УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ МИКРОСХЕМ
DEVICE FOR DETERMINING OUTPUT CAPACITY OF CIRCUITS

Изобретение относится к области микроминиатюризации и технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано для контроля параметров микросхем при их производстве.
Известен способ для определения нагрузочной способности микросхем (Фролкин В.Т., Попов Л.Н. Импульсные и цифровые устройства: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1992. - 336 с.: ил. - С. 127), связанный с нахождением наибольшего числа входов логических элементов, которые можно подключить к выходу испытуемой микросхемы без ухудшения ее параметров.
Недостатками устройств, реализующих этот способ, являются низкие точность и достоверность определения нагрузочной способности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для определения нагрузочной способности дискретных схем (авторское свидетельство СССР №836606, МПК G01R 31/28, опубл. 07.06.81. Бюл. №21), содержащее коммутатор, три генератора, триггер, усилитель, индикатор, дифференцирующий элемент, элемент И и блок памяти.
Недостатками устройства являются низкие точность и достоверность определения нагрузочной способности микросхем.
В основу изобретения поставлена задача повысить точность и достоверность определения нагрузочной способности микросхем.
Данная задача решается в устройстве для определения нагрузочной способности микросхем, которое содержит элементы нагрузки и коммутатор, последовательно соединенные генератор прямоугольного напряжения, элемент И и счетчик импульсов, согласно изобретению в него дополнительно введены вольтметр, вход которого и сигнальный вход коммутатора объединены и подключены к выходной клемме испытуемой микросхемы, входная клемма которой и управляющий вход коммутатора объединены и также подключены к выходу генератора прямоугольного напряжения, последовательно соединенные источник опорного напряжения и компаратор, второй вход которого подключен к выходу вольтметра, а выход - ко второму входу элемента И, каждый из выходов коммутатора подключен к входу одноименного элемента нагрузки.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит генератор прямоугольного напряжения 1, испытуемую микросхему 2, вольтметр 3, элементы нагрузки 4-1…4-k, коммутатор 5, элемент И 6, компаратор 7, счетчик импульсов 8, источник опорного напряжения 9.
В устройстве последовательно соединены генератор прямоугольного напряжения 1, элемент И 6 и счетчик импульсов 8, а также источник опорного напряжения 9 и компаратор 7. Входная клемма испытуемой микросхемы 2 и управляющий вход коммутатора 5 объединены и также подключены к выходу генератора прямоугольного напряжения 1. Вход вольтметра 3 и сигнальный вход коммутатора 5 объединены и подключены к выходной клемме испытуемой микросхемы 2. Выход вольтметра 3 связан со вторым входом компаратора 7, выход которого подключен ко второму входу элемента И 6. Каждый из выходов коммутатора 5 подключен к входу одноименного элемента нагрузки 4-1…4-k.
Устройство позволяет определять нагрузочную способность испытуемой микросхемы 2 по изменению высокого уровня (первый режим) и по изменению низкого уровня (второй режим) ее выходного сигнала.
В соответствии с первым режимом устройство работает следующим образом. Генератор прямоугольного напряжения 1 формирует первый импульс, который одновременно поступает на вход испытуемой микросхемы 2, управляющий вход коммутатора 5 и первый вход элемента И 6. На выходе испытуемой микросхемы 2 формируется импульс высокого уровня, который одновременно поступает на вход вольтметра 3 и сигнальный вход коммутатора 5. Последний выполнен на основе регистра сдвига и набора аналоговых ключей.
С приходом первого импульса на управляющий вход коммутатора 5 последний подключает свой сигнальный вход (выход испытуемой микросхемы 2) к входу первого элемента нагрузки 4-1.
На выходе вольтметра 3 в течение периода выходного сигнала испытуемой микросхемы 2 устанавливается значение напряжения его высокого уровня. Компаратор 7 сравнивает выходные напряжения вольтметра 3 и источника опорного напряжения 9. Последнее совпадает с минимально допустимым значением напряжения высокого уровня выходного сигнала испытуемой микросхемы 2.
В случае использования исправной испытуемой микросхемы 2, нагруженной по выходу элементом 4-1, выходное напряжение вольтметра 3 превышает напряжение источника опорного напряжения 9, и на выходе компаратора 7 формируется логическая «1». Она поступает на второй вход элемента И 6, разрешая прохождение с его первого входа на выход импульса высокого уровня. При этом счетчик импульсов 8 фиксирует поступление на свой вход первой логической «1». Это означает, что нагрузочная способность испытуемой микросхемы 2 в результате первого рабочего цикла ее определения составляет число не менее единицы.
В течение действия последующих выходных импульсов генератора прямоугольного напряжения 1 устройство в целом работает аналогично ранее описанному. Отличие состоит лишь в том, что с приходом очередного импульса на управляющий вход коммутатора 5 последний подключает свой сигнальный вход (выход испытуемой микросхемы 2) к входу одноименного элемента нагрузки из имеющихся 4-2…4-k. Каждый из них включает в себя свой ряд (от одного до нескольких десятков) одинаковых логических элементов, число входов которых, объединенных друг с другом общим входом элемента нагрузки, совпадает с его номером. При этом с каждым новым переключением коммутатора 5 значение напряжения высокого уровня выходного сигнала испытуемой микросхемы 2 в связи с уменьшением сопротивления нагрузки (и возрастанием ее тока), уменьшается. До тех пор, пока это напряжение, измеряемое вольтметром 3, остается больше напряжения источника опорного напряжения 9 (в течение всех рабочих циклов), счетчик импульсов 8 фиксирует импульсы, производя тем самым запись числа (n), определяющего нагрузочную способность.
Для обеспечения второго режима работы устройства, позволяющего определять нагрузочную способность испытуемой микросхемы 2 по изменению низкого уровня ее выходного сигнала, необходимо:
- первый вход компаратора 7 подключить к выходу вольтметра 3, а второй вход - к выходу источника опорного напряжения 9,
- значение выходного напряжения источника опорного напряжения 9 установить равным максимально допустимому значению напряжения низкого уровня выходного сигнала испытуемой микросхемы 2.
При этом с каждым новым переключением коммутатора 5 значение напряжения низкого уровня выходного сигнала испытуемой микросхемы 2 увеличивается. До тех пор, пока это напряжение, измеряемое вольтметром 3, остается меньше напряжения источника опорного напряжения 9 (в течение всех рабочих циклов), счетчик импульсов 8 фиксирует импульсы, производя тем самым определение нагрузочной способности -n (по второму режиму). В остальном работа всех блоков устройства в обоих режимах одинакова.
Кроме того, преимуществами устройства по сравнению с прототипом являются: возможность определения нагрузочной способности микросхем в двух режимах работы, не меняя состав его блоков, обеспечение автоматического режима работы и адаптированность к смене испытуемых микросхем 2 и элементов нагрузки 4-1…4-k.