SU1366976A1 - Устройство дл контрол коэффициента усилени инверторов - Google Patents

Description

(21)3559779/24-21

(22)07.12.82

(46) 15.01.88. Бюл. № 2

(71)Научно-исследовательский институт часовой промышленности

(72)В, Д. Дворников, В.- Г. -Калинин и Э. X. Чичев

(53)621.317.799(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 392504, кл. G 06 F 15/46, 1971.

Справочник по интегральным мнкро- схемам/ Под ред. Б. В. Тарабрина. - М.: Энерг.и , 1981, с. 544, рис. 4- 30 в.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОВ

(57)Изобретение относитс  к средствам контрол  электронных узлов приборов времени, в частности к устройствам дл  контрол  коэффициента усилени  (КУ) КМОП-инвертора, используемого в качестве активного элемента кварцевого генератора наручных кварцевых часов, и может быть использовано в часовой промышленности. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  устройства и надежности путем автоматизации процесса измерени . Устройство содержит источник 1 питани , блок 2 формировани  опорных напр жений, блок 3 формировани  линейно-измен ющегос  напр жени , клеммы 4 и 5 дл  подключени  контролируемого объекта, повторитель 7, компараторы 8 и 9, элемент И 10, блоки измерительный 11, управлени  12, индикации 13. В состав блока 3 вход т кварцевый генератор 14, счетчик 15 и интегратор 16. Измерительный блок содержит счетчик 17, регистр 18, схему 19 сравнени  кодов. В состав блока 12 включены триггеры 20-22, элементы ИЛИ 23 и 24 и формирователь 25 сигнала начальной установки. В блок индикации вход т элементы И 26 и 27, элемент ИЛИ 28, индикаторы 29 и 30. Работа устройства по сн етс  временными диаграммами, приведенными в описании изобретени . Устройст во позвол ет контролировать КУ не только КМОП, но и более широкий инверторов. 2 ил.

(С

(Л

со

О5

о:) со

О)

Изобретение относитс  к средствам контрол  электронных узлов приборов времени, а именно к устройствам дл  контрол  коэффициента усилени  КМОП- инвертора, используемого в качестве активного элемента кварцевого генератора кварцевых наручных часов, и может быть наиболее эффективно использовано в часовой промышленности,

Цель изобретени  - повьшение быстродействи  устройства и надежности путем автоматизации процесса измерени .

На фиг, 1 представлена структур- ма  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу.

Устройство содержит источник 1 питани , блок 2 формировани  опорных напр жений, блок 3 формировани  линейно измен ющегос  напр жени , ключи 4 и 5, клеммЬ дл  подключени  контролируемого объекта 6, повторитель 7, компарторы 8 и 9, элемент И 10, измерительный блок 11, блок 12 управлени  и блок 13 индикации, причем первый выход блока 3 формировани  линейно измен ющегос  напр жени  соединен через ключ 5 с клеммой дл  под ключени  контролируемого объекта 6, выход которого через повторитель 7 соединен с первыми входами компараторов 8 и 9, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 2 формировани  опорных напр жений, третий выход которого соединен с вторым входом блока 3 формировани  линейно измен ющегос  напр жени , а вход блока 2 формировани  опорных напр жений соединен с первым выходом источника 1 питани , второй выход которого через ключ 4 соединен с входом одного из полюсов питани  клемм дл  подключе- ни  контролируемого объекта 6, вход второго полюса питани  которого соединен с общей шиной устройства, выхо компаратора 8 соединен с первым входом элемента И 10, выход компаратора 9 соединен с вторым инвертирующим входом элемента И 10, третий вход которого соединен с вторым выходом блока 3 формировани  линейно измен ющегос  напр жени  и вторым входом блока 12 управлени , первый вход которого соединен с клеммой сигнала Пуск, а третий вход - с выходом элемента И 10 и первым входом измерительного блока 11, первый выход блока 12 управлени  соединен с первым входом блока 3 формировани  линейно измен ющегос  напр жени , второй выход - с управл ющими входами ключей 4 и 5, третий выход - с вторым входом измерительного блока 11, четвертый выход - с вторым входом блока 13 индикации, п тый выход - с третьим входом блока 13 индикации, первый вход которого соединен с выходом измерительного блока 11, третий вход которого соединен с третьим выходом блока 3 формировани  линейно измен ющегос  напр жени .

