DE3428580C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Meßsysteme, in denen die Zeitdifferenz zwischen einem Impulspaar in einem Paar von Impulszügen verglichen oder synchronisiert werden.

Insbesondere schafft die Erfindung eine verbesserte Verzögerungsverriegelungsschaltung, die nutzvoll beim Testen der Zeitverzögerung ist, die bei Signalen während des Fortschreitens eines Signals durch eine integrierte Schaltung auftritt. Die Verbesserungen sorgen für die Erzeugung einer sehr linearen Rampe, was wesentlich für eine genaue Verzögerungsbestimmung ist, und für eine Einrichtung zur selektiven Steuerung der Zeitlänge, über die die Verzögerung gemessen wird. Die verbesserte Verzögerungsverriegelungsschaltung kann in Kombination mit einem Gerät benutzt werden, um das genaue Messen der Verzögerung zu erleichtern.

Die Erfindung ist nützlich und anwendbar beim Messen der Zeitverzögerung, die einem Signal anhaftet, wenn es durch eine integrierte Schaltung (IC) übertragen wird. Dieses Testen wird in erster Linie in einer digitalen Schalterintegrierten Schaltung gemessen. Wenn eine neue IC-Logikfamilie entwickelt wird, müssen sehr umfassende Daten gewählt oder genommen werden, um die gleichstrom- und wechselstromparametrischen Charakteristiken zu dokumentieren, bevor die digitalen Vorrichtungen des ICs nutzvoll entwickelt werden können. So müssen z.B. Daten berücksichtigt werden hinsichtlich der Veränderungen der Leistung der Temperator und der Feuchtigkeit sowie der Speicherung, Vibration und Strahlung. In der zurückliegenden Zeit wurden gleichstromparametrische Tests in angemessener Weise durchgeführt. Das wechselstromparametrische Testen bereitet ein größeres Problem. Es wurde entweder in einem Laboratorium durchgeführt, besetzt mit sehr teuren Testern oder es wurde auf einer Bank mit Oszillographen, Spannvorrichtungen, Impulsgeneratoren, Stromversorgern und ähnlichen ausgeführt. In allen Fällen war das Testen langsamer, teurer und im allgemeinen nicht so genau wie bei der vorliegenden Vorrichtung. Die Erfindung erlaubt ein schnelles Testen von vielen tausend ICs, das Aufzeichnen der Ergebnisse, die nachfolgende Eingabe einer Variablen, wie vorher erwähnt. Zusätzlich können alle Tests in einfacher Weise erneut durchgeführt werden. Außerdem macht es die Erfindung möglich, zum ersten Mal das On-Line automatisierte wechselstromparametrische Herstellungstesten von vielen ICs.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung einer Verzögerungsverriegelungsschaltung wie detailiert in der US-PS 43 09 673 und der US-PS 43 38 569 beschrieben. Die Offenbarung in diesen beiden Patenten ist identisch. Daher sind die folgenden Bemerkungen auf beide Patente anwendbar. Es wurden keine Rampengeneratoren in der Vorrichtung nach der US-PS 40 39 673 und US-PS 43 38 569 einbezogen. Es wurde in einfacher Weise die Anstiegszeit eines Rechteckimpulses als Rampe verwendet. Wie bekannt ist, erscheinen solche Impulse als Rechteck, wenn sie als eine Impulsfolge oder ein Impulszug auf einem Oszillographen wiedergegeben werden. Tatsächlich gibt es jedoch einen endlichen Zeitbetrag oder -wert für den Anstieg des Impulses. Dies kann einfach anhand der graphischen Aufzeichnung auf dem Oszillographen erkannt werden, wenn eine kurze Zeitbasis ausgewählt wird.

Bei den beiden in den beiden genannten US-Patentschriften beschriebenen Vorrichtungen ist der Impuls in bezug auf die Zeit nicht veränderbar. Daher ist die Anstiegszeit des Impulses festgelegt. Es ist keine Bereichsschaltung möglich. Das Ergebnis ist das, daß nur Verzögerungen, die kleiner als die festgelegte Anstiegszeit sind, gemessen werden können. Dies bedeutet eine ernst zu nehmende Einschränkung für die Verwendbarkeit dieser Vorrichtung zumindest in bezug auf das Testen von ICs. Außerdem ist die Anstiegszeit extrem schnell, und zwar im Bereich von Picosekunden, während in der vorliegenden Vorrichtung die Verzögerungsbereiche sich im Bereich von 1000 Nanosekunden erstrecken.

Das Ansteigen der Impulse in der US-PS 43 09 673 und der US-PS 43 38 569 schafft hohe oder starke Linearität, was bei der Durchführung von genauen oder präzisen Messungen notwendig ist, wie dies in der Anwendung der vorliegenden Erfindung gefordert ist. Die Neigung des Anstiegs ist anfangs flach und ändert sich zu einer steilen Steigerung mit fortschreitendem Anstieg.

