tV) gleich und entgegengesetzt der Ladung sein, die durch die Vorverschiebungsschaltung 104 eingebracht wird. Somit haben wir:
Qadv = - Qo = - kpd * (tR - tV),
wobei Qadv die von der Vorverschiebungsschaltung 104 eingebrachte Ladung darstellt. Somit ist Qadv nicht Null, (tR - tV) wird auch nicht Null sein, und somit haben wir eine Zeitversetzung zwischen dem R-Eingang und dem V-Eingang. Diese Versetzung kann entweder positiv sein (die R-Eingabe eilt der V-Eingabe voraus) oder negativ (die V-Eingabe eilt der R-Eingabe voraus), indem Qadv positiv oder negativ gemacht wird.
Figur 2 veranschaulicht die programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung der vorliegenden Erfindung. In Figur 2 ist ein Teil eines Prüfsystems 107 für gedruckte Leiterplatten dargestellt, das über ein "Nagelbett" 100 mit einer im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 verbunden ist. Es wird angenommen, daß die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte 103 eine Taktsignalerzeugerschaltung enthält. Die Ausgabe der Taktsignalerzeugerschaltung der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 wird durch die Leitung 109 in das Prüfsystem für gedruckte Leiterplatten 107 überführt. Das Prüfsystem 107 für gedruckte Leiterplatten umfaßt einen Spannungsgesteuerten Oszillator 101, der über die Leitung 105 mit der Treiberschaltung 102 verbunden ist. Das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugte Taktsignal wird über die Leitung 105 zum Treiber 102 ausgegeben, wo es repliziert wird und über die Leitung 106 und das Nagelbett 100 zu einem oder mehreren vorbestimmten Drähten auf der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 gegeben wird.
Eine phasenverriegelte Schleife 145 ist vorgesehen, um die Ausgabe des spannungsgesteuerten Oszillators 101 mit dem Taktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterkarte 103 erzeugt wird, zu synchronisieren. Die phasenverriegelte Schleife 145 besteht aus dem Phasendetektor 140, dem Schleifenfilter 109 und dem VCO 101. Der Phasendetektor 140 erzeugt ein Takteinstellsignal, das auf den spannungsgesteuerten Oszillator über den Schleifenfilter 109 aufgegeben wird. Zusätzlich ist eine programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung 104 an das Taktsignal geschaltet, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterkarte 103 erzeugt wird, um das Taktsignal, das von dem Spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugt ist, vorzuverschieben. Das Ausgangssignal der programmierbaren Zeitvorverschiebungsschaltung 104 wird an die Leitung 123 geschaltet, der dieses Signal über den Schleifenfilter 109 in den spannungsgesteuerten Oszillator 101 eingibt.
Im Betrieb wird das Taktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 erzeugt wird, über die Leitung 129 auf einen Eingang des Phasendetektors 140 gegeben. Das Taktsignal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugt wird, wird über die Leitung 105 auf den anderen Eingang des Phasendetektors 140 gegeben. Der Phasendetektor 140 umfaßt einen integrierten Schaltkreis (IC) 110 zum Erfassen der Phase, der so arbeitet, daß er die Differenz zwischen den beiden Taktsignalen, die an seinem Eingang liegen, mißt. Die Phasendetektor-IC 110 ist eine Vorrichtung, die im Stand der Technik wohl bekannt ist und würde beispielsweise eine Motorola MC 12040-Vorrichtung sein. Die Phasendetektor-IC 110 bestimmt die Größe und Richtung der Differenz zwischen dem Referenztaktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 auf der Leitung 129 erhalten wird, und dem Taktsignal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101, wie auf die Leitung 105 gegeben, erzeugt wird.
Die Phasendetektor-IC 110 hat zwei Ausgangsanschlüsse, die mit U und D bezeichnet sind, wobei die Ausgangsanschlüsse benutzt werden, um anzugeben, daß das erzeugte Taktsignal in der Frequenz niedriger bzw. höher als das Referenztaktsignal liegt. Das Signal, das von der Phasendetektor-IC 110 am Anschluß U erzeugt wird, wird über die Leitung 111 an einen Eingang der Phasenkorrektur-Stromquellenschaltung 108 gegeben. Dieses Signal wird auf eine invertierende Treiberschaltung 112 gegeben, die die Leitung 118 treibt. Das Signal, das auf der Leitung 118 auftritt, ist eine invertierte Kopie der Signalausgabe von der Phasendetektor-IC 110 auf der Leitung 111. Die Größe, Zeitfolge und Dauer des Signales auf der Leitung 111 gibt die Zeitdifferenz zwischen dem Referenzsignal, was von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 erzeugt ist, und dem Taktsignal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugt ist, an. Die Phasendetektor-IC 110 gibt dieses Signal auf die Leitung 111, wenn das Taktsignal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugt wird, in der Frequenz niedriger liegt als das Taktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 erzeugt wird. Sonst wird kein Signal von der Phasendetektorschaltung 110 auf die Leitung 111 gegeben. Das Signal, das auf der Leitung 111 erscheint, wie es in invertierter Form auf der Leitung 118 reproduziert ist, steuert die Stromschaltung, die von der Stromquelle 117 und den Dioden 115 und 116 geliefert ist. Wenn die Spannung an der Leitung 118 größer ist als die Spannung an der Leitung 123 schaltet die Diode 115 ein, die Diode 116 schaltet ab, und der gesamte Strom Ipc wird durch die Diode 115 gezogen. Wenn die Spannung an der Leitung 118 geringer ist als die Spannung am Draht 123, schaltet die Diode 115 ab, die Diode 116 schaltet an und der gesamte Strom Ipc wird durch die Diode 116 gezogen. Der Strom, der durch die Diode 116 gezogen wird, stellt das Taktsignal ein, wenn es von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugt wird, wie es unten beschrieben ist.
Auf ähnliche Weise liefert der D-Anschluß der Phasendetektor-IC 110 ein Signal, das die zeitliche Differenz zwischen dem Referenztaktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 erzeugt wird, und dem Taktsignal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugt wird, wenn das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugte Taktsignal in der Frequenz höher liegt als das Taktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 erzeugt wird. Sonst wird kein Signal von der Phasendetektor-IC 110 auf die Leitung 113 gegeben. Dieses Korrektursignal, das an den Anschluß D der Phasendetektor-IC 110 gegeben wird, wird von der Leitung 113 an die Treiberschaltung 114 getragen, welche das Signal auf die Leitung 122 repliziert. Das Signal, das auf der Leitung 122 erscheint, steuert die Stromschaltung, die aus der Stromquelle 121 und den Dioden 119 und 120 gebildet ist. Wenn die Spannung an der Leitung 122 größer ist als die Spannung an der Leitung 123, schaltet die Diode 120 an, die Diode 119 schaltet ab und der gesamte Strom Ipc wird durch die Diode 120 gezogen. Wenn die Spannung an der Leitung 122 geringer ist als die Spannung an der Leitung 123, schaltet die Diode 120 ab, die Diode 119 schaltet an und der gesamte Strom Ipc wird durch die Diode 119 gezogen.
Die Schaltung der Phasenkorrektur-Stromquellen 108 wirkt somit als ein Stromschalter, der drei Zustände hat: Stromquelle, Stromsenke, kein Strom. Das Korrektursignal, das durch die Diode 116 oder 120 von der Phasenkorrektur-Stromquelle 108 aufgegeben wird, wird auf die Leitung 123 auf einen Schleifenfilter 109 ausgegeben, der als ein Integrierschaltkreis wirkt, um ein Steuersignal zu erzeugen, um die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 101 zu modifizieren. Somit treibt die Phasendetektor-IC 110 die Phasenkorrektur-Stromquelle 108, um ein Korrektursignal zu erzeugen, das die Phasenversetzung der Eingabesignale zur Phasendetektorschaltung 110 angibt. Dieses Korrektursignal wird auf den invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 124 aufgegeben, dessen nichtinvertierender Eingang mit der Spannungsreferenzquelle 125 verbunden ist. Ein Widerstand 126 und ein Kondensator 127 sind zwischen den invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 124 und den Ausgangsanschluß des Differentialverstärkers 124 geschaltet, um die integrierende Funktion zu schaffen. Das von dem Schleifenfilter 109 erzeugte Ausgangssignal wird über die Leitung 128 an den Eingangsanschluß des spannungsgesteuerten Oszillators 101 gegeben, um den spannungsgesteuerten Oszillator 101 so einzustellen, daß die Eingangssignale zur Phasendetektor-IC 110 keine Versetzung zeigen.
Obwohl diese oben beschriebene Schaltung ein Taktsignal am Ausgang des Spannungsgesteuerten Oszillators 101 erzeugen kann, das im Vergleich zu dem Taktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 erzeugt wird, keine Versetzung zeigt, muß dieses erzeugte Taktsignal über die Leitung 105 an die Treiberschaltung 102 gegeben werden, die dieses Taktsignal repliziert und es über die Leitung 106 über das Nagelbett 100 an die im Test befindliche gedruckte Leiterplatte 103 gibt. Die Leiter 105 und 106, das Nagelbett 100 und die Treiberschaltung 102 erzeugen alle eine von Null verschiedene Verzögerung des Taktsignales, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugt ist. Daher stellt das Synchronisieren der Ausgabe des spannungsgesteuerten Oszillators 101 mit dem Taktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 am Eingang des Phasendetektors 140 erzeugt wird, nicht sicher, daß diese beiden Signale an der im Test befindlichen gedruckten Leiterkarte 103 in Synchronisation vorliegen, wo die Synchronisation dieser Taktsignale kritisch ist. Um die Verzögerung in dem Taktsignal zu kompensieren, das von den Leiters 105, 106, dem Nagelbett 100 und der Treiberschaltung 102 erzeugt wird, liefert die programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung 104 eine vorbestimmte feste Vorverschiebung des Taktsignales, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugt wird, um genau um die Verzögerung zu versetzen, die von den Leitungen 105, 106 und dem Treiber 102 verursacht wird. Diese Schaltung erzeugt somit ein Taktsignal, das der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 aufgegeben wird, das genau in Synchronisation mit dem Taktsignal ist, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 erzeugt wird. Diese Zeitvorverschiebung wird durch die programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung 104 bewirkt, die ein festes Ladungspaket pro Taktzyklus in den Summierknoten der Phasenkorrektur-Stromquellen 108 schickt. Die Rückkopplungsoperation der phasenverriegelten Schleife 145, die von dem Phasendetektor 140, dem Schleifenfilter 109 und dem VCO 101 gebildet ist, paßt dann das Taktsignal, das von dem VCO 101 erzeugt wird, solange an, bis die Eingaben der Phasendetektor-IC 110 um genau eine Größe voneinander versetzt sind, die exakt die Verzögerung auslöscht, die durch die Leitungen 105, 106 und den Treiber 102 verursacht wird.
Die Operation der programmierbaren Zeitvorverschiebungsschaltung 104 wird durch das Auftreten eines Taktsignales auf der Leitung 129 eingeleitet, wobei das Taktsignal von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 erzeugt wird. Dieses Taktsignal triggert eine Pulsschaltung 131, um einen Puls einer festen Zeitdauer delta-tqi zu erzeugen. Dieser Puls fester Zeitdauer wird von der Treiberschaltung 133 invertiert und durch die Diode 134 zu der konstanten Stromquelle 136 geschaltet. Dieser Signalpuls, der von der Treiberschaltung 133 gegeben wird, spannt die Schaltdiode 134 umgekehrt vor und ermöglicht es somit, daß der Strom, der von der Konstantstromquelle 136 erzeugt wird, über die Schaltdiode 135 auf den Summierknoten der Phasenkorrektur-Stromquelle 108 gegeben wird. Die Größe des Stromes, der von der Konstantstromquelle 136 gezogen wird, ist dahingehend programmierbar, daß ein Signal, das auf dem Datenbus 138 an den Digital-Analog-Wandlerschaltkreis 137 gegeben wird, die Größe des Stromes definiert, der von der Konstantstromquelle 136 erzeugt wird. Der Wert des Stromes, der von der Konstantstromquelle 136 erzeugt wird, kann mit größerer Genauigkeit als die Dauer des Treibersignals gesteuert werden, das von der Pulsschaltung 131 erzeugt wird. Somit wird das Prüfsystem für gedruckte Leiterkarten 107 so programmiert, daß ein fester Wert für den Strom Iqi eingerichtet wird, der von der Konstantstromquelle 136 gezogen wird. Dieser Strom wird über eine vorbestimmte Zeitdauer aufgrund der Wirkung der Pulsschaltung 131 geliefert, die in Synchronisation mit dem Taktsignal triggert, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterkarte 103 erzeugt wird, um einen Puls mit fester Dauer zu erzeugen.
Es ist wichtig anzumerken, daß die Signalsummierung, die stattfindet, eine Ladungsummieroperation ist. Die Phasenkorrektur-Stromquellen 108, wenn sie von der Phasendetektorschaltung 110 angeschaltet werden, geben einen festen Stromwert auf den Schleifenfilter 109 über eine Zeitdauer, die durch die Dauer des Ausgabesignals bestimmt ist, das von der Phasendetektorschaltung 110 erzeugt wird. Ähnlich ist die Ladung, die aus der Schleifenfilterschaltung 109 entfernt wird, gleich dem Strom, der von der Konstantstromquelle 136 gezogen wird, multipliziert mit der Zeitdauer pro Taktzyklus, so daß die Konstantstromquelle 136 durch die Pulsschaltung 131 und ihre zugeordnete signalinvertierende Treiberschaltung 133 aktiviert wird. Die Betriebsweise der programmierbaren Zeitvorverschiebungsschaltung 104, wenn die PLL verriegelt ist, wird mathematisch wie folgt beschrieben:
(Ladung, die in den Summierknoten gepumpt wird) = (Ladung, die aus dem Summierknoten abgezogen wird)
** oder **
Ipc (delta-trv) = Iqi (delta-tqi),
wobei:
Ipc -> Phasenkorrekturstromquellen (mA)
delta-trv -> Versetzung der Eingaben zur Phasendetektorschal tung 140
Iqi -> Ladungseingabestromquelle (mA)
delta-tqi -> feste Dauer der Ladungseingabe (nS)
Beispielsweise wird Ipc auf 6 mA festgelegt, delta-tqi wird auf 20 nS festgelegt und Iqi kann eine programmierbare Stromquelle sein (DAC). Im Ergebnis ist auch delta-trv programmierbar, und der Zuwachs beträgt:
delta-trv/Iqi = (delta-tqi)/Ipc
= 20 nS/6 mA
= 3,33 nS/mA.
Figur 3 veranschaulicht verschiedene Signal-Wellenformen, die für den Betrieb der programmierbaren Zeitvorverschiebungsschaltung 104 repräsentativ sind. Die Quadratwellensignale sind wegen der Einfachheit dargestellt, obwohl periodische Pulssignale oder irgendwelche anderen ähnlichen Taktsignale verwendet werden können. Die erste Signalwellenform, die in Figur 3 gezeigt ist, ist mit R bezeichnet und ist das Referenzsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103, wie auf die Leitung 129 gegeben, erhalten wird. Die Signalwellenform, die mit V bezeichnet ist, ist das Taktsignal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugt und auf die Leitung 105 gegeben wird, ohne die Operation der programmierbaren Zeitvorverschiebungsschaltung 104. Die Signalwellenform V' ist das Taktsignal V, wie es an der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 auftritt. Somit wird das Taktsignal um eine Zeit t4 - t3 aufgrund der Ansprechzeit des Treibers 102 und der Leiter 105, 106 und der Leiter in dem Nagelbett 100 verzögert.
Die programmierbare Zeitvorverschiebungsschaltung 104 erzeugt ein Taktvorverschiebungssignal derart, daß das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 101 erzeugte Taktsignal V'' dem Referenztaktsignal, das von der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 erzeugt wird, um eine Zeit t3 - t2 vorauseilt, wobei diese Zeit exakt gleich der Verzögerungszeit t4 - t3 ist, die durch die Ansprechzeit des Treibers 102, der Leiter 105, 106 und des Nagelbettes 100 verursacht wird. Somit ist das Taktsignal, das der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 durch das Prüfsystem 107 für gedruckte Leiterplatten aufgegeben wird, V''', wobei dieses Signal exakt mit dem Referenztaktsignal R synchronisiert ist, das von der Taktsignalerzeugerschaltung der im Test befindlichen gedruckten Leiterplatte 103 erzeugt wird.