Блок 3 формировани  линейно измен ющегос  напр жени  содержит кварцевый генератор 14, счетчик 15 и интегратор 16, причем выход кварцевого генератора 14 соединен со счетным входом счетчика

15и третьим выходом блока, вход R счетчика 15 соединен с первым вхо-. дом блока, единичный выход старшего разр да счетчика 15 соединен с первым входом интегратора 16 и вторым выходом блока, второй вход интегратора

16соединен с вторым входом блока, а выход интегратора 16 соединен с первым выходом блока.

Измерительный блок 11 содержит. счетчик 17, регистр 18 и схему 19 сравнени  кодов, причем входы V, R и С счетчика 17 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока, выходы счетчика 17 соединены с первой группой входов схемы 19 сравнени  кодов, втора  группа входов которой соединена с . выходами регистра 18, вход схемы сравнени  кодов 19 подключен к потенциалу 1, а выход схемы сравнени  кодов 19 соединен с выходом блока.

Блок 12 упр-авлени  содержит триггеры 20 - 22, элементы ИЛИ 23 и 24 и формирователь 25 сигнала начальной установки, выход которого соединен с первыми входами элементов ИЛИ 23 и 24, при этом первый вход блока соединен с входом S триггера 20 и вторы входом элемента ИЛИ 23, выход которого соединен с входами R триггеров 21 и 22 и третьим выходом блока, ин версный выход триггера 20 соединен с первым выходом блока, а единичный выход триггера 20 соединен с входом D триггера 21 и вторым выходом блока единичный выход триггера 21 соединен

со вторым входом элемента ИЛИ 24 и п тым выходом блока, второй вход блока соединен с входом С триггера 21 и входом D триггера 22, единичный выход которого соединен с четверты} выходом блока, выход элемента ИЛИ 24 соединен с входом R- триггера 20, а вход С триггера 22 соединен с третьим входом блока.

Блок 13 индикации содержит элемен ты И 26 и 27, элемент ИЛИ 28 и индикаторы 29 и 30, причем первый вход элемента И 26 соединен с первым, инвертирующим , входом элемента И 27 и вторым входом блока, второй вход элемента И 26 соединен с вторым входом элемента И 27 и третьим входом блока, третий, инвертирующий, вход элемента И 26 соединен с первым входом элемента ИЛИ 28 и первым входом блока, выход элемента И 27 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 28, индикаторы 29 и 30 подключены соответственно к выходам элемента И 26 и элемента ИЛИ 28.

При включении пи рани  формирователь 25 сигнала начальной установки в блоке 12 управлени  формирует

вень О с единичного выхода триггера 20 через второй выход блока 12 управлени . При этом напр жение питани  и входной сигнал на клеммы дл  подключени  контролируемого объекта

6не подаютс , на выходе повторител 

7в этом случае устанавливаетс  потенциал О, что приводит к форми0 рованию на выходах компараторов 8 и 9 уровней О, На выходе иэмеритель- ного блока I1 в исходном состо нии присутствует уровень О, что при наличии уровней О на единичных выходах триггеров 2) и 22, а следовательно , на п том и четвертом выходах блока 12 управлени , приводит к тому, что индикаторы 29 и 30 блока 13 индикации, в качестве которых могут использоватьс , например, свето- диод или лампы накаливани , наход тс  в выключенном состо нии, т,е, не свет тс  из-за наличи  на выходе элемента И 26 и элемента ИЛИ 28

5 уровней О,

Работа устройства начинаетс  при : поступлении команды Пуск, котора  подаетс  после соединени  контроли5