Die DE-OS 30 26 715 zeigt eine Phasenvergleichsschaltung mit einem ersten Eingang zum Empfangen einer ersten Impulsfolge, mit einem zweiten Eingang zum Empfangen einer zweiten Impulsfolge, ferner mit einem Sägezahngenerator, mit einer ersten Abtastschaltung zum Abtasten des Signals an einem Ausgang des Sägezahngenerators bei einem Befehl der Impulse der ersten Impulsfolge und einer zweiten Abtastschaltung zum Abtasten des Signals am Ausgang des Sägezahngenerators bei einem Befehl der Impulse der zweiten Impulsfolge. Darüber hinaus ist eine Schaltung vorhanden, die die Differenz der Abtastwerte, die von den ersten und zweiten Abtastschaltungen gewonnen werden, bildet und eine Schaltung zum Koppeln der Phase des Sägezahngenerators mit der Phase der zweiten Impulsfolge. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird ein Oszillator mit variabler Frequenz eingesetzt, die durch die Kopplungsschaltung an die Frequenz der Eingangsimpulse am ersten Eingang angepaßt wird. Unabhängig von dem Anliegen der beiden Signale an den beiden Eingängen kann die Schaltungsanordnung betrieben werden. Jedoch weist die bekannte Schaltung vergleichsweise komplizierte Probeentnahmeschaltungen bzw. Probeentnahme-Speicherschaltungen auf.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Verzögerungsverriegelungsschaltung zu schaffen, die eine besonders genaue und schnelle Messung des zeitlichen Versatzes von Impulsketten ermöglicht und zum Testen des Wechselstromverhaltens einer integrierten Schaltung eingesetzt werden kann.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine verbesserte Verzögerungsverriegelungsschaltung zur Verwendung beim Testen der Charakteristiken einer integrierten Schaltung, wobei die Verbesserungen Rampenerzeugungsvorrichtungen aufweisen, um Spannungsrampen zu erzeugen, die sehr linear sind. Der Zeitbetrag, in der die Spannung zur Bildung einer Rampe fortdauern kann, ist zum Maximumwert der Zeitverzögerung in Beziehung gesetzt, der die Verzögerungsverriegelungsschaltung messen kann. Dies ist gleichwertig der Maximumverzögerung zwischen einem Impulsflankenübergang der ersten Eingangsimpulskette und einem Impulsflankenübergang einer zweiten Eingangsimpulskette. Ein solcher Rampengenerator wird für jeden Eingangspfad verwendet. Außerdem ist der Zeltbereich zur Genauigkeit der Messung der Verzögerungsverriegelungsschaltung in Beziehung gesetzt. Es ist wünschenswert, dieses in Abhängigkeit von dem zu testenden IC zu variieren. Um dieses zu verwirklichen oder zu erreichen, ist die Bereichsschalterschaltung mit der Zeitgeberschaltung im Rampengenerator verbunden. Durch Einschalten von unterschiedlichen Komponenten in der Zeitgeberschaltung kann die Neigung der Rampe geändert werden, um Verzögerungsmessungseigenschaften von 10, 20, 50, 100 und 1000 Nanosekunden zu schaffen. Ein solcher Schalter kann durch eine programmierbare digitale Vorrichtung gesteuert werden.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schaltung eines Ausführungs­ beispiels der vorliegenden Erfindung mit einer verbesserten Verzögerungsverriegelungsschleife, anwendbar zum Messen von Zeitverzögerungen in einem elektrischen Signal, verursacht durch die Verarbeitung des Signales durch eine inte­ grierte Schaltung,

Fig. 2 ein Paar einer schematischen Zeitbereichswellenform mit den zu messenden erforderlichen Zeitverzögerungen, und

Fig. 3 ein Paar von schematischen Zeitverlaufswellenformen mit Rücklauf und Bereichsschaltfunktio­ nen bei Spannungsrampen von unterschiedlichen Zeitbereichen.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einer Testvorrichtung 10. Es ist eine Funktion der Testvorrichtung 10, um unterschiedliche Zeitverzögerungen zu messen, die in einem Signal hervorgerufen oder indu­ ziert sind, wenn es durch eine integrierte Schaltung 12 verarbeitet wird. Die integrierte Schaltung 12 kann eine beliebige Vorrichtung sein, für die die gleichstrom- und wechselstromparametrischen Charakteristiken bestimmt wer­ den sollen. Solche Vorrichtungen haben in typischer Weise eine Vielzahl von Eingängen und Ausgängen. Um mit einer bevorzugten Ausführungsform kompatibel zu sein, kann die integrierte Schaltung 12 nicht weniger als 64 Eingänge und 64 Ausgänge aufweisen. Die integrierte Schaltung 12 wird bei hoher Geschwindigkeit getestet, wobei jeder Wechselstromparameter im Mikrosekundenbereich erfaßt und bestimmt wird. Dort wo es erforderlich ist, kann eine mechanische Zuführungseinrichtung der Reihe nach eine große Anzahl von integrierten Schaltungen liefern, die schnell getestet werden sollen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Test­ vorrichtung 10 durch eine programmierbare Vorrichtung (nicht dargestellt) gesteuert, wobei eine solche Vorrich­ tung bevorzugt digitale Natur aufweist. In der Fig. 1 ist die Schnittstelle mit einer solchen programmierbaren Vor­ richtung durch breite Pfeile angedeutet.