Claims

1. Programmierbare Zeitvorverschiebungseinrichtung für eine Taktgeberschaltung, mit einer Vorrichtung (101) zum Erzeugen eines Taktsignales (105) mit einer vorgegebenen Frequenz, das durch Anlegen von Steuersignalen an einen Steuer-Eingangsanschluß (128) einstellbar ist, einer mit einem Bezugstaktsignal (129) verbundenen Vorrichtung (140) zum Erzeugen eines Takteinstellsignales, das an den Steuer-Eingangsanschluß (128) angelegt wird, um die Frequenz des erzeugten Taktsignales (105) einzustellen, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (104) zum Anlegen eines Taktvorverschiebungssignales an die Erzeugervorrichtung (101) gleichzeitig mit dem Takteinstellsignal, um einen Zeitversatz zu erzeugen, der das erzeugte Taktsignal (105) vorverschiebt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung (101) zum Erzeugen eines Taktsignales eine spannungsgesteuerte Oszillatorvorrichtung mit einer vorgegebenen Mittenfrequenz aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die anlegende Vorrichtung (104) eine Vorrichtung (136, 137) zum Erzeugen eines Taktvorverschiebungssignals einer vorgegebenen Größe aufweist, um einen festen Zeitversatz zu erzeugen, um das erzeugte Taktsignal (105) vorzuverschieben.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die anlegende Vorrichtung (104) eine Vorrichtung (131 bis 135) zum periodischen Anlegen des Taktvorverschiebungssignales an die Erzeugervorrichtung (101) synchron zu dem Bezugstaktsignal (129) aufweist.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die anlegende Vorrichtung (104) eine Vorrichtung (109) zum Addieren des Takteinstellsignales und des Taktvorverschiebungssignales aufweist.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Erzeugervorrichtung (104) eine Phasendetektorvorrichtung (106) aufweist, die mit dem erzeugten Taktsignal (105) verbunden ist, um ein erstes/zweites Steuersignal (U, D) abhängig von dem erzeugten Taktsignal (105) zu erzeugen, das kleiner bzw. größer als das Bezugstaktsignal (129) ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, bei der die Erzeugervorrichtung (140) eine Takteinstellsignal-Erzeugervorrichtung (108) aufweist, die auf das erste (U) und das zweite (D) Steuersignal anspricht, um das Takteinstellsignal mit einer solchen Größe und Polarität zu erzeugen, die Richtung und Größe der Differenz zwischen dem Bezugstaktsignal (129) und dem erzeugten Taktsignal (105) angibt.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, bei der die Takteinstellsignal-Erzeugervorrichtung (108) entweder eines oder beide der folgenden Merkmale aufweist:

(1) eine erste Steuersignal-Erzeugervorrichtung (112, 115, 117), die auf das erste Steuersignal (U) anspricht, um ein erstes Differenzsignal einer solchen Größe und Polarität zu erzeugen, die die Richtung und Größe der Differenz zwischen dem Bezugstaktsignal (129) und dem erzeugten Taktsignal (105) angeben,

(2) eine zweite Steuersignal-Erzeugervorrichtung (114, 119, 121), die auf das zweite Steuersignal (D) anspricht, um ein zweites Differenzsignal einer solchen Größe und Polarität zu erzeugen, die die Richtung und Größe der Differenz zwischen dem Bezugstaktsignal (129) und dem erzeugten Taktsignal (105) angeben.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei der die Erzeugervorrichtung (140) eine Vorrichtung (116, 120) zum Anlegen des ersten/entweder des ersten oder des zweiten Differenzsignales als das Takteinstellsignal an den Steuer-Eingangsanschluß (128) der Erzeugereinrichtung aufweist.

10. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Signale elektrische Ströme sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 10 in Verbindung mit Anspruch 8 oder 9, bei der die Steuersignal-Erzeugervorrichtung (112, 114, 115, 117, 121, 122) die Dauer des ersten/ zweiten Steuersignales (U, D) in einen Differenzstrom umwandelt, dessen Dauer proportional zur Dauer des ersten/zweiten Steuersignales ist.

12. Verfahren zum Erzeugen einer programmierbaren Zeitvorverschiebung für eine Taktgeberschaltung (101), mit den Verfahrensschritten: Erzeugen eines Taktsignales (105) mit einer vorgegebenen Mittenfrequenz, das durch Anlegen von Steuersignalen an einen Steuer-Eingangsanschluß (128) einstellbar ist, Messen der Differenz zwischen dem Bezugstakbsignal (129) und dem erzeugten Taktsignal (105), um ein Takteinstellsignal zu erzeugen, um die Frequenz des erzeugten Taktsignales (105) einzustellen, Anlegen des Takteinstellsignales an den Steuer-Eingangsanschluß (128), dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zusätzlich ein Taktvorverschiebungssignal mit dem Takteinstellsignal kombiniert, um einen Zeitversatz zu erzeugen, welcher das erzeugte Taktsignal (105) vorverschiebt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem beim Kombinieren ferner das Taktvorverschiebungssignal synchron zum Bezugstaktsignal periodisch an dem Steuer-Eingangsanschluß angelegt wird.