SU1483410A1 - Устройство дл контрол коэффициента усилени инвертора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам контрол  электронных узлов приборов времени, а именно к устройствам дл  контрол  коэффициента усили  КМОП инвертора. Цель изобретени  - повышение быстродействи . Устройство дл  контрол  коэффициента усилени  инвентора содержит источник 1 питани , блок 2 формировани  опорных напр жений, формирователь 3 линейно измен ющегос  напр жени , сумматор 4, первый и второй ключи 5,6, блок 7 контактов дл  подключени  контролируемого объекта, повторитель 8, первый и второй компаратор 9,10, триггер И, третий компаратор 12, схему 13 выборки и хранени , измерительный блок 14, блок 15 управлени , блок 16 индикации, клемму 17 сигнала "Пуск". Введение в устройство блоков 4,11,13 позволило уменьшить динамический диапазон изменени  пилообразного стимулирующего воздействи  формирователи 3 линейно измен ющегос  напр жени  при контроле переходной характеристики инвертора. 2 ил.

Description

Изобретение относится к средствам контроля электронных узлов приборов времени, а именно к устройствам для контроля коэффициента усиления КМОП-инвертора, используемого в качестве активного элемента кварцевого генератора кварцевых наручных часов, и может быть наиболее эффективно использовано в часовой промышленности.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства за счет сокращения динамического диапазона изменения пилообразного стимулирующего воздействия.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит источник 1 питания, блок 2 формирования опорных напряжений, формирователь 3 линейно изменяющегося напряжения, сумматор 4, первый 5 и второй 6 ключи, блок 7 контактов для подключения контролируемого объекта, повторитель 8, первый 9 и второй 10 компараторы, триггер 11, третий компаратор 12, схему 13 выборки и хранения, измерительный блок 14, блок 15 управления, блок 16 индикации и клемму' 17 сигнала «Пуск», причем первый выход источника 1 питания соединен с входом блока 2 формирования опорных напряжений, второй выход — с входом первого ключа 5, первый выход блока 2 формирования опорных напряжений — с первым входом компаратора 9, второй выход — с первым входом второго компаратора 10, третий вход — с первым входом сумматора 4, четвертый выход — с первым входом третьего компаратора 12, второй вход которого подключен к выходу формирователя 3 линейно изменяющегося напряжения и второму входу сумматора 4, третий вход сумматора соединен с выходом схемы 13 выборки и хранения, выход сумматора 4 связан с входом второго ключа 6, выход которого соединен с вторым входом блока 7 контактов для подключения контролируемого объекта, выход первого ключа 5 связан с первым входом блока 7 контактов для подключения контролируемого объекта, выход которого через повторитель 8 соединен с вторыми входами компараторов 9 и 10 и входом схемы 13 выборки и хранения, выход компаратора 9 подсоединен к С-входу триггера 11, выход компаратора 10 — к /?-входу триггера 11, выход компаратора 12 — к второму входу блока 15 управления, выход триггера 11 соединен с третьим входом блока 15 управления и вторым входом измерительного блока 14, выход которого связан с третьим входом блока 16 индикации, первый вход блока 15 управления соединен с клеммой 17 сигнала «Пуск», шестой выход блока 15 управления подсоединен к управляющему входу первого ключа 5, первый выход — к управляющему входу второго ключа 6, входу формирователя 3 линейно изменяющегося напряжения и Dвходу триггера 11, пятый выход — к управ ляющему входу схемы 13 выборки и хранения, второй выход — к первому входу измерительного блока 14, третий и четвертый выходы — соответственно к первому и второму входам блока 16 индикации.

Измерительный блок 14 содержит генератор 18, счетчик 19, регистр 20 и схему 21 сравнения кодов, причем выход генератора 18 соединен с С-входом счетчика 19, СЕвход которого является вторым входом блока, а /?-вход — первым входом блока, выходы счетчика 19 подключены к первой группе входов схемы 21 сравнения кодов, вторая группа входов которой соединена с выходами регистра 20, на вход опроса результата сравнения схемы 21 сравнения кодов подается потенциал «1», выход схемы 21 сравнения кодов является выходом блока.

