Способ определения входных пороговых напряжений инвертирующих логических элементов

 

Изобретение относится к технике измерения статических параметров интегральных микросхем, в частности к измерению входных пороговых напряжений логических схем. Цель изобретения - повышение достоверности определения входных пороговых напряжений низкого и высокого уровней инвертирующих логических элементов. Для этого запоминают с помощью блока 2 задания режима величину измеренного порогового напряжения на выходе логического элемента 1 и подают на вход последнего, чем осуществляют режим свободных автоколебаний в контуре обратной связи, содержащем резистивный аттенюатор 3, колебательный контур 4, инвертирующий усилитель 5 напряжения. Амплитуда колебаний в контуре контролируется с помощью пиковых детекторов 7 и 6 соответственно для положительных и отрицательных полуволн и вольтметра 8 постоянного тока. Последовательное осуществление операций с помощью изменения положения переключателей 9 и 10 с контактами 11-13 и 14-17 соответственно позволяет рассчитать по измеренным значениям амплитуды колебаний величины входных пороговых напряжений инвертирующих логических элементов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЯИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 С 01 R 31 28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

1 1О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

APH ГКНТ СССР (21 ) 4394830/24-21 (22) 21 . 03.88 (46) 07.05.90. Бюл, № 17 (71) Всесоюзный научно-,исследователь ский институт по охране вод (72) N В. Ребров, 10. Л. Hypos и В, И, Мелешко (53) 621 .31 7 .799 {088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР № 526833, кл. G 01 R 31/28, 1976, Авторское свидетельство СССР № 752205, кл. С 01 R 31/28. 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВХОДНЫХ ПОРОГОВЬХ НАПРЯЖЕНИЙ ИНВЕРТИРУ101ЦИХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение относится к технике измерения статических параметров интегральных микросхем, в частности к измерению входных пороговых напряжений логических, схем, Цель изобретения — повьппение достоверности определения входных пороговых напряжений низкого и высокого уровней инвертиÄÄSUÄÄ 156235 A f

2 рующих логических элементов. Для этого запоминают с помощью блока 2 задания режима величину измеренного порогового напряжения на выходе логического элемента 1 и подают на вход последнего, чем осуществляют режим свободных автоколебаний в контуре обратной связи, содержащем резистивный аттенн:атор 3, колебательный контур 4, инвертирующий усилитель 5 напряжения, Амплитуда колебаний в контуре контролируется с помощью пиковых детекторов

7 и 6 соответственно для положительных и отрицательных полуволн и вольт.метра 8 постоянного тока. Последовательное осуществление операций с помощью изменения положения переключателей 9 и 10 с контактами 11-13 и 1417 соответственно позволяет рассчитать по измеренным значениям амплитуды колебаний величины входных пороговых напряжений инвертирующих логических элементов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1562866

Изобретение относится к технике измерения статических параметров интегральных микросхем, в частности к измерению входных пороговых напряже5 ний логических схем.

Бель изобретения — повышение достоверности определения входных пороговых напряжений низкого и высокого уровней инвертирующих логических эле- O ментов,.

На фиг,1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг,2 — передаточная характеристика и амплитудная хакартеристика логичес- 15 кого инвертора, общий вид., Сущно сть способа со стоит в следующем.

Передаточная характеристика инвертирующего логического..элемента (фиг,2),имеет участок, на..котором коэффициент передачи логического элемента отличен от нуля, Это свойство используется для возбуждений.в контро-25 лируемом логическом элементе, охваченном частотно-зависимой положительной обратной связью, свободных колебаний автогенератора. В точке U „.„

= и?и = Uт передаточной характерис- 30 тики, где У „ - выходное напряжение логического элемента; U>„ входное, коэффициент усиления максимальный, так что условие возбуждения автоколебаний выполняется.

В стационарном режиме автогенератора

К (1Ы; Б1) К (iu)) =- 1, (1) где К (iu,U ) — коэсЪфициент усиления

3 контролируемого инвертирующего логического элемента;

К,(И4 — коэффициент передачи обратной связи;

Выражение (1 ) может быть использ о —-вано для определения установившейся амплитуды колебания при заданном К

Именно, когда усиление К, уменьшаясь с ростом амплитуды из-за нелинейности 5О передаточной характеристики логического элемента, достигает величины

1/К, дальнейший рост амплитуды входного напряжения U < прекращается.

Стационарная амплитуда U„, определяется как абсцисса точки пересечения графиков К и 1!К,„.

Выражение (1) используется в данном способе для определения коэффиv„- к, v i (2)

На фиг,2 показан общий вид амплитудной характеристики логического инвертора. В общем случае функция Z>(U,) не является симметричной, вид функции указывает на две возможные стационарные амплитуды, что определяет два значения входных пороговых напряжений инвертирующего логического элемента.