Typische zu messende Verzögerungen, und zwar für die Be­ stimmung der Wechselstromcharakteristiken einer integrier­ ten Schaltung 12 , sind in Fig. 2 gezeigt. Es sind zwei identische Impulse gezeigt, und zwar der Pfad A-Impuls, der zeitmäßig verzögert ist in bezug auf den Pfad B-Im­ puls. Die im positiven Bereich befindliche Spannung ist in konventioneller Weise mit (+) bezeichnet, während die in den negativen Bereich gehende Spannung mit (-) bezeich­ net ist. Es sind vier typische Messungen gezeigt. Die Zeitverzögerung zwischen den in die positive Richtung ge­ henden Impulsen ist mit TD++ und die Zeitverzögerung zwi­ schen den in die negative Richtung gehenden Impulsen mit TD- - bezeichnet. Andere typische Verzögerungsmessungen der dargestellten Art umfassen die Verzögerung zwischen dem in positive Richtung gehenden Impuls des Pfades B und dem in die negative Richtung gehenden Impuls des Pfades A, die mit TD+ - bezeichnet sind, und die Verzögerung zwischen den in negative Richtung gehenden Impuls des Pfades B und dem in positive Richtung gehenden Impuls des Pfades A sind mit TD- + bezeichnet.

Um solche Messungen auszuführen, wird die integrierte Schal­ tung 12 mit einer Steckkartenelektronik 14 verbunden, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Steckkartenelektronik 14 weist eine Schnittstelle zu jedem Pin der integrierten Schaltung 12 auf, wobei jeder Pin ein Eingang oder Ausgang dieser Schaltung ist. Die Pin- oder Steckkartenelektronikschnitt­ stelle weist für jeden Pin zwei Pfade entsprechend dem Pfad A und dem Pfad B auf, wie in Fig. 2 dargestellt. Ein jeder solcher Pfad umfaßt eine Potentialquelle einer Im­ pulskette für die Versorgung für den Rest der Testvorrich­ tung 10, die darauffolgend betätigt werden soll. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wählt eine einfache Soft­ ware Darstellungen für eine digitale programmierbare Vor­ richtung die zu messenden Pins und Parameter aus. Ein sol­ cher Befehl kann z.B. festlegen "messe TD+ - Pin 5 bis Pin 7". Ein solcher Befehl wählt als Eingänge für die Test­ vorrichtung 10 den Pfad B an Pin 5 und Pfad A an Pin 7 aus.

Die Pinkartenelektronik 14 weist zwei Ausgänge auf. Jeder Ausgang kann einen Übergang initiieren auf der Basis von einer von zwei Spannungen, die am IC abgetastet bzw. gemes­ sen worden sind. Die programmierbare Vorrichtung bestimmt, welche der beiden Spannungen dazu benutzt werden soll, je­ den Ausgang der Pinkartenelektronik abzutasten.

Mit der Pinkartenelektronik 14 sind zwei ODER-Gatter ver­ bunden, nämlich ein Pfad A-ODER-Gatter 16 und ein Pfad B- ODER-Gatter 18. Jedes ODER-Gatter weist eine Vielzahl von Eingangsverbindungen auf, die mit der Pinkartenelektronik 14 verbunden sind. Aufgeteilt zwischen dem Pfad A-ODER- Gatter 16 und dem Pfad B-ODER-Gatter 18 besteht eine Ein­ gangsverbindung für jeden Pin an der integrierten Schal­ tung 12. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen das-Pfad A-ODER-Gatter 16 und das Pfad B-ODER-Gatter 18 jeder 64 Eingänge auf. Im Betrieb läßt jedes ODER-Gatter die gewünschten Eingangssignale zum Rest der Testvorrichtung 10, wie dies durch die programmierbare Vorrichtung befohlen wird. Auf den vorher festgesetzten Befehl hin gibt z.B. das Pfad A-ODER-Gatter 16 die Impulskette ab, die an ihren Eingang eingegeben wurde auf der Verbindung zur Pinkartenelektronik 14, die als Schnittstelle zum Pin 7 besteht. Ähnlich gibt das Pfad B-ODER-Gatter 18 die Im­ pulskette oder -folge ab, die ihr vom Pin 5 eingegeben wurde.

Die Ausgangssignale vom Pfad A-ODER-Gatter 16 und vom Pfad B-ODER-Gatter 18 werden zum Inverter/Überkreuzungs­ netzwerk 20 gesendet. Das Inverter/Überkreuzungsnetzwerk 20 führt selektiv zwei Funktionen aus. Erstens invertiert es die entsprechenden Impulse der Impulsfolge, wo es erforderlich ist. Es ist eine Charakteristik der Testvor­ richtung 10, daß sie nur auf ins positive gehende Impulse anspricht. Daher ist dort, wo die ausgewählte Zeitverzö­ gerung als TD++ gemessen wird, keine Invertierung erfor­ derlich, da der Impulsflankenübergang für den Pfad A und den Pfad B ein ins positive gehender Impuls ist. Dort jedoch, wo die ausgeführte Messung TD- - ergibt, gehen beide Impulsflankenübergänge ins negative. In diesem Falle in­ vertiert das Inverter/Überkreuzungsnetzwerk 20 beide Pfad A- und Pfad B-Impulsflankenübergänge mit ins negative ge­ henden Impulsen in Impulsübergänge mit ins positive gehen­ den Impulsen, auf die die Testvorrichtung 10 geeignet an­ sprechen kann.

Die zweite Funktion des Inverter/Überkreuzungsnetzwerkes 10 besteht in der selektiven Umleitung der ankommenden Pfad A-Impulsfolgen über dem Pfad B und gleichzeitig in der Umleitung der ankommenden Pfad B-Impulsfolgen über dem Pfad A. Die Testvorrichtung 10 mißt stets die Verzö­ gerung der Pfad A-Impulsflankenübergänge in bezug auf die Pfad B-Impulsflankenübergänge. Manchmal ist es wünschens­ wert, eine solche Verzögerung zu messen, wo der Pfad B- Flankenübergang auftritt nach dem Pfad A-Flankenübergang.