Блок 15 управления состоит из элементов ИЛИ 22 и 23, формирователя 24 сигнала начальной установки, первого триггера 25. одновибратора 26, а также второго 27, третьего 28, четвертого 29 триггеров, причем первый вход первого элемента ИЛИ 22 соединен с С-входом четвертого триггера 29 и является вторым входом блока, второй вход элемента ИЛИ 22 подключен к выходу формирователя 24 сигнала начальной установки и входу элемента ИЛИ 23, другой вход которого соединен с S-входом первого тригге_: ра 25 и С-входом одновибратора 26 и является первым входом блока, выход элемента ИЛИ 22 соединен с /?-входом первого триггера 25, другой /?-вход которого соединен с единичным выходом третьего триггера 28, являющимся третьим выходом блока, выход элемента ИЛИ 23 соединен с /^-входами третьего и четвертого триггеров 28 и 29 и является вторым выходом блока, единичный выход первого триггера 25 соединен с Dвходом второго триггера 27 и является шестым выходом блока, инверсный выход первого триггера 25 соединен с /ί-входом второго триггера 27, единичный выход которого соединен с D-Входом третьего триггера 28 и является первым выходом блока. С-вход третьего триггера 28 является третьим входом блока, инверсный выход третьего триггера 28 соединен с D-входом четвертого триггера 29, единичный выход которого является четвертым выходом блока.

Блок 16 индикации содержит первый 30 и второй 31 элементы И, а также первый 32, второй 33 и третий 34 индикаторы, причем инвертирующий вход первого элемента И 30 соединен с первым входом второго элемента И 31 и является третьим входом блока, второй вход первого элемента И 30 соединен с вторым входом второго элемента И 31 и является первым входом блока, к выходам элементов И 30 и 31 подключены соответственно индикаторы 32 и 33, вход индикатора 34 является вторым входом блока.

При включении питания устройства формирователь 24 сигнала начальной установки блока 15 управления формирует на своем выходе импульс, который через элементы ИЛИ 22 и 23 поступает соответственно на R-входы триггеров 25, 28 и 29 и R-вход счетчика 19, устанавливая их в нулевое состояние. На выходах и входах блока 15 управления, а также выходах формирователя 3 линейно изменяющегося напряжения, компараторов 9, 10 и измерительного блока 14 присутствуют потенциалы «0». Ключи 5 и 6 находятся в непроводящем состоянии.