0

на своем выходе импульс, который че- зо РУемого инвертора и средства дл 

рез элемент ИЛИ 23 поступает на входы R триггеров 21 и 22 и через элемент ИЛИ 24 на вход R триггера 20 и третий выход блока 12 управлени , откуда он поступает на второй вход измерительного блока 11 и, следовательно , на вход R счетчика 17, устанавлива  триггеры 20 - 22 и счетчик 17 в нулевое состо ние. Высокий уровень с инверсного выхода триггера 20 поступает на вход R счетчика

15,удержива  его в нулевом состо нии . Уровень нул  с единичного выхода старшего разр да счетчика 15 поступает на первый вход интегратора

16,выполненного, например, на основе операционного усилител , и на третий вход элемента И 10, запреща  формирование сигнала на его выходе . На выходе интегратора 16 при наличии на первом его входе уровн  нул  с помощью опорного напр жени , поступающего на второй вход блока

3, устанавливаетс  нулевой потенциал поступающий на первый выход блока 3 и, следовательно, на вход ключа 5, который так же как и ключ 4 находитс в непровод щем состо нии, так как на их управл ющие входы поступает уро5

0

5

0

5

подключени  контролируемого объекта 6, в качестве которого используетс  либо контактное устройство,если контролируемым объектом  вл етс  микросхема , выпускаема  в стандартном корпусе, либо система зондов, если контролируемым объектом  вл етс  бескорпусна  микросхема. При этом по переднему фронту команды Пуск (фиг, 2а), поступающей на первый вход блока 12 управлени , триггер 20 устанавливаетс  в состо ние 1 и одновременно импульс Пуск поступает через элемент ИЛИ 23 на входы R триггеров 21 н 22 к через третий выход блока 12 управлени  на второй вход измерительного блока 11 и, следовательно, на вход R счетчика 17, подтверзкда  нулевое состо ние триггеров 21 и 22 н счетчика 17. Уровень О с инверсного выхода триггера 20 поступает на первый выход блока 12 управлени  и через первый вход блока 3 формировани  линейно измен кщегос  напр жени  на вход R счетчика 15, разреша , ему счет импульсов, поступающих на его счетный вход с выхода генератора 14, Одновременно уровень 1 с единичного выхода триггера 20 поступает на вход D триггера 21, разреша  запись в триггер 21 I, а также на второй выход блока 12 управлени  и, следрва- тельно, на управл юпще входы, ключей 4 и 5, перевод  их в провод щее состо ние и подава  таким образом напр жение питани  на контролируемый объект с первого выхода источника 1 питани  и входной сигнал с первого выхода блока 3 (фиг, 2г), который в этот момент равен нулю. Наличи на входе контролируемого объекта 6 потенх иала О приводит к по влению на его выходе отрицательного потенциала , по величине равного напр же- нию питани  (фиг, 2д), что, в свою очередь, приводит к срабатыванию компаратора 8 (фиг. 2ж) и компаратора 9 (фиг. 2е). ГГоскольку на третьем входе элемента И 10 в этот момент присутствует уровень О, поступающи с выхода счетчика 15 (фиг. 2в) через второй выход блока 3, то на выходе элемента И 10 (фиг. 2и) импульс не формируетс , (фиг. 2и, пунктир).

После записи в старшем разр де счетчика 15 единицы на выходе интегратора 16 начинает формироватьс  линейно измен ющеес  напр жение от нул  до Е. Изменение напр жени  на выходе контролируемого инвертора, а следовательно, и на выходе повтоЕ)«те л  7 в этом случае соответствует его .передаточной характеристике. В момент , когда напр жение на выходе повторител  7 равно напр жению пороП1

га срабатывани  компаратора 9 U (фиг. 2д), последний срабатывает (фиг. 2е), что, в свою очередь, приводит к по влению на выходе элемента И 10 потенциала 1 (фиг. 2и), который поступает через первый вход измерительного блока 11 на вход V счетчика 17, разреша  ему счет импульсов , поступающих на его вход С с выхода генератора 14 через третий выход блока 3 и третий вход измерительного блока 11. После достижени  напр жением на выходе повторител  7 порога срабатывани  компаратора 8 Urt (фиг. 2д) последний срабатывае и на его выходе устанавливаетс  уровень О (фиг. 2ж), что приводит :к по влению на выходе элемента И 10 уровн  О (фиг. 2и), который через первый вход поступает на вход V счете й