Dies tritt z.B. dann auf, wenn die Testvorrichtung 10 die Anstiegs- und Abfallzeiten eines Impulses mißt. In diesem Falle repräsentiert der Pfad B die Referenz oder Niedrig­ spannung und der Pfad A stellt die angehobene Spannung dar. Bei Messung der Anstiegszeit tritt zuerst die Pfad B-Spannung auf. Wenn aber die Abfallzeit gemessen wird, beginnt der Impuls von Pfad A oder von der angehobenen Spannung und fällt auf den Pfad B oder die Referenzspan­ nung ab. Wenn die Testvorrichtung 10 die Abfallzeit mißt, muß der Pfad A-Flankenübergang als Signal über den Pfad B geschickt werden. Außerdem muß der Pfad B-Flankenübergang als Signal über den Pfad A geschickt werden, um die Bezie­ hung zu erhalten und zu bewahren, daß das Pfad B-Ereignis vor dem Pfad A-Ereignis auftreten muß.

Das Inverter/Überkreuzungsnetzwerk 20 liefert eine Impulskette zu einem Pfad A-Multiplexer 22 und eine weitere Im­ pulskette zu einem Pfad B-Multiplexer 24, in denen die zu messenden Ereignisse ins positive gehende Flankenübergänge sind. Der Pfad A-Flankenübergang tritt gleichzeitig mit oder verzögert gegenüber dem Pfad B-Flankenübergang auf. Der A- und B-Multiplexer sind mit einem Kalibrator oder Eichgerät verbunden, von dem sie ihre Eingangssignale emp­ fangen sowie von dem Inverter/Überkreuzungsnetzwerk 20 . Die Multiplexer vollführen Zeitteilungsfunktionen im Hin­ blick auf die Eingangssignale von beiden Quellen in bekannter ter Weise aus. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden der A-Multiplexer 22 und der B-Multiplexer 24 durch die programmierbare Vorrichtung gesteuert. Als Reaktion auf die programmierbare Vorrichtung hin gibt der A-Multiplexer eine A-Pfadimpulskette und der B-Multi­ plexer 24 eine B-Pfadimpulskette ab.

Die A-Pfadimpulskette wird einem A-Puffer 28 und die B-Pfadimpulskette einem B-Puffer 30 zugeführt. Die Puffer dienen zur Glättung und Formung der entsprechenden Signale in konventioneller Weise. Der A-Puffer 28 gibt eine Impulskette an einen A-Rampengenerator 32 und der B-Puf­ fer 30 eine Impulskette an einen B-Rampengenerator 34 ab.

Um nun die gewünschte Genauigkeit der Verzögerungsmessung zu erhalten, erzeugen die Rampengeneratoren eine sehr lineare Rampe. Daher umfassen sie mindestens zwei Unterele­ mente. Das erste Unterelement berücksichtigt oder rechnet ab die Langzeitdrift, z.B. aufgrund von Temperaturänderun­ gen. Das zweite Unterelement ist eine ausgesprochen hoch­ frequente Vorrichtung, die die Spannungsrampen erzeugt, wenn sie durch das erste Subelement korrigiert worden sind. Jeder Rampengenerator liefert im Betrieb eine Spannungs­ rampe, wenn ein Impulsflankenübergang ihm eingegeben wird. Mit dem A-Rampengenerator 32 und dem B-Rampengenerator 34 ist jeweils eine Rücklaufschaltung 36 A und 36 B verbunden (Rückführung). Die Rückführungsschaltung 36 A und 36 B bewirkt im Betrieb, daß die Rampengeneratoren mit der Rampen­ bildung aufhören, wenn eine bestimmte Spannung erreicht ist, wobei sie auf die Referenzspannung abfallen, um den näch­ sten Impulsflankenübergang zu erwarten.

Die Arbeitsweise der einzelnen Rampengeneratoren und ihrer verbundenen Rückführungsschaltung ist in Fig. 3 darge­ stellt. Die Rampenspannung startet von der Referenzspan­ nung V _ref , wenn ein Flankenübergang der Eingangsimpuls­ kette durch den Rampengenerator festgestellt wird. Die Rampe bildet sich kontinuierlich bis zu einem Maximum­ spannungswert V _max . In diesem Zeitpunkt befiehlt die Rückführungs- oder Rücklaufschaltung, die mit dem Rampen­ generator verbunden ist, einen Rücklauf und die Spannung fällt zurück auf den Wert V _ref . Bei diesem Wert erwartet der Rampengenerator den nächsten Impulsflankenübergang. Die Zeitperiode, die die Rampe braucht, um einen Zyklus vom Beginn der Rampe bis zur Rückführung zu beenden, repräsentiert die maximal mögliche Zeitlänge, die eine Ver­ zögerung dauern kann und die noch durch die Testschaltung 10 gemessen werden kann. Diese Zeit ist in der Fig. 3 durch den Bereich 1 dargestellt. In der Praxis wird der verwend­ bare Bereich der Rampe definiert durch eine Spannung V ₀, die eine Nullzeitverzögerung repräsentiert und eine Span­ nung V _fs , die die volle Meßbereichsverzögerung (Endwert) repräsentiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, den Zeitbereich der Rampengeneratoren selektiv zu ändern. Dies wird durch Änderung der Steigung der Rampe bewerkstelligt. Dies beeinträchtigt den Betrag der Zeit, den die Rampe braucht, um die Spannung zu erreichen, bei der die Rück­ führung durch Vergleichen der beiden Rampen gemäß Fig. 3 auftritt. Es ist ersichtlich, daß V _max konstant ist, wobei jedoch der Bereich 2 zwei mal so groß ist wie der Bereich 1. Z. B. kann der Bereich 1 einen Bereich von 50 Nanosekunden und der Bereich einen Bereich von 100 Nanosekunden verkörpern. Dort, wo die zu messende Zeitverzögerung als unge­ fähr 70 Nanosekunden bekannt angesetzt ist, weist der Be­ reich 1 nicht den erforderlichen Bereich auf, um eine solche Messung auszuführen. Bereich 2 muß selektiert wer­ den.