Стандарт определяет два значения входных пороговых напряжений — низкого и. высокого уровней, Тогда входные напряжения инвертирующего логического элемента можно определить как (3) (4) Бт

Бтнт. Бт где U> — входное пороговое напряжеьт ние низкого уровня, U»„- входное пороговое напряжение высокого уровня, Бт — пороговое напряжение переключения; (lI

АБ, 5U — приращения напряжения.

В импульсной технике широко используются понятия активной длитель-. ности фронта (среза) импульса, Применительно к логическим элемснтам так определяются времена переключения логических элементов, с — интервал времени, при котором выходное напряжение из состояния логической единицы приходит в состояние логического нуля. При этом состояние логической

I единицы принимается равным AU a

I состояние логического нуля — ВБ,где

U — выходное напряжение логической единицы, А,  — заданные коэффициенты, как правипо, имеющие значения 0,1 и 0,9 соответственно, t0,f - время IIe реключепия логического элемента из состояния логического нуля в состояние логической единицы. циента обратной связи, требуемого для поддержания определенной амплитуды Б,„, при заданной функции t (tJ,), т.е. при известной амплитудной харак теристике инвертирующего логичсского элемента. В этом случае, подбирая коэффициент обратной связи К,, при котором выходное напряжение U логи2 ческого элемента достигнет наперед заданной величины U определим стационарную амплитуду входных колебаний как

Б „=U„-Я

11опт = О, 911

"тцт = "т+ " 1.

11опт где U „— выходное напряжение логиf ческого элемента

Э

U — выходное напржкение логи25 ческой единицы.

В способе определения входных пороговых напряжений инвертирующих логических элементов осуществляется нахождение приращений напряжения 11 0 и

Ю" в выражениях (5) и (6) . A U и и

110 — есть не что иное, как стационарные амплитуды автоКОлебаний, которые используя (2) можно определить ,как

l g $ 35

bu = K (Ов9U Uò); (7) у1" = к"(u, — о,lu ), (8)

1 где (0,9U -11т) — амплитуда положительных полуволн автоко- 40 лебаний; (U -0,1U ) — амплитуда отрицательных полуволн автоколебаний;

f lf

К, К вЂ” значения коэффициен- 45 та обратной связи. (5) 20 (6) Окончательно входные пороговые напряжения низкого и высокого уровней инвертирующих логических элементов определим как

11т K (Оэ9U UT); (9)

U1„. — U +K (U„-0,1U ), (10) 50

СпосОб Осуществляется устройством 55 функциоиальная схема которого представлена на фиг.1, Устройство для осуществления способа определения входных пороговых

5 15628

В ro же время для логических элементов, изготовленных по РЮП технологии в соответствии с техническими условиями принимается: уровень выход5 ного напряжения логической единицы может принимать значения в интервале (0,7-1,0)U, а уровень выходного напряжения логического нуля — (О - .

0,3)U!.

Поэтому входные пороговые напряжения логических элементов (фиг. 2) orlределяются как такие входные напряжения, при которых выходнь1е напряжения принимают значения О, 9U и 0,1Б, т е. здесь и далее Л< = О 9, В = О l.

Тогда выражения (3) и (4) перепишут-. ся так

66 напряжений инвертирующих логических элементов содержит контролируемый инвертирующий логический элемент 1, блок 2 задания режима по постоянному току, резисторный аттенюатор 3 с регулируемым коэффициентом деления, колебательный контур 4, инвертирующий усилитель 5 йапряжения, пиковый детектор 6 положительных полуволи, пиковый детектор 7 отрицательных полуволн, вольтметр 8 постоянного тока, переключатель 9 со средним положением и переключатель 1 О на три положения.

Контакты переключателя 9 обозначены

11 -13, а контакты переключателя 10—

14-1 7, Вход контролируемого логического элемента l соединен с входом блока 2 и выходом резисторного аттенюатора 3, а выход элемента 1 соединен с контактом 12 переключателя 9, с контактом

14 переключателя 10 и входами пиковых детекторов 6 и 7. Выход детектора 6 соединен с контактом 1 5 переключателя

10, а выход детектора 7 соединен с контактом 1 6 переключателя 1 О. Вход блока 2 соединен с контактом 11 переключателя 9, а контакт 13 переключателя 9 соединен с входом инвертирующего усилителя 5. Коммутирующий контакт 17 переключателя 1 О соединен с входом вольтметра 8 постоянного тока.