-

366976

чика

6

т 17 , запреща  ему счет импульсов, поступающих на вход С. Одновременно по заднему фронту выходного импульса элемента И 10, поступающего через третий вход блока 12 управлени  на вход С триггера 22, последний срабатывает . Срабатывание триггера 22 свидетельствует о том, что процесс мерени  коэффициента усилени  контролируемого инвертора закончилс . Уровень 1 с выхода триггера 22 (фиг. 2л, сплошна  лини ) поступает через четвертый выход на второй вход

15 блока 13 индикации и, следовательно, .на первый вход элемента И 26, открыва  его по этому входу, и на инвертирующий вход элемента И 27, запреща  формирование сигнала на его вы20 ходе. После переполнени  счетчика iS на выходе его старшего разр да по вл етс  уровень О (фиг, 2в), в результате чего на выходе интегратора 16 начинает формироватьс  линейно

25 измен ющеес  от -Е до О напр жение и одновременно срабатывает триггер 2 (фиг, 2м) в блоке 12 управлени , элемент И 10 оказываетс  закрытым по третьему входу. Высокий потенциал с выхода триггера 21 поступает через элемент ИЛИ 24.. на вход R триггера 20 устанавлива  его в исходное состо ние (фиг, 26), и через п тый выход блока 12 управлени  на третий вход блока 13 индикации и, следовательно, на второй вход элемента И 26 и второй вход элемента И 27f открыва  их по этим входам. Поскольку элемент И 27 закрыт сигналом , поступающим на его инвертирующий вход, а элемент И 26 открыт по первому и второму входам, то состо ние индикаторов 29 и 30 определ етс  : сигналом, поступающим с выхода измерительного блока 11 на первый вход блока 13 индикации и, следовательно, на третий инвертирующий вход элемента И 26 и первый вход элемента ИЛИ 28, на второй вход которого поступает уровень О с выхода элемента И 27 (фиг. 2о, сплошна  лини ). Возвращение триггера в исходное состо ние приводит к тому, что ключи 4 и 5 уровнем О с единичного его выхода , поступающим на их управл ющие входы, устанавливаютс  в непровод щее состо ние, отключа  контролируемый объект от выхода источника 1 питани  и первого выхода блока 3, а вы30

35

40

45

50

55

сокии потенциал с инверсного выхода тригг ера 20 поступает на вход R счетчика 15, удержива  его в нулевом состо нии . Цикл работы устройства, заканчиваетс , В счетчике 17 измерительного блока 11 остаетс  записанным число , соответствующее длительности высоответственно на первый, инвертирующий , и второй входы элемента И 27, при этом на его выходе формируетс  уровень 1 (фиг. 2о, пунктир что приводит к загоранию индикатора 30 Брак. При повторном поступлении команды Пуск по переднему ее фронту происходит обнуление

ходного импульса элемента И 10, котора  обратно пропорциональна коэффици- Q триггеров 2 (фиг. 2м) и 22 (фиг. 2д)

енту усилени  контролируемого инвертора .

