Brevet FR2628535A1 — publié le 19890915

La présente invention concerne la technique de mesure et de contrôle et a notamment pour objet un dis- positif de contrôle des paramètres de circuits électri- ques. L'invention peut être utilisée pour les mesures sans contact de tensions de circuits électriques. On connaît un dispositif de contrôle de micro- circuits intégrés (SU, A, 1056089) comprenant un bloc transmetteur d'actions d'entrée relié à toutes les sor- ties du circuit à contrôler, un palpeur, un commutateur relié à un bloc de mémoire dont les premières sorties sont reliées aux premières entrées d'un bloc comparateur et dont les deuxièmes sorties sont branchées sur les deuxièmes entrées du bloc comparateur, à travers un micro- circuit étalon. Le dispositif de contrôle de microcircuits intégrés comprend également un bouton-poussoir et un bloc de contrôle de contact; le palpeur étant relié au bloc de contrôle de contact par l'intermédiaire de ce bouton- poussoir et à l'entrée du commutateur, par l'intermédiaire des contacts à fermeture de ce bouton-poussoir. Le dispo- sitif en question est caractérisé par une fiabilité insuf- fisante du contrôle des paramètres du fait qu'il engendre des perturbations influant sur les résultats du contrôle et qu'il n'y a pas de liaison entre le bloc de contrôle de contact et le bloc comparateur. On connaît un autre dispositif de contrôle des paramètres de circuits électriques (SU, A, 1255971) compre- nant un palpeur doté d'une plaque en matière ferro- électrique avec laquelle est en contact uneélectrode de signal, et deux électrodes de commande. Une des électrodes de commande est reliée à la première sortie du palpeur dont la deuxième sortie est reliée à l'électrode de signal et dont la troisième sortie est reliée à l'autre électrode de commande. Le dispositif comprend également, reliés en série, un amplificateur non inverseur, un convertisseur analogique-numérique, un registre tampon, un décodeur, un afficheur, ainsi qu'un premier élément retardateur et un premier conformateur d'impulsions, reliés en série. Le dispositif comprend un deuxième élément retardateur et un deuxième conformateur d'impulsions reliés en série. La première sortie du palpeur est reliée à la barre omni- bus du dispositif et la deuxième sortie est reliée à l'entrée de l'amplificateur non inverseur dont la sortie est reliée à l'entrée de déclenchement du premier élément retardateur, la sortie du deuxième conformateur d'impul- sions est reliée à l'entrée de blocage du premier confor- mateur d'impulsions, dont la sortie est reliée à la troi- sième sortie du palpeur et à l'entrée de synchronisation du registre tampon. Ce dispositif est caractérisé, lui aussi, par une fiabilité insuffisante du contrôle des para- mètres du fait des perturbations qu'il engendre et qui influent sur les résultats du contrôle, puisqu'il n'y a pas de liaison entre le processus de remise à l'état ini- tial du palpeur et l'information fournie par l'afficheur. On s'est donc proposé de créer un dispositif de contrôle des paramètres de circuits électriques réalisé de façon que, grâce au fait que le circuit d'horloge de remise à l'état initial du palpeur est directement relié au palpeur et que l'afficheur du dispositif ne reçoit les informations qu'en cas de fonctionnement du palpeur, il soit possible de neutraliser l'influence des perturbations engendrées dans le dispositif et d'améliorer de la sorte la fiabilité du contrôle des paramètres de circuits élec- triques. Ce problème est résolu grâce au fait que le dis- positif de contrôle des paramètres de circuits électriques comprenant un palpeur et un amplificateur non inverseur, un convertisseur analogiquenumérique, un registre tampon et un afficheur reliés en série, un premier élément retar- dateur et un premier conformateur d'impulsions, reliés en série, et un deuxième élément retardateur et un deuxième conformateur d'impulsions reliés en série, la première sortie du palpeur étant reliée à une barre omnibus du dis- positif et la deuxième sortie à l'entrée de l'amplicateur non inverseur dont la sortie est reliée à l'entrée de déclenchement du premier élément retardateur, la sortie du deuxième conformateur d'impulsions étant reliée à l'entrée de blocage du premier conformateur d'impulsions dont la sortie est électriquement reliée à la troisième sortie du palpeur et à l'entrée de synchronisation du registre tampon, comprend, selon l'invention, un amplifi- cateur inverseur dont l'entrée est reliée à la deuxième sortie du palpeur et dont la sortie est reliée à l'entrée de déclenchement du deuxième élément retardateur et la sortie du deuxième conformateur d'impulsions est reliée à l'entrée de commande de l'afficheur. Il est préférable que le dispositif de contrôle des paramètres de circuits électriques comprenne un commu- tateur dont le contact de commutation est relié à la troi- sième sortie du palpeur, le premier contact de fermeture du commutateur étant relié à la sortie du premier confor- mateur d'impulsions, le deuxième contact de fermeture étant relié à la barre omnibus du dispositif et le troi- sième contact de fermeture étant relié à la ligne d'alimen- tation du dispositif. Le dispositif de contrôle des paramètres de cir- cuits électriques selon l'invention permet d'améliorer la véracité des résultats obtenus, la fiabilité des système de contrôle et de diagnostic ainsi que des moyens de con- trôle incorporés dans des systèmes de commande. Le dispo- sitif permet d'obtenir des informations sans contact gal- vanique avec le circuit à vérifier, ce qui élargit le domaine d'application des dispositifs de cette classe. Le fait de supprimer le cycle de contrôle du contact avec le circuit à vérifier permet d'améliorer la rapidité de fonctionnement du dispositif. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de sa réalisation en se référant aux dessins annexés non limi- tatifs, dans lesquels: - la figure 1 représente un schéma fonctionnel du disposi- tif de contrôle des paramètres de circuits électriques, selon l'inven- tion; et - la figure 2 représenteun schéma fonctionnel du dispositif de contrôle des paramètres de circuits électriques doté d'un commuta- teur, selon l'invention. Le dispositif de contrôle des paramètres de cir- cuits électriques comprend un palpeur 1, un amplificateur non inverseur 2 et un amplificateur inverseur 3. La pre- mière sortie du palpeur 1 est reliée à la barre omnibus 4 du dispositif et sa deuxième sortie est reliée à l'entrée de l'amplificateur non inverseur 2 et à l'entrée de l'am- plificateur inverseur 3. Le dispositif comprend également, reliés en série, un convertisseur analogique-numérique 5, un registre tampon 6 et un afficheur 7. La sortie de l'am- plificateur non inverseur 2 est reliée à l'entrée du con- vertisseur analogique-numérique 5 et, à travers un élément retardateur 8, à l'entrée de déclenchement d'un conformateur d'impul- sions 9 dont la sortie est reliées à l'entrée de synchronisation du registre tampon 6 et est électriquement reliée à la troisième sortie du palpeur 1. La sortie de l'amplificateur inverseur 3 est reliée, par l'intermédiaire d'un élément retardateur 10, à l'entrée de déclenche- ment d'un conformateur d'impulsions ll dont la sortie est reliée à l'entrée de blocage du conformateur d'impulsions-9 et à l'entrée de commande de l'afficheur 7. Le conformateur d'impulsions 9 peut être réalisé sous la forme d'un univibrateur. Le palpeur 1 comprend une électrode de si- gnal 12 qui est reliée à sa deuxième sortie et est en contact avec une couche ferro-électrique 13, et de deux électrodes de commande 14, reliées respectivement à la première et à la troisième sortie du palpeur 1. la figure 2 représente le schéma fonctionnel du dispositif de contrôle des paramètres de circuits électri- ques qui comprend également un commutateur 16. La troi- sième sortie du palpeur 1 est reliée au contact de commu- tation 17 du commutateur 16. Le contact de fermeture 18 du commutateur 16 est relié à la sortie du conformateur d'impulsions 9, le contact de fermeture 19 est relié à la barre omnibus 4, le contact de fermeture 20 est relié à la ligne d'alimentation 21 du dispositif. Le fonctionnement du dispositif de contrôle des paramètres de circuits électriques est le suivant. Pour remettre le dispositif à l'état initial, un code 000...0 est inscrit dans le registre tampon 6 (figure 1). Le pal- peur 1 se trouve à un état initial o le vecteur de polari- sation des domaines de la couche ferro-électrique 13 est orienté parallèlement à la surface de travail de cette couche ferro-électrique 13. La couche ferro-électrique 13 peut être réalisée à base de l'une des matières ferro- électriques suivantes: titanate de baryum (BaTi03), zir- conatede baryum (PaZr03), titanate de plomb (PbTi03), zirconate de plomb (PbZr03). Pour mesurer la tension à la face de contact (non représentée sur le dessin) du circuit électrique à vérifier, on approche le palpeur 1 de cette face de contact qui peut être isolée du palpeur 1 par une couche de diélectrique, une couche de vernis par exemple. I1 se crée entre la face de contact et l'électrode de signal 12 un champ électrique dont l'intensité est propor- tionnelle au potentiel à la face de contact du circuit à vérifier et dont les lignes de force sont perpendiculaires à la surface de travail de la couche ferro-électrique 13 et au vecteur de polarisation des domaines de la couche ferro-électrique 13. Il se produit alors une réorientation du vecteur de polarisation des domaines de la couche ferro- électrique 13: son état de parallélisme à la surface de travail de la couche ferro-électrique 13, qui représente un minimum énergétique local pour la matière ferro- électrique et qu'on appelle état à domaines a, se trans- forme en un état énergétiquement plus avantageux qui représente le minimum énergétique absolu appelé état à domaines c dans lequel le vecteur de polarisation est perpendiculaire à la surface de travail à la couche ferro- électrique 13. L'épaisseur de la couche ferro-électrique 13 ne dépasse pas la largeur d'équilibre du domaine. La charge induite à l'électrode de signal 12 sous l'effet de la repolarisation de la couche ferro-électrique 13 est en ce cas proportionnelle au potentiel à mesurer. La repola- risation de la couche ferro-électrique 13 provoque la for- mation d'une impulsion de tension de polarité positive par rapport au potentiel de l'1électrode de commande 14 à l'en- trée de l'amplificateur non inverseur 2 et de l'amplifica- teur inverseur 3. L'amplificateur inverseur 3 ne laisse pas passer les impulsions de polarité positive, alors que l'amplificateur non inverseur 2 les amplifie et forme une impulsion d'entrée à l'amplitude prédéterminée, qui est transformée en code par le convertisseur analogique- numérique 5 et délivrée aux entrées d'information du registre tampon 6. L'inscription de l'information dans le registre tampon 6 ne peut se produire que lorsqu'apparaît, à son entrée de synchronisation, une impulsion de synchro- nisation de polarité positive fournie par le conformateur d'impul- sions 9. La même impulsion de synchronisation est égale- ment appliquée à l'électrode de commande 15 et remet le palpeur 1 à son état initial o le vecteur de polarisation des domaines de la couche ferro-électrique 13 est orienté parallèlement à sa surface de travail. Pour que la couche ferro-électrique 13 ne se remette pas à cet état initial avant que ne se termine, dans cette couche, le processus de relaxation ayant trait à la mesure du potentiel du circuit électrique à contrôler, il faut retarder la forma- tion de l'impulsion positive à la sortie du conformateur d'impulsions 9 d'un temps égal au temps de relaxation de la couche ferro-électrique 13. Sinon il n'y aura pas assez de temps pour la repolarisation de la couche ferro- électrique 13 et le résultat de la mesure sera imprécis. L'élément retardateur 8 retarde le flanc avant de l'impulsion positive formée à la sortie de l'amplificateur non inver- seur 2, le temps de ce retard étant égal au temps néces- saire pour terminer le processus de relaxation de la cou- che ferro-électrique 13 et pour le fonctionnement du convertis- seur analogique-numérique 5 après la relaxation, ce qui assure la fiabilité du résultat enregistré dans le regis- tre tampon 6. Retardé du temps prévu par l'élément retardateur 8, le flanc avant de l'impulsion positive est délivré par la sortie de l'amplificateur non inverseur 2 au conforma- teur d'impulsions 9 qui forme, à sa sortie, une impulsion de synchronisation positive qui fait enregistrer, dans le registre tampon 6, le code délivré par la sortie du conver- tisseur analogique-numérique 5. Le code inscrit dans le registre tampon 6 est délivré à l'afficheur 7 sur lequel l'opérateur fait la lecture. La même impulsion de synchro- nisation arrive, à travers l'électrode de commande 15, à la couche ferroélectrique 13. et remet celle-ci à son état initial, pour préparer le dispositif pour la prochaine mesure. Lorsque la couche ferro-électrique 13 est remise à son état initial, il se forme à l'entrée de l'amplifica- teur non inverseur 2 et de l'amplificateur inverseur 3, une impulsion de polarité négative-que l'amplificateur non inverseur 2 ne laisse pas passer. La durée de l'impulsion positive à la sortie du conformateur d'impulsions 9 doit être suffisante pour que la couche ferro-électrique 13 puisse se remettre à l'état initial, c'est-à-dire pour laisser le processus de relaxation de la couche ferro- électrique 13 se terminer et remettre le convertisseur analogiquenumérique 5 à l'état initial. Le flanc avant négatif de l'impulsion positive à la sortie du conforma- teur d'impulsions 9 se forme lorsque sa sortie reçoit une impulsion positive de la sortie du conformateur d'impul- sions 11. De ce fait, l'impulsion négative formée à l'en- trée de l'amplificateur inverseur 3 et transformée à sa sortie en une impulsion positive qui est retardée par l'élément retardateur 10 d'un temps nécessaire pour la relaxation de la couche ferro-électrique 13, pour le fonc- tionnement du convertisseur analogique-numérique 5 et l'affichage du résultat sur l'afficheur 7. Appliqué à l'entrée du conformateur d'impulsions 11, le flanc positif de l'impulsion retardée déclenche le conformateur d'impul- sions ll qui fournit une impulsion positive à l'entrée du conformateur d'impulsions 9, ce qui a pour effet que celui-ci cesse de délivrer l'impulsion positive et que les indications de l'afficheur 7 sont effacées. La durée de l'impulsion élaborée par le conformateur d'impulsions ll est choisie de manière qu'elle soit supérieure à la durée de l'impulsion fournie par le conformateur d'impulsions 9 pour éviter l'apparition d'une nouvelle impulsion à la sortie du conformateur d'impulsions 9 après la suppres- sion de l'impulsion à la sortie du conformateur d'impul- sion 11. C'est ainsi qu'en établissant la liaison entre l'arrivée d'informations à l'afficheur 7 et les processus de remise à l'état initial du palpeur asservis par l'ampli- ficateur inverseur 3, on arrive à neutraliser l'influence des perturbations engendrées dans le dispositif de con- trôle des paramètres de circuits électriques. Pour améliorer la fiabilité des résultats de contrôle des paramètres de circuits électriques, on a doté le dispositif d'un commutateur 16 (figure 2) qui assure la non-simultanéité des processus de réorientation de la couche ferro-électrique 13 du palpeur 1 au cours du con- trôle et du processus de remise du palpeur 1 à l'état initial. Pendant la remise du dispositif à l'état initial, le commutateur 16 est placé dans une position o son con- tact de commutation 17 et le contact de fermeture 20 sont reliés entre eux. Lorsque la remise à l'état initial du dispositif est terminée, le commutateur 16 est placé dans une des positions permettant deux régimes possibles de fonctionnement du dispositif: régime de mesure instanta- née et régime d'enregistrement du résultat de la mesure. Au régime de mesure instantanée, on place le commutateur 16 dans la position o son contact de commutation 17 et le contact de fermeture 18 sont reliés entre eux. Dans ce cas, le processus de contrôle des paramètres des circuits électriques se réalise de la même façon que dans le dispo- sitif sans le commutateur 16. Au régime d'enregistrement du résultat de mesure, après la remise du dispositif à l'état initial, le com- mutateur 16 est placé dans la position o son contact de commutation 17 et le contact de fermeture 20 sont reliés entre eux. Ensuite, on met le commutateur 16 à la position o son contact de commutation 17 et le contact de ferme- ture 19 sont fermés. Le contrôle des paramètres s'effectue de la même façon qu'au régime de mesure instantanée. Toute- fois, comme la sortie du conformateur d'impulsions 9 est débranchée de l'électrode de commande 15, la remise de la couche ferro-électrique 13 à l'état initial après le con- trôle ne se produit pas, ni l'effacement des indications de l'afficheur 7, et c'est ainsi que les résultats du con- trôle sont enregistrés..Si nécessaire, l'opérateur place le commutateur 16 dans la position o le contact de com- mutation 17 et le contact de fermeture 20 sont fermés, ce qui a pour effet que la tension de la ligne d'alimentation 21 est appliquée à la couche ferro-électrique 