Die Bereichsschalterschaltung ist mit jedem Rampengenera­ tor mit einbezogen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bereiche 10, 20, 50, 100 und 1000 Nanosekunden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Steuerung der Bereichsauswahl durch eine programmierbare Vorrichtung ausgeführt.

Mit Bezug auf Fig. 1 liefert der A-Rampengenerator 32 die A-Pfadimpulsfolge an die erste variable Verzögerungsvor­ richtung 38. Der B-Rampengenerator 34 liefert die B-Pfad­ impulsfolge an eine zweite variable Verzögerungsvorrich­ tung 40. Die variablen Verzögerungsvorrichtungen korres­ pondieren bzw. wirken auf einen Flankendetektor 42 in be­ kannter Weise zusammen, um eine Rückkopplungsspannung zu erzeugen, die für die Zeitverzögerung zwischen einem Impulsflankenübergang der A-Pfadimpulskette mit Bezug auf einen Impulsflankenübergang der B-Pfadimpulskette reprä­ sentativ ist. Die erste variable Verzögerungsvorrichtung 38, die zweite variable Verzögerungseinrichtung 40, der Flankendetektor 42 und die Rückkopplungsspannung, die in die variable Verzögerungseinrichtung 38 eingegeben wird, umfaßt im wesentlichen die bekannte Verzögerungsverriege­ lungsschleife.

Eine Bereichsschaltervorrichtung 44 arbeitet als ein Tief­ paß. Die bekannte Verzögerungsverriegelungsschleife ist eine integrierte Schaltung. Um die Rückkopplungsspannung verwenden zu können, muß eine solche Spannung auf einen im wesentlichen konstanten Pegel von Impuls zu Impuls gehalten werden. Als Ergebnis der Bereichsschaltereigenschaf­ ten der zuvor beschriebenen Art gibt es eine Möglichkeit, daß nämlich die Rückkopplungsspannung zwischen den Im­ pulsen abfallen kann. Um dieses zu verhindern ist es not­ wendig, eine geeignete Schaltung als Funktion des Berei­ ches einzuschalten. In bevorzugter Weise umfaßt eine sol­ che Schaltung Kondensatoren von unterschiedlichen Größen, wobei im wesentlichen große Kondensatoren für lange Be­ reiche und kleine Kapazitäten für kurze Bereiche verwendet werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Bereichsschaltervorrichtung 44 durch eine programmierbare Vorrichtung gesteuert. Die Bereichsschaltvorrichtung 44 gibt die Rückkopplungsspannung an einen Operationsverstärker 46 ab.

Der Operationsverstärker 46 empfängt zwei Eingangssignale, die Rückkopplungsspannung und eine Spannung von einer Re­ ferenzspannungsvorrichtung 48 die eine passende bzw. ge­ eignete Versetzung zur Rückkopplungsspannung liefert. Der Operationsverstärker 46 gibt eine verstärkte Spannung der versetzten Rückkopplungsspannung an den zweiten Eingang der veränderbaren Verzögerungsvorrichtung 38 ab. Diese vesetzte Rückkopplungsspannung ist repräsentativ für die Zeitverzögerung zwischen den gemessenen Impulsflankenüber­ gängen.

Die bevorzugte Ausgangsschaltung der Testvorrichtung 10 ist im rechten oberen Bereich von Fig. 1 gezeigt und be­ steht aus einem Dämpfungsteil 50, einem Meßverstärker 52, einem Analog-Digital-Wandler 54 und einem Bus (Datenbus) 56.

Das Dämpfungsglied 50 stellt die volle Meßbereichsausgangs­ spannung des Meßverstärkers ein. Diese Spannung repräsentiert die Maximumverzögerung des ausgewählten Bereiches. Zum Beispiel ist in dem 50 Nanosekunden-Bereich die volle Meßbereichsausgangsspannung des Meßverstärkers äquivalent einer Verzögerung von 50 Nanosekunden. Die Nullschaltung 58 fixiert die Spannung, die die Nullverzögerung repräsentiert (V ₀ in Fig. 3) und sendet diese Spannung zum zweiten Eingang der zweiten variablen Verzögerungsvorrichtung 40. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden das Dämp­ fungsglied 50 und die Nullschaltung 58 gleichzeitig be­ reichsgeschaltet mit den zuvor erwähnten Bereichsschalt­ funktionen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine solche Bereichsschaltoperation durch eine programmier­ bare Vorrichtung gesteuert.