Работа устройства начинается при поступлении команды «Пуск», которая подается после соединения контролируемого объекта и блока 7 контактов для его подключения, в качестве которого используется контактное устройство, если контролируемым объектом является интегральная схема (ИС), выпускаемая в стандартном корпусе, либо система зондов, если контролируемым объектом является бескорпусная интегральная схема. При этом по переднему фронту команды «Пуск» (фиг. 2а) тритгер 25 устанавливается в состояние «1» (фиг. 26) и одновременно происходит запуск одновибратора 26, на выходе которого (фиг. 2в) появляется уровень «1». Уровень «1» с единичного выхода триггера 25 поступает на управляющий вход первого ключа 5, переводя его в проводящее состояние, и на £>-вход триггера 27, разрешая срабатывание его по перепаду из «1» в «0» на выходе одновибратора 26. На контролируемый объект подается напряжение питания. На входе контролируемого КМОП-инвертора (фиг. 2ж) и его выходе (фиг. 2и) после некоторого переходного процесса устанавливаются равные потенциалы, соответствующие активной области передаточной характеристики. Это происходит вследствие того, что в контролируемой ИС между входом и выходом КМОП-инвертора установлен резистор обратной связи (в некоторых типах часовых ИС такой резистор отсутствует, в этом случае он устанавливается в блоке 7 для подключения контролируемого объекта между входными и выходными контактами). Уровень «1» с выхода одновибратора 26, поступающий на управляющий вход схемы 13 выборки и хранения, переводит ее в режим выборки. На выходе схемы 13 выборки и хранения устанавливается потенциал, равный потенциалу на выходе повторителя 8. Этот потенциал поступает на третий вход сумматора 4, на второй вход которого в это время поступает потенциал «0» с выхода формирователя 3 линейно изменяющегося напряжения, а на первый вход — постоянный потенциал с третьего выхода блока 2 формирования опорных напряжений, который, суммируясь с потенциалами на других входах, обеспечивает формирование на выходе сумматора 4 потенциала, обеспечивающего при его подаче на вход контролируемого объекта переход последнего из активной области в область от сечки, где потенциал на выходе контролируемого объекта равен минус £>·»:. Значение постоянного потенциала, поступающего на первый вход сумматора 4, выбирается таким, чтобы обеспечивался переход контролируемого объекта в область отсечки с учетом существующего разброса положения активной области передаточной характеристики относительно изменения напряжения на е о входе. После подачи на контролируемый объект напряжения питания, на выходе последнего устанавливается напряжение, превышающее порог срабатывания компаратора 10, вследствие чего на его выходе формируется потенциал «1», поступающий на Rвход триггера 11, разрешая его работу. В момент включения питания на контролируемый объект, во время переходного процесса напряжения на его выходе (фиг. 2и) на короткое время превышает порог срабатывания компаратора 9, на выходе которого при этом формируется импульс (фиг. 2л), поступающий на С-вход триггера 11. Однако появление этого импульса не приводит к срабатыванию последнего, так как в этот момент на его Ώ-входе присутствует потенциал «О» с выхода триггера 27. После окончания переходного процесса на выходе контролируемого объекта установится потенциал, равный потенциалу на его входе, при этом на выходе компаратора 9 устанавливается потенциал «0», т. е. потенциал па его входе меньше порога его срабатывания Un? (фиг. 2«). После того, как одновибратор 26 закончит формирование импульса требуемой длительности, по перепаду из «1» в «0» на его выходе (фиг. 2в) триггер 27 устанавливается в состояние «1» (фиг. 2г). а схема 13 выборки и хранения переходит в режим хранения. Уровень «1» с выхода триггера 27 поступает на D-входы триггеров 11 и 28. разрешая запись в них «1» при поступлении на их С-входы перепада из «1» в «0», а также на управляющий вход ключа 6, переводя его в проводящее состояние, и на вход формирователя 3 линейно изменяющегося напряжения, разрешая его работу. На вход контролируемого объекта постенает потенциал, переводящий его в режим отсечки, когда на его выходе устанавливается потенциал —Е„ (фиг. 2п). На выходе формирователя 3 линейно изменяющегося напряжения появляется напряжение, изменяющееся по линейному закону (фиг. 26). На вход контролируемого объекта при этом также поступает линейно изменяющееся напряжение (фиг. 2ж). Изменение напряжения на выходе контролируемого объекта в этом случае соответствует его передаточная характеристика (фиг. 2и). После того, как напряжение на выходе контролируемого объекта, а следовательно, на выходе повторителя 8 (фиг. 2и) станет меньше порога срабатывания компаратора 9 Un?, на выходе последнего устанавливается уровень «0» (фиг. 2л). По перепаду из «1» в «0» на выходе компаратора 9 срабатывает триггер 11 и на его выходе устанавливается потенциал «1» (фиг. 2м). Этот потенциал поступает на С£-вход счетчика 19, разрешая отсчет импульсов, поступающих на его С-вход с выхода генератора 18. Когда напряжение на выходе повторителя 8 достигает порога срабатывания компаратора 10 Um, последний срабатывает и на его выходе устанавливается потенциал «0» (фиг. 2к). По перепаду из «1» в «0» на выходе компаратора 10 триггер 11 переходит в состояние «0», этот потенциал поступает на СЕ-вход счетчика 19, запрещая отсчет счетчиком 19 импульсов, формируемых генератором 18. Одновременно по перепаду из «1» в «0» на выходе триггера 11 триггер 28 устанавливается в состояние «1» (фиг. 2н), что приводит к возвращению триггера 25 в состояние «0». Потенциал «0» с единичного выхода триггера 25, поступающий на управляющий вход ключа 5, переводит его в непроводящее состояние, отключая от контролируемого объекта напряжения питания. Потенциал «1» с инверсного выхода триггера 25 возвращает в нулевое состояние триггер 27, потенциал «0» с выхода которого переводит в непроводящее состояние ключ 6, сбрасывает выходное напряжение формирователя 3 линейно изменяющегося напряжения и поступает на Dвход триггера 11. Кроме того, потенциал «1» с выхода триггера 28 поступает на входы элементов И 30 и 31 блока 16 индикации, разрешая высвечивание результата контроля, а потенциал «0» с инверсного выхода триггера 28 поступает на D-вход триггера 29 и удерживает его в нулевом состоянии. В счетчике 19 измерительного блока 14 остается записанным число, соответствующее длительности выходного импульса триггера 11, которая обратно пропорциональна коэффициенту усиления контролируемого КМОПинвертора. Если число, записанное в счетчике 19, оказывается больше записанного в регистре 20, то на выходе схемы 21 сравнения кодов появляется потенциал «1» сразу же после превышения содержимым счетчика 19 значения, записанного в регистре 20, так как на вход «>» схемы 21 сравнения кодов подается уровень «1». Сигнал с выхода схемы 21 сравнения кодов поступает на инвертирующий вход элемента И 31 блока 16 индикации. Если на выходе схемы 21 сравнения кодов сформирован потенциал «0», то после поступления потенциала «1» с выхода триггера 28 на первые входы элементов И 30 и 31 высвечивается индикатор 32 «Годен». Если на выходе схемы 21 сравнения кодов сформирован потенциал «1», высвечивается индикатор 33 «Брак 1», свидетельствующий о том, что контролируемый КМОПинвертор забракован по величине коэффициента усиления. Результат измерения сохраняется в счетчике 19, а триггер 28 нахо дится в состоянии «1» до поступления очередной команды «Пуск».

Если по какой-либо причине (например, из-за плохого контакта между контролируемым объектом и блоком 7 для его подключения или неисправности объекта контроля) не сформируется импульс на выходе триггера 11, сигнал на выходе формирователя 3 линейно изменяющегося напряжения нарастает до достижения порога срабатывания компаратора 12 (фиг. 2д, пунктирная линия), триггеры 25 и 27 при этом остаются в состоянии «1» (фиг. 26 и г, пунктирные линии). Затем срабатывает компаратор 12, по перепаду из «0» в «1» на выходе которого триггер 29 устанавливается в состояние «1» (фиг. 2п), так как на его D-входе присутствует потенциал «1» с выхода триггера 28. Срабатывание триггера 29 вызывает высвечивание индикатора 34 «Брак 2», свидетельствующего о неисправности контролируемого объекта. Одновременно перепад из «0» в «1» на выходе компаратора 12 (фиг. 2е) поступает через элемент ИЛИ 22 на /?-вход триггера 25, возвращая его, а следовательно, и триггер 27 в исходное'состояние. Появление потенциала «0» на выходе триггера 25 приводит к тому, что ключ 5 переходит в непроводящее состояние, отключая контролируемый объект от источника 1 питания, а появление «0» на выходе триггера 27 вызывает переход ключа 6 в непроводящее состояние и сброс формирователя 3 линейно изменяющегося напряжения, напряжение на его выходе быстро падает до нуля (фиг. 2д). На выходе компаратора 12 вследствие этого формируется перепад из «1» в «0» (фиг. 2е). Триггер 29 находится в состоянии «1» до поступления очередной команды «Пуск» (фиг. 2п). После высвечивания одного из индикаторов контролируемый объект отключен от источников входного сигнала и питания и может быть проведена замена контролируемого объекта. Цикл работы устройства повторяется после поступления очередной команды «Пуск» на клемму 17, по перепаду из «0» в «1» которой происходит обнуление счетчика 19 и триггеров 28 и 29, установка триггера 25 в «1» и запуск одновибратора 26. Далее устройство работает аналогично описанному.

Предлагаемое устройство может работать как автономно, так и в составе автоматизированной системы контроля.

При автономном использовании устройства блок 2 формирования опорных напряжений представляет собой четыре регулируемых резистивных делителя, питание которых осуществляется от одного источника опорного напряжения. Регистр 20 может быть выполнен в виде переключателей, обеспечивающих подачу на вторую группу входов схемы 21 сравнения кодов потенциалов «0» или «1».

При использовании устройства в составе автоматизированной системы контроля блок 2 формирования опорных напряжений может содержать четыре цифроаналоговых преобразователя, управляемых регистрами, в которые записывается информация о требуемых значениях выходных напряжений блока. Информация о минимально допустимом значении коэффициента усиления заносится в регистр 20. Выходами устройства являются выход измерительного блока 14 и выходы триггеров 28 и 29 блока 15 управления. Формирователь сигнала начальной установки 24 может быть выполнен либо на основе кнопки, либо на основе детектора уровня, вход которого подключен к интегрирующей /?С-цепи, включенной между полюсами источника питания.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для контроля коэффициента усиления инвертора, содержащее источник питания, первый и второй ключи, блок формирования опорных напряжений, первый и второй компараторы, формирователь линейно изменяющегося напряжения, повторитель, измерительный блок, блок управления и блок индикации, причем первый выход источника питания соединен с входом блока формирования опорных напряжений, второй выход — с входом первого ключа, первый и второй выходы блока формирования опорных напряжений соединены с первыми входами соответственно первого и второго компараторов, вторые входы которых подключены к выходу повторителя, первый выход блока управления соединен с входом формирователя линейно изменяющегося напряжения, первый вход — с клеммой сигнала «Пуск», второй выход — с первым входом измерительного блока, третий и четвертый выходы — соответственно с первым и вторым входами блока индикации,третий вход кото , рого соединен с выходом измерительного блока, выходы первого и второго ключей соединены соответственное первым и вторым входами блока контактов для подключения контролируемого объекта, выход которо/'о соединен с входом повторителя, отличаюЮ щееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства за счет сокращения динамического диапазона изменения пилообразного ст и м ул и р у ю щег о воз де йстви я, в него введены сумматор, триггер, третий .(5 компаратор и схема выборки и хранения, причем первый вход сумматора соединен с третьим выходом блока формирования опорных напряжений, четвертый выход которого соединен с первым входом третьего компаратора, второй вход которого соединен 20 с выходом формирователя линейно изменяющегося напряжения и вторым входом сумматора, третий вход сумматора соединен с выходом схемы выборки и хранения, вход которой соединен с выходом повторителя, выход сумматора соединен с входом второго ключа, выход третьего компаратора соединен с вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом второго ключа и D-входом триггера, пятый выход — с управляющим входом схемы вы3Q борки и хранения, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с С-входом и /?-входом триггера, выход которого соединен с вторым входом измерительного блока и третьим входом блока управления, шестой выход блока управления со35 единен с управляющим входом первого ключа.

   Фиг. 2