6.4. АППАРАТУРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АЦП

6.4.1. ИЗМЕРИТЕЛИ ВРЕМЕНИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АЦП

Известные автоматизированные установки, позволяющие определять время преобразования, время задержки запуска и время цикла кодирования [76, 77]-, из-за ограниченного диапазона измеряемых времен и большой погрешности измерения малых времен малопригодны для определения динамических параметров быстродействующих АЦП параллельного типа.

На рис. 6.16, а, б приведены структурная схема тестера и временные диаграммы, предназначенные для измерения и контроля времени преобразования и проверки функционирования АЦП параллельного типа на 6-8 разрядов. Измерение осуществляется при высоких частоте повторения тактовых импульсов и скорости измерения входного сигнала [62].

Тестер работает следующим образом. Генератор тактовых импульсов / вырабатывает импульсы формы меандра с частотой повторения 20 МГц, которые поступают на схему выделения парных импульсов 2. С выхода этой схемы импульсы поступают на формирователь тактовых импульсов <? и на тактовый вход t/т измеряемого АЦП 10. К выходу генератора подключен делитель частоты 5 с коэффициентом деления 1:200. Делитель выдает импульсы синхронизации на другие функциональные узлы тестера, в том числе на схему управляемой задержки 6. Формирователь входного напряжения 7 формирует линейно изменяющееся входное напряжение. Он

Входное напряжение

I Тантодте импусы

Ш-1УУ

Рис. «6.16. Структурная схема тестера для изменения Г и проверки функционирования 6-8-разрядных АЦП параллельного типа с частотой преобразования 20 МГц (а) и временные диаграммы (б)

по согласованному тракту подключен к аналоговому входу измеряемого АЦП U,j. Схема управляемой задержки совместно с 12-разрядным счетчиком импульсов S и с ЦАП 9 линейно перемещает входной сигнал относительно тактовых импульсов, как показано на рис. 6.16,6. Таким образом, в момент прихода каждой пары тактовых импульсов на контролируемую ИС поступают новые значения напряжения. Так как входное напряжение изменяется последовательно, выходной код контролируемой ИС должен изменяться тоже последовательно, что проверяется с помощью цифрового компаратора 12. При этом на входы / цифрового компаратора через блок стробируемых компараторов поступает выходной код контролируемой ИС, а на входы 2 - опорный код от 8-разрядного счетчика 13. Для считывания выходного кода измеряемой ИС в заданный момент времени, равный нормированному значению времени преобразования 4, введена схема регулируемой задержки считывания кода 15, которая выдает стробимпульсы Ust на блок стробируемых компараторов. Источник опорного напряжения обеспечивает считывