Устройство для измерения времени задержки
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСДНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 15.07.81 (2l )3323454/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано28.02.83. Бюллетень ¹ 8
/04
Гееударстееваа квинтет
te делам кэобретеикк и открытий
Дата опубликования описания 28.02."83.8) (72) Автор изобретения
Г. С. Венцюс
Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ
ЗАДЕРЖКИ
Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для измерения времени зау.ержки сигналов стробирования наносекундного диапазона в компонентах стробирования разных интегральных стробируемых схем, в част- 5 ности монолитных стробируемых аналогоцифровых преобразователей непосредственного сравнения и монолитных стробируемых быстродействующих компараторов.
Известно устройство для измерения времени задержки, содержащее задающий генератор, генератор пачек импульсов, дифференциальный каскад, переменные линии задержки, согласованный тройник, дискриминатор, элемент совпадения и счетчик, вход которого соединен с выходом элемента совпадения, входы которого соединены соответственно с выходами задающего генератора, генератора помех и дис20 криминатора, вход которого подключен к выходу согласованного тройника, входы, которого соединены соответственно с выходом первого переменного линии зацерж2 ки и с последовательно соединенными второй линией задержки и измеряемым объектом, причем входы первого и второго переменных линий задержки подключены к выходам дифференциального каскада,входы которого подключены к выходам генератора пачек, соединенного своим входом с задающим генератором (1 J .
Недостатком известного устройства является то, что он не позволяет определить время задержки сигналов стробирования интегральных схем, компоненты стрдбирования которых не имеют внешних выходных выводов, необходимых для подключения этих компонентов к устройству.
Известно устройство для измерения времени задержки, содержашее блок фор- мирования временного интервала, блок управления, блок обработки и регистрации информации и блок расширения времени задержки, выполненный в виде генератора одиночных импульсов, блок коммутации соединенного с дополнительной линией задержки и с подключаемым к нему изi000OOA меряемым элементом, причем выход генеpampa одиночных импульсов соединен с входом блока коммутации, выход которого через блок формирования временного интервала соединен с входом" блока обработки и регистрации информации, выход линии задержки соединен с генератором одиночных импульсов, выходы блока управления соединены с генератором одиночных импульсов, с блоком коммутации, 30 блоком формирования временного интервала, блоком обработки и регистрации информации, а входы блока управления соединены с выходами блока формирования временного интервала и блока обработки 1s и регистрации информации (2 7, Однако это устройство также имеет недостаточные функциональные возможности.
Цель изобретения — расширение функ- щ циональных возможностей устройства путем обеспечения возможности измерения времени задержки сигналов стробирования в компонентах стробирования интегральных стробируемых схем, не имеющих внешних выходных выводов этих компонентов.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок формирования временного интервала, блок, управления, блок обработки и регистрации информации и блок расширения времени задержки, введены управляемый генератор импульсов, генератор импульсов, блок формирования временного сдвига, блок
35 формирования сигналов и блок совпадения, причем выход управляемого генератора импульсов соединен с первым входом блока формирования временного сдвига и первым входом блока совпадения, выход ко40 торпго соединен с входом запуска блока управления, выход которого соединен с входами сброса блока формирования временного сдвига, блока расширения времени задержки, блока формирования сигналов и
4$ блока обработки и регистрации информации, а выход генератора импульсов соединен с вторым входом блока совпадения, тактовым входом блока обработки и регистрации информации и вторым входом . блока формирования временного сдвига, первый выход которого соединен с пер- вым входом блока расширения времени задержки и с управляющим входом блока формирования сигналов, а второй — с входом стробирования блока формирования сигналов и с вторым входом блока расширения времени задержки, выходы которого соединены соответственно с входами запуска и останова блока формирования временного интервала, выход которого соединен с входом разрешения блока управления и управляющим входом блока обработки и регистрации информации.
На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства .
Устройство содержит управляемый генератор 1 импульсов, генератор 2 импульсов, блок 3 формирования временного сдвига, блок 4 расширения времени задержки, блок 5 формирования временного интервала, блок 6 обработки и регистрации информации, блок 7 совпадения, блок 8 управления и блок 9 формирования сигналов.
Выход управляемого генератора 1 соединен с первым входом блока 3 формирования временного сигнала и с первым входом блока 7 совпадения, выход котоРого соединен с входом запуска блока 8 управления, выход которого соединен с входами сброса блока 3, блока 4 расширения времени задержки, блока 9 формирования сигналов и блока 6 обработки и регистрации информации, а выход генератора 2 импульсов соединен с вторым входом блока
7 совпадения, тактовым входом блока 6 обработки и регистрации информации и вторым входом блока 3 формирования временного сдвига, первый выход которого соединен с первым входом блока 4 расшире ния времени задержки, с управляющим входом блока 9 формирования сигналов, а второй — с входом стробирования блока
9 формирования сигналов и с вторым входом блока 4. расширения времени задержки, выходы которого соединены соответственно с входами запуска и останова блока 5 формирования временного интервала, выход которого соединен с входом разрешения блока 8 управления и управляющим входом блока 6 обработки и регистрации информации.
Управляемый генератор 1 импульсов выполнен в виде кварцевого генератора с плавной подстройкой частоты повторения. Блок 3 формирования временного сдвига содержит два независимых двоичных счетчика и триггер разрешения. Блок
4 расширения времени задержки представляет собой два независимых двоичных счетчика. Блок 5 формирования временного интервала выполнен в виде триггера, формирующего прямоугольный импульс, начало которого совпадает с передним фронтом импульса на первом выходе блока 4 расширения времени задержки, а конец - с передним фронтом импульса на
5 i000OOA 6 втором выходе того же блока . Блок 6 обработки и регистрации информации содержит двоично-десятичный счетчик, буфферный регистр, элементы.дешифраторов и индикацию для визуального наблюдения s величины измеряемого времени задержки и состояния выходной информации исследуемого элемента 10.
Блок 7 совпадения содержит элемент совпадения с малым гистерезисом фиксирования совпадения во времени передних фронтов сигналов генераторов 1 и 2, блок 8 управления содержит триггер разрешения и элемент останова. Блок 9 формирования сигналов выполнен в виде формирователя сигнала стробирования с крутым передним фронтом, формирователя сигнала с малым внутренним сопротивлением, формирующего входной сигнал с крутым передним фронтом и элемента ос- 20 танова формирования сигналов. Исследуемый элемент 10 подключается к выходам формирователей входНого сигнала и сигнала стробирования блока 9 формирования сигналов и к входу блока 6 обработ- 25 ! ки и регистрации информации.
Устройство работает следующим образом.
Ручная плавная подстройка частоты позволяет установить частоту сигнала ЗО управляемого генератора 1 импульсов, раВную или меньше частоты следования сигнала на выходе генератора 2 импульсов, При этом максимальная разница между периодами этих сигналов является 35 в несколько раз меньше величины перио дов этих сигналов. Прямоугольные импуш сы с выходов управляемого генератора 1 и генератора 2 поступают на входы блока 7 совпадения; элемент совпадения которого обладает малым гистерезисом фиксирования совпадения во времени передних фронтов сигналов генераторов 1 и 2. При совпадении передних фронтов сигналов генераторов 1 и 2 блок 7 сов- . падения вырабатывает сигнал запуска, который поступает на вход запуска блока
8 управления. Передний фронт этого сигнала формирует сигнал управления схемой останова блока 8 управления, а задний фронт переводит триггер разрешения блока управления в состояние, запирающее дальнейшее прохождение сигнала запуска на вход элемента останова блока 8 управления. Сигнал управления на выходе блока 8 управления, сформированный элеменТоМ останова этого блока, устанавливает в нулевые состояния счетчики блока 3 формирования временного сдвига, блока 4 расширения времени задержки, блока обработки и регистрации информации 6, переводит элемент останова блока- 9 формирования сигналов на ждуший режим и устанавливает триггер разрешения блока 3 формирования временного сдвига в открытое состояние, разрешающее проход импульсов с выходов управляемого генератора 1 и генератора 2 на входы двоичных счетчиков того же блока 3, в которых число укладывающихся счетных импульсов одинаково и равно 8 .
Если Т вЂ” период сигнала генератора импульсов 2, а Т + Ь вЂ” период сигнала управляемого генератора 1 импульсов, то вРеменной сдвиг ЬТх междУ началами импульсов на выходах блока 3 формирования временного сдвига после полного заполнения счетчиков равен
Ь „= М (Т +Ь1)- И Ь1, Р } где ЬФ вЂ” прирост периода сигнала генератора 1 после его подстройки.
Импульсы с выходов блока 3 поступа . ют на блок 9 формирования сигналов, где формируются для исследуемого элемента 10 входной сигнал и сигнал стробирования с крутыми передними фронтами, временной сдвиг между которыми равен аТу,, после чего элемент останова формирования сигналов блока 9 переводится в закрытое состояние, запрещающее дальнейшее прохождение импульсов с выходов блока 3 формирования временного сдвига на формирователи сигналов блока 9. Сформированные сигналы поступают на соответствующие шины входа и стробирования исследуемого элемента 10, который перевозбуждается в начале перепада входного сигнала. Передний фронт. этого сигнала при подстройке частоты следования импульсов управляемого генератора 1 перемещается во времени (задерживается) по сравнению с передним фронтом сигнала стробирования на величину ЬТк, которая зависит от прироста периода Д сигнала генератора 1 после подстройки его частоты. Если при этом время задержки сигнала стробирования исследуемого элемента 10 больше сформированного временного сдвига ЬТх междУ пеРедними фРонтами перепада входного сигнала и сигнала стробирования, то компонент стробирования элемента 10 зафиксирует сигнал, соответствующий сформированному блоком 9 входному перепаду. В противном случае компонент стробирования зафиксирует сигнал, соответствующий нулевому начальному входовому уровню, так как сигнал стро1000М9 8 информации, триггер разрешения блока
3 формирования временного сдвига переводит в закрытое состояние, а триггер разрешения блока 8 управления — на ждущий режим. Информации на буферном регистре блока 6 дешифрируется и выдается на индикаторы того же блока 6 для визуального представления измеряемого времени задержки сигнала стробирования. При совпадении передних фронтов управляемого генератора 1 импульсов и генератора 2 импульсов начинается новый цикл измерений.
Число 2, записанное на двоично-десятичном счетчике блока 6 обработки и регистрации информации, равно
LhT3 М
Т х Т (Т " Т
Временной сдвиг bT„ÿâëÿåòñÿ эквивалентным измеряемому времени .задержки сигнала стробирования в компоненте стробирования исследуемой стробируемой интегральной схемы 10. Если М и Т
I Я выбрать такими, чтобы =10,, то
Тс измеренное время задержки будет выражено в наносекундах.
Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает возможность измерения времени задержки сигналов стробирования в компонентах стробирования интегральных стробируемых схем, не имеющих внешнего выходного вывода этого компонента. Устройство не требует формирования дополнительного выходного вывода компонента стробирования интегральной схемы на контрольной контактной площадке ее . кристалла, необходимого для проведения указанных измерений известным устройством. Это снижает себестоимость таких интегральных схем. Кроме того, предлагаемое устройство возможно использовать как у изготовителей, так и у потребителей интегральных стробируемых схем, поскольку оно обеспечивает возможность измерения времени задержки сигналов стробирования не только в Отдельных кристаллах схем, имеющих дополнительные внешние выходные выходы компонента стробирования, но и в любых полностью изготовленных интегральных стробируемых схемах без таких выводов. ат =Мат„. (Z) бирования появится раньше на выходе компонента стробирования, чем перепад входного сигнала достигнет уровня логического напряжения, т.е. такого уровня, который компонентом стробирования Йсследуемого элемента 10 уже принимается как логическая единица или логический нуль соответственно. Сигнал, зафиксированный компонентом стробирования после появления его на выходе элемента 10, дешифриру- 16 ется, записывается в буферный регистр блока обработки и регистрации информации 6 и выдается на индикаторы того же блока 6 для визуального наблюдения.
Малое внутреннее сопротивление формиро-35 вателя входного сигнала блока 9 уменьшает влияние входной емкости элемента
10 на время достижения входным сигналом уровня логического напряжения. Указанное влияние уменьшается еще и тем, 20 что элемент 10 перевозбуждается входным сигналом с крутым передним фронтом в начала его перепада. При этом временной сдвиг bТХ на выходе блока 3 равен времени задержки сигнала строби- 25 рования исследуемого элемента 10 в момент начала изменения состояния ее выходной информации, что свидетельствует о том, что компонентом стробирования фиксируется начало перепада входного 5п сигнала.
Импульсы, временной сдвиг между передними фронтами которых ЛТх, с выходов блока 3 формирования временного сдвига lIoc BIoT на Входы двоичных 35 счетчиков блока 4 расширения времени зацержки,в которых число уклацывающихся счетных импульсов одинаково и равно М.
Временной сдвиг АТ> между началами импульсов на выхоцах счетчиков после полно40
ro их заполнения равен
На выходе блока формирования временного интервала 5 этот времнной сдвиг а Т транспортируется на прямоугольный импульс шириной hT> . Передний фронт этого импульса открывает вход для поступления счетных импульсов с выхода
50 генератора импульсов 2 на двоично-десятичный счетчик блока 6 обработки и регистрации информации. Задний фронт импульса на выходе блока 5 формирования временного интервала закрывает прохождение счетных импульсов на двоично-де55 сятичный счетчик блока 6, записывает информацию с этого счетчика в буферный регистр блока 6 обработки и регистрации
Формула изобретения
Устройство для измерения времени задержки, содержащее блек формирования
1000999
10 временного интервала, блок управления, блок обработки и регистрации информации и блок расширения времени задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены управляемый генератор импульсов, генератор импульсов, блок формирования временного сдвига, блок формирования сигналов и блок совпадения,. причем выход управляемого генератора импульсов соединен с первым входом блока формирования временного сдвига и первым входом блока совпадения, выход которого соединен с входом запуска блока управления, выход которого соединен с входами сброса блока формирования временного сдвига, блока расширения времени задержки, блока формирования сигналов и блока обработки и регистрации информации, а выход генератора им- 20 пульсов соединен с вторым входом блока совпадения, тактовым входом блока обработки и регистрации информации и вторым входом блока формирования временного сдвига, первый выход которого соединен с первым входом блока расширения времени задержки и с управляющим входом блока формирования сигналов, а второйс входом стробирования блока формирования сигналов и с вторым входом блока расширения времени задержки, выходы которого соединены соответственно с входами запуска и останова блока формирования временного интервала, выход которого соединен с входом разрешения блока управления и управляющим входом блока обработки и регистрации информации.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР ¹ 53 1 123, кл. С, 04 F 10/04, 26.02.75.
2. Авторское свидетельство СССР № 517877, кл. G 04 F 10/04, 28.10.74 (прототип) .
1000МЙ
Составитель А. Титов
Техред О.Непе Корректор М. Демчик
Редактор Е, Папп
Ф>илиад ППП "Илтеит", г. Ужгород, ул. Проектная, !
Заказ 1386/51 Тираж 409 Подписное
ВНПИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