Инвертирующий усилитель 5 напряжения„ колебательный контур 4 и резисторный аттенюатор 3 представляют последовательное каскадное соединение, они об1 разуют частотно-зависимую положительную обратную связь по отношению к логическому элементу 1. При этом напряжение на выходе логического элемента

1 и на входе резисторного аттенюатора

3 одинаково, выходное напряжение резисторного аттенюатора 3 является входным для логического элемента 1 .

Способ определения входных noporoBblx напряжений инвертирующих логических элементов осуществляется с помощью устройства следующим образом.

Переключателем 9 замыкают контакты 11 и 12, в результате чего выход контролируемого логического элемента

1 оказывается соединенным накоротко с входом логического элемента 1 через блок 2 задания режима по постоянному

Фоку. Вольтметр 8 через замкнутые контакты 14-17 переключателя 10 измеряет величину порогового напржкения

UT логического элемента 1. Запоминаю1562866 где Uz4r

Ur

Urer

IS

55 и я щий конденсатор блока 2 задания режима по постоянному току заряжается до значения U, Блок 2 переводится в режим хранения значения напряжения пе5 реключення замыканием контактов 11 и 12, при этом к входу логического элемента 1 оказывается приложенным напряжение U, задающее режим по постоянному току. 10

Переключатель 10 переводят в положение 15-17. В положении 12 и 13 переключателя 9 логический элемент 1 через разделительные конденсаторы на входе инвертирующего усилителя 5 и выходе резисторного аттенюатора 3 охватывается частотно-зависимой положительной обратной связью. Резисторный аттенюатор 3 находится в таком положении, при котором возникают устойчи- 20 вые автоколебания. Инвертирующий усилитель 5 и колебательный контур 4 образуют звено с единичным коэффициентом передачи. Подбирают коэффициент. передачи резисторного аттенюатора 3, 25 при котором детектированное пиковым детектором 6 и измеренное вольтметром 8 значение выходного напряжения положительной полярности свободных колебаний автогенератора не превыша- 30 ет уровня О, 9 выходного напряжения логической единицы логического элемента 1. Находят значение коэффициента передачи положительной обратной связи и определяют входное пороговое 35 напряжение низкого уровня по формуле

u = U - (09U -U3K .

Ь,т т т

Переключатель 1 0 переводят в положение 16 и 17. Подбирают коэффициент 40 передачи резисторного аттенюатора 3, при котором детектированное пиковым детектором 7 и измеренное вольтметром

8 значение выходного напряжения отрицательной полярности свободных коле- 45 баний автогенератора не превьппает уровня 0,1 выходного напряжения логической единицы, логического элемента

1, Находят значение коэффициента передачи положительной обратной связи и определяют входное пороговое напряжение высокого уровня по формуле .п + (пт — 0;111 )к

Формула изобретен

1. Способ определения входных по1 роговых напряжений инвертирующих погических элементов, заключающийся в том, что подают номинмальное напряже. ние питания, задают фиксированное значение постоянного напряжения на входе инвертирующего логического элемента, измеряют напряжение на выходе. инвертируюшего логического элемента и принимают его за пороговое, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения достоверности определения входных пороговых напряжений, формируют между выходом и входом инвертирующего логического элемента положительную обратную связь с.переменным коэффициентом передачи и контролируют возникновение автоколебаний, изменяют коэффициент передачи положительной обратной связи до моментов равенства амплитудных значений напряжения соответственно для положительных и отрицательных импульсов автоколебаний первому и второму заданным значениям напряжения, определяют коэффициенты передачи положительной обратной связи в моменты равенства амплитудного значения напряжения положительных и отрицательных импульсов автоколебаний, соответственно первому и второму заданным значениям напряжения, а входное и выходное пороговые напряжения инвертирующего логического элемента определяют по формулам

U ger от К @ т

П1цт = "т К ("т - 11д в входное пороговое напряжение уровня, пороговое напряжение; коэффициент передачи положительной обратной связи в момент равенства амплитудного значения напряжения положительных импульсов автоколебаний первому заданному значению напря-... жения; первое заданное значение напряжения; входное пороговое напряжение высокого уровня, коэффициент передачи напряжения обратной связи в момент:равенства амплитудного значения напряжения отрицательных импульсов автоколебаний второму заданному значению напряженияj

1562866

Составитель В.Степанкин

Редактор Л.Гратилло Техред M,Õîäàíè÷. Корректор И.Муска

Заказ 1063 Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 . Производственно-издательский комбинат "Патент", г,.ужгород, ул. Гагарина, 101

U< — второе заданное значение нэпряжения.

2. Способ по и.1, о т л и ч а ю— щ и f с я тем, что первое и второе заданные значения напряжения определяют по формулам

Ц = 0,90; Б = 0,)и где U< и. Ц вЂ” первое и второе заданные значения напряжеI ния;

U — напряжение логической единицы инвертируюцего логического элемента.