13 et que celle-ci est remise à son état initial. Il se produit alors la formation d'une impulsion négative à l'entrée de l'amplificateur non inverseur 2 et de l'amplificateur inverseur 3. L'amplificateur inverseur 3 élabore une impulsion positive qui est appliquée à l'entrée de l'élé- ment retardateur 10 et, au bout du temps prévu, à l'entrée du conformateur d'impulsions 11. A la sortie du conforma- teur d'impulsions 11 se forme un signal de commande qui arrive à l'afficheur 7 et les indications de celui-ci 2628535 sont effacées. Toutefois, la formation de l'impulsion négative aux entrées de l'amplificateur non inverseur 2 et de l'amplificateur inverseur 3, impulsion qui traverse le circuit d'horloge de remise à l'état initial du pal- peur 1 (circuit formé par l'amplificateur inverseur 3, l'élément retardateur 10 et le conformateur d'impulsions 11), et l'effacement des indications de l'afficheur 7 ne se produisent que dans les cas o, au cours du contrôle précédent de potentiel, le contact de commutation 17 et le contact de fermeture 20 du commutateur 16 ont été reliés entre eux et que la couche ferro-électrique 13 a été repo- larisée et se trouve donc dans un état autre qu'initial. Si le contrôle n'a pas eu lieu, la couche ferro-électrique 13 n'a pas été repolarisée cette première fois et le résultat enregistré dans le registre tampon 6 provient, par exemple, d'une perturbation ehgendrée directement à l'entrée de l'amplificateur non inverseur 2, du convertis- seur analogique-numérique 5 ou du registre tampon 6, la connexion du contact de commutation 17 et du contact de fermeture 20 du commutateur 16 ne provoque pas une autre repolarisation de la couche ferro-électrique 13 et les indications de l'afficheur 7 ne sont pas effacées, ce qui signifie que les résultats de contrôle ne sont pas authen- tiques. L'amplificateur inverseur 3 et le commutateur 16 permettent donc de distinguer un résultat faux provoqué par une perturbation, d'un résultat authentique, ce qui améliore la fiabilité du contrôle. C'est ainsi que, dans le dispositif de contrôle des paramètres de circuits électriques, selon l'inven- tion, grâce au fait que le circuit d'horloge de remise à l'état initial du palpeur est directement relié au palpeur 1 et que l'afficheur 7 ne reçoit les informations qu'en cas de fonctionnement du palpeur 1, on a évité l'influence des perturbations engendrées dans le dispositif et on a amélioré de la sorte la fiabilité du contrôle des paramè- tres de circuits électriques. il R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif de contrôle des paramètres de circuits électriques du type comprenant un palpeur et un amplificateur non inverseur, un convertisseur analogique- numérique, un registre tampon et un afficheur reliés en série, un premier élément retardateur et-un premier con- formateur d'impulsions reliés en série, un deuxième élé- ment retardateur et un deuxième conformateur d'impulsions reliés en série, la première sortie du palpeur étant reliée à une barre omnibus du dispositif, sa deuxième sor- tie étant reliée à l'entrée de l'amplificateur non inver- seur dont la sortie est reliée à l'entrée de déclenchement du premier élément retardateur, la sortie du deuxième con- formateur d'impulsions étant reliée à l'entrée de blocage du premier conformateur d'impulsions dont la sortie est électriquement reliée à la troisième sortie du palpeur et est reliée à l'entrée de synchronisation du registre tam- pon, caractérisé en ce qu'il comprend un amplificateur inverseur (3) dont l'entrée est reliée à la deuxième sor- tie du palpeur (1) et dont la sortie est reliée à l'entrée de déclenchement du deuxième élément retardateur (10), la sortie'du deuxième conformateur d'impulsions (11) étant réliée à l'entrée de commande de l'afficheur (7). - 2. Dispositif de contrôle des paramètres de cir- cuits électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un commutateur (16) dont le contact de commutation (17) est relié à la troisième sortie du palpeur (1), le premier contact de fermeture (18) du com- mutateur (16) étant relié à la sortie du premier conforma- teur d'impulsions (9), le deuxième contact de fermeture (19) étant relié à la barre omnibus (4) du dispositif et le troisième contact de fermeture (20). étant relié à la ligne d'alimentation (20) du dispositif.