Результат измерени  в виде количества импульсов генератора 14 с выхода счетчика 17 поступает на первые входы схемы 19 сравнени , на вторые входы которой поступает код минимального значени  коэффициента усилени  контролируемого инвертора .с выходов регистра 18. Если число, записанное в счетчике 17, больше записанного в регистре 18, то на выходе схемы 19 сравнени  по вл етс  высоки уровень сразу после превышени  содержимым счетчика 17 значени , записанного в регистре 18 (фиг. 2к), так ка на вход схемы 19 сравнени  посто нно подаетс  уровень 1. Сигнал с выхода схемы 19 сравнени  поступает на вход блока 13 индикации и, следовательно, на третий инвертирующий вход элемента И 26 (фиг. 2н, сплошна  лини ), запреща  формирование сигнала на его выходе, и на вход элемента ИЛИ 28, привод  к загоранию индикатора 30 Брак, что свидетельствует о том, что коэффициент усилени  контролируемого инвертора меньше установленной нормы. Если число, записанное в счетчике 17, меньше числа , записанного в регистре 18, то на выходе схемы сравнени  19 остаетс  уровень О фиг. 2к, пунктир) при этом загораетс  индикатор 29 Годен так как на выходе элемента И 26 после срабатывани  триггеров 21 и 22 в блоке 12 управлени  устанавливаетс  высокий уровень (фиг. 2н, пунктир). Если по какой-либо .причине (например из-за неисправности контролируемого инвертора) на выходе элемента И 10 формируетс  импульс, то триггер 22 в блоке 12 управлени  не срабатывает , а после переполнени  счетчика 15 в блоке 3 срабатывает триггер 21. Выходные сигналы триггеров 22 и 21 через четвертый и п тый выходы блока 12 управлени  и второй и третий входы блока 13 индикации поступают

69768

соответственно на первый, инвертирующий , и второй входы элемента И 27, при этом на его выходе формируетс  уровень 1 (фиг. 2о, пунктир что приводит к загоранию индикатора 30 Брак. При повторном поступлении команды Пуск по переднему ее фронту происходит обнуление

Q триггеров 2 (фиг. 2м) и 22 (фиг. 2д)

5

0

5

0

5

0

5

0

5

в блоке 12 управлени , а также счетчика 17 в измерительном блоке 11. Одновременно происходит запись в триггер 20. В дальнейшем цикл работы устройства повтор етс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  контрол  коэффициента усилени  инверторов, содержащее первый ключ, источник питани , клеммы дл  подключени  входа, выхода и питани  контролируемого объекта и блок индикации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  устройства и надежности , в него введены второй ключ, блок формировани  опорных напр жений, блок формировани  линейно измен ющегос  напр жени , повторитель, -первый и второй компараторы, элемент И, измерительный блок и блок упраш1ени , причем первый и второй выходы блока формировани  опорных напр жений соединены соответственно с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых соединеь ы с выходом повторител , первый выход блока формиродани  линейно измен ющегос  напр жени  соединен через первый ключ с клеммой дл  подк.люче- ни  входа контролируемого объекта, клемма дл  подключени  выхода контролируемого объекта соединена с входом повторител , выход первого компаратора соединен с первым входом элемента И, второй, инвертирующий , вход которого соединен с выходом второго компаратора, а третий вход - с вторым выходом блока формировани  линейно измен ющегос  напр жени  и первым входом блока управлени , второй вход которого соединен с клеммой сигнала Пуск, при этом первый выход блока управлени  соединен с входом блока формировани  линейно измен ющегос  напр жени , второй выход - с управл ющим входом первого и второго ключей, третий

   выход - с первым входом измерительного блока, четвертый выход - с первым входом блока индикации, второй вход которого соединен с выходом.измерительного блока, второй вход которого соединен с выходом элемента И и третьим входом блока управлени , третий вход измерительного блока соетьим выходом блока формировани  опор ных напр жений, второй вход первого ключа соединен с первым выходом источника питани , второй выход которого соединен с входом блока формиро вани  опорных напр жений, выход первого ключа соединен с клеммой подключени  питани , а п динен с третьим выходом формировател  IQ тьй выход блока управлени  сое- линейно измен ющегос  напр жени , динен с третьим входом блока ин- второй вход которого соединен с тре- дикации.

   и

   а S

   ж и к л

     о

   тьим выходом блока формировани  опорных напр жений, второй вход первого ключа соединен с первым выходом источника питани , второй выход которого соединен с входом блока формировани  опорных напр жений, выход первого ключа соединен с клеммой подключени  питани , а

   t

   ±г

   t

   Фиъ2