Das Dämpfungsteil 50 empfängt die Rückkopplungsspannung, so wie sie in die erste variable Verzögerungseinrichtung 38 eingegeben wurde, und gibt eine in geeigneter Weise hinsichtlich der Größe gebildete Spannung an den Meßver­ stärker 52 zur weiteren Verstärkung. Die verstärkte Span­ nung wird dann an den Analog-Digital-Wandler 54 abgegeben. Eine Referenzspannung 55 liefert eine Versetzung oder Ab­ weichung zum Mittelpunkt der Ausgangsspannung des Analog­ Digital-Wandlers 54.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Analog- Digital-Wandler 54 eine 12-Bitvorrichtung und konvertiert drei Spannungen in ein Digitalsignal. Als Beispiel ist für einen Bereich von 20 Nanosekunden V ₀ äquivalent ungefähr 400 Bits und V _fs äquivalent ungefähr 3400 Bits. Für diesen Meßbereich repräsentieren 20 Nanosekunden eine verstärkte Spannung von V _fs - V ₀ oder ungefähr 3000 Bits. Vorausge­ setzt, daß der Bereich richtig ausgewählt wurde, fällt die Rückkopplungsspannung zwischen V ₀ und V _fs als gemessene Verzögerung. Diese Spannung entspricht einer vorgegebenen Anzahl von Bits. In der bevorzugten Ausführungsform wer­ den solche digitalen Signale auf einen Bus 56 übertragen und von dort auf die programmierbare Vorrichtung.

Der Kalibrator bzw. das Eichgerät 26 spielt eine bedeu­ tende Rolle zur Sicherstellung der Genauigkeit des Ge­ samtsystems. Die erste Funktion die er ausführt kann als Schräglaufkompensierung bezeichnet werden. Die unterschied­ lichen Komponenten der Testvorrichtung 10, durch die die Impulsfolgen passieren, bewirken eine Verzögerung in den Signalen, die die festgestellte bzw. ermittelte Rückkopp­ lungsspannung verzerrt. Wenn diese Verzögerung festgestellt werden kann, kann sie zuaddiert oder abgezogen werden von den Busdaten 57, um auf diese Weise eine Entzerrung bzw. Schräglaufkompensierung zu bewirken. Um dieses zu errei­ chen, schickt der Kalibrator 26 zwei gleichzeitige Impuls­ züge zur Steckkartenelektronik 14. Eine Impulsfolge dient als Referenz und wird über den Pfad B der Testvorrichtung 10 geschickt. Die andere Impulsfolge wird sequentiell über jede Pinschnittstelle und über den Pfad A der Testvorrich­ tung 10 geschickt. Da die beiden Impulsfolgen gleichzeitig auftreten oder eine Nullverzögerung aufweisen, liegt eine erzeugte Verzögerung allein begründet im Pfad von der aus­ gewählten Pinschnittstelle. Jede solche Verzögerung wird im Speicher der programmierbaren Vorrichtung zurückgehalten und aufbewahrt, um abgerufen zu werden, wenn der besondere Pin gemessen werden soll. Im zuvor beschriebenen Beispiel, in dem die Messung für bzw. von dem fünfzehnten Pin bis zum siebenten Pin gemacht wurde, wird sowohl der Entfer­ nungswert für Pin 5 als auch für Pin 7 zum Busdatenwert, der abgegeben wird, hinzuaddiert oder von diesem abgezogen.

Die zweite Funktion, die der Kalibrator 26 ausführt, ist die sehr genaue Bestimmung der Null- und vollen Bereichs­ spannungswerte für jeden Bereich durch Signale, die zum A-Multiplexer 22 und B-Multiplexer 24 gesandt werden und durch Digitalsignale, die von der programmierbaren Vor­ richtung zu den Kalibratoren rückgekoppelt werden. Um die­ ses auszuführen, werden die Bereiche nacheinander ausge­ wählt. Bei jedem Bereich schaut die programmierbare Vor­ richtung auf die digitalen Ausgänge der Testvorrichtung mit Bezug auf solche Spannungen und bestimmt zuerst ob jede innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereiches liegt. Wenn die beiden Spannungen innerhalb ihrer entsprechenden Spannungsbereiche fallen, bestimmt die programmierbare Vorrichtung, daß die Testvorrichtung 10 funktional sich im ausgewählten Bereich befindet und geht auf den zweiten Teil der Kalibrationsfunktion über. In dem zweiten Teil empfängt der Kalibrator 26 von der programmierbaren Vor­ richtung die Digitalsignale, die die Nullspannung und die volle Bereichsspannung repräsentieren. Die programmierbare Vorrichtung bestimmt die Differenz zwischen den beiden Werten und zwar im zuvor verwendeten Beispiele, die 3000 Bits. Unter Verwendung dieser Zahl und des ausgewählten Bereiches berechnet die programmierbare Vorrichtung eine bestimmte Anzahl von Pikosekunden der Verzögerung pro Bit. Dieses Verhältnis wird gespeichert und darauffolgend auf das digitale Signal gegeben, welches repräsentativ für die Rückkopplungsspannung ist, und zwar jedesmal wenn der Be­ reich ausgewählt wird, um die Zeitverzögerung genau und akurat zu ermitteln. Der Kalibrator 26 führt der Reihe nach die oben genannten beiden Funktion für jeden Bereich aus.

Zahlreiche Charakteristiken und Vorteile der Erfindung wurden in der vorangegangenen Beschreibung im einzelnen aufgeführt. Es ist jedoch ersichtlich, daß diese Ausfüh­ rungsbeispielsbeschreibung hinsichtlich ihrer Offenbarung in vieler Hinsicht nur darstellenden Charakter aufweist. So können in Details Änderungen gemacht werden, insbeson­ dere hinsichtlich der Gestalt, Größe und Einrichtung oder Anordnung von Teilen, ohne hierbei den durch die Ansprüche festgelegten Schutzumfang zu verlassen.

Claims (16)

1. Verzögerungsverriegelungsschaltung zur Messung eines zeitlichen Versatzes von Impulsketten, die an mindestens zwei Eingängen bzw. Ausgängen eines Testobjektes zum Vergleich abgenommen werden, durch Phasenvergleich mittels definiert veränderbarer Verzögerungseinrichtungen, deren Ausgangsgrößen an eine Impulsflankendetektoreinrichtung übertragen werden, die ein analoges Ausgangssignal liefert, das mit dem Zeitintervall zwischen einem Flankenübergang eines Impulses einer ersten Impulskette und dem Flanken­ übergang eines Impulses einer zweiten Impulskette in Beziehung steht, wobei die Impulsflankendetektoreinrichtung eine Rückkopplungseinrichtung aufweist, um das analoge Ausgangssignal an eine der Verzögerungs­ einrichtungen rückzukoppeln und die zeitliche Verzö­ gerung dieser Verzögerungseinrichtung zu steuern, gekennzeichnet durch
eine erste Sägezahngeneratoreinrichtung (32), die zwischen der ersten Impulskettenquelle und der ersten Zeitverzögerungseinrichtung (38) angeordnet ist, um eine lineare Sägezahnspannung zu erzeugen, beginnend bei einer Referenzspannung (V _Ref ) in Abhängigkeit vom Übergang einer Impulsflanke der ersten Impulskette,
durch eine erste Rückführungseinrichtung (36), die mit der ersten Sägezahngeneratoreinrichtung (32) verbunden ist, um die Sägezahnspannung zu beenden, wenn sie einen gewissen Spannungswert erreicht hat und die der ersten Sägezahngeneratoreinrichtung die Rück­ kehr zur Referenzspannung befiehlt, und
durch eine zweite Sägezahngeneratoreinrichtung (34), die zwischen der zweiten Impulskettenquelle und der zweiten Zeitverzögerungseinrichtung (40) vorgesehen ist, um eine äußerst lineare Sägezahnspannung zu erzeugen, die bei der Referenzspannung (V _Ref ) beginnt in Reaktion auf einen Übergang einer Impulsflanke der zweiten Impulskette, und durch eine zweite Rückführungs­ einrichtung (36 B), durch die die zweite Sägezahnspan­ nung beendet wird, wenn sie einen gewissen Spannungs­ wert erreicht hat, und die der zweiten Sägezahngene­ ratoreinrichtung (34) den Befehl zur Rückkehr zur Referenzspannung gibt.

2. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bereichsschaltereinrichtung vorgesehen ist, die mit dieser zur selektiven Steuerung der maximalen Verzögerungszeit verbunden ist, die durch die Verzögerungsverriegelungsregelung meßbar ist.

3. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bereichsschaltereinrichtung mit der ersten Rampengeneratoreinrichtung (32 ) verbunden ist, um selektiv diesem Rampengenerator den Befehl zur Rampenbildung mit einer größeren oder geringeren Neigung zu geben, und daß eine zweite Bereichsschaltereinrichtung vorgesehen ist, die mit der zweiten Rampengeneratoreinrichtung (34) verbunden ist, um diesem Rampengenerator selektiv den Befehl zur Rampenbildung mit einer größeren oder geringeren Neigung zu geben.

4. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitsbereich für die Rampenspannung definiert ist durch eine Nullspannung, die eine Nullverzögerung darstellt, und durch eine volle Bereichsspannung, die die maximal meßbare Verzögerung für den ausgewählten Bereich darstellt, wobei die Vorrichtung eine Bereichsschaltereinrichtung aufweist, die mit dieser zur Einstellung der Verzögerungszeit zwischen der Nullspannung und der vollen Bereichsspannung als Funktion des ausgewählten Bereiches verbunden ist.

5. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auswählbaren Zeitverzögerungsbereiche 10, 20, 50, 100 und 1000 Nanosekunden sind.

6. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereichsschalten durch eine digital programmierbare Vorrichtung steuerbar ist.

7. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pin- oder Steckkartenelektronikeinrichtung mit einer Pinschnittstelleneinrichtung vorgesehen ist, die mit der elektronischen Einreichtung über ihre ersten und zweiten Pins verbunden ist, um die erste und zweite Impulskette von dort zu empfangen und um diese Impulsketten auf die Verzögerungsverriegelungsregelung zu übertragen.

8. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Einrichtung eine Vielzahl von Pins oder Stiften und die Steckkartenelektronikeinrichtung eine Vielzahl von Pinschnittstelleneinrichtungen aufweist, die jeweils zur Verbindung mit einem Pin der Elektronikeinrichtung vorgesehen ist.

9. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pinschnittstelleneinrichtung vier Ausgangseinrichtungen zur selektiven Abgabe von einer von vier Spannungen aufweist, die an dem Pin der elektronischen Einrichtung festgestellt wird, mit der eine solche Pinschnittstelleneinrichtung verbunden ist.

10. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Multipfad-ODER-Gattereinrichtung vorgesehen ist, die zwischen der ersten Zeitverzögerungseinrichtung vorgesehen ist, daß die erste Impulskettenquelle mindestens zwei unterscheidungsfähige Impulsketten erzeugt und diese der ersten Multipfad-ODER-Gattereinrichtung zuführt, wobei diese ODER-Gattereinrichtung (16, 20, 22) eine der Impulsketten selektiv der ersten Zeitverzögerungseinrichtung (38) zuführt, und daß eine zweite Multipfad-ODER-Gattereinrichtung (18, 20, 24) vorgesehen ist, die zwischen der zweiten Impulskettenquelle und der zweiten Zeitverzögerungseinrichtung (40) angeordnet ist, wobei die zweite Impulskettenquelle mindestens zwei unterscheidungsfähige Impulsketten erzeugt und diese der zweiten Multipfad-ODER-Gattereinrichtung zuführt, wobei diese ODER-Gattereinrichtung eine der Impulsketten selektiv der zweiten Zeitverzögerungseinrichtung (40) zuführt.

11. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Multipfad-ODER-Gattereinrichtung jeweils 64 Eingänge aufweist, die selektiv ein einziges Ausgangssignal liefert.

12. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Inverter-Überkreuzungseinrichtung (20) vorgesehen ist, die zwischen der ersten und zweiten ODER-Gattereinrichtung (16, 18) und der ersten und zweiten Zeitverzögerungseinrichtung (38, 40) vorgesehen ist, die mit dieser zum Feststellen von ins Negative gehenden Impulsen verbunden ist und durch die alle ins Negative gehenden Impulse der ersten und zweiten Impulskette invertiert und die diese invertierten Impulse sowie alle ins Positive gehenden Impulse an die jeweilige Zeitverzögerungseinrichtung weiterleitet.

13. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, daß ein verwendbarer nützlicher Teil der Rampenspannungen durch eine Nullschwellwertspannung mit Bezug auf eine Nullverzögerung und durch eine Vollbereichsschwellwertspannung definiert ist, die sich auf die maximale, in dem ausgewählten Bereich meßbare Verzögerung bezieht, wobei eine Nulleinstelleinrichtung (58) vorgesehen ist, die mit der zweiten Zeitverzögerungseinrichtung (40) verbunden ist, um selektiv eine Nullschwellwertspannung in diese einzugeben, und zwar für jeden Zeitverzögerungsbereich, und daß eine Vollbereichseinstelleinrichtung vorgesehen ist, die mit derersten Zeitverzögerungseinrichtung (38) zur selektiven Eingabe einer Vollbereichsschwellwertspannung verbunden ist, um diese Schwellwertspannung für jeden Zeitverzögerungsbereich einzugeben.

14. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Analog-Digital-Konvertereinrichtung (54) vorgesehen ist, um das analoge Ausgangssignal in ein digitales Ausgangssignal umzuwandeln, wobei eine Anzahl von Bits der Information auf eine Zeitperiode bezogen ist, welche eine Funktion des ausgewählten Zeitverzögerungsbereichs ist.

15. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kalibratoreinrichtung (26) zur Erzeugung von mindestens zwei Koinzidentenimpulszügen oder -ketten vorgesehen ist, die im wesentlichen eine Nullzeitverzögerung zwischen den Flankenübergängen einer solchen Impulskette in bezug auf die Flankenübergänge der anderen Impulskette aufweist, daß die Kalibratoreinrichtung selektiv die Koinzidentenimpulszüge der Steckkartenelektronikeinrichtung zuführt und von da zu jeder Pinschnittstelleneinrichtung, daß eine erste Koinzidentenimpulskette, die von einer Pinschnittstelleneinrichtung der Steckkarteneinrichtung abgegeben wurde, die erste Impulskette umfaßt, die durch die Verzögerungsverriegelungsregelung verzögert wird, daß eine zweite Koinzidentenimpulskette einen Referenzwert aufweist, gegen den die in der ersten Impulskette induzierte Verzögerung gemessen wird, wobei diese Verzögerung einen Fehler im Ausgangssignal der Verzögerungsverriegelungsregelung aufweist, wobei dieses Fehlersignal für jede Pinkartenschnittstelleneinrichtung berechnet und durch die programmierbare Vorrichtung zum Zwecke der Verknüpfung mit dem digitalen Ausgangssignal gespeichert wird.

16. Verzögerungsverriegelungsschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine programmierbare Vorrichtung zur Steuerung der Verzögerungsverriegelungsregelung vorgesehen ist, und daß die programmierbare Vorrichtung die Vorrichtung dazu veranlaßt, sequentiell die Zeitverzögerungsbereiche schrittweise zu durchlaufen und die feststellt, ob die Nullschwellwertspannung sowie die Vollbereichsschwellwertspannung für eine zufriedenstellende Arbeitsweise innerhalb vorgegebener Grenzen liegt und außerdem für jeden solchen Bereich das digitale Ausgangssignal prüft und eine gewisse Anzahl von Bits oder Information ermittelt, die gleich jeder Picosekunde der Verzögerung ist, als eine Funktion des ausgewählten Bereiches sowie die Anzahl der zwischen der Nullschwellwertspannung und der Vollbereichsschwellwertspannung festgestellten Bits, wobei die Bestimmung dazu verwendet wird, um das digitale Ausgangssignal akurat zu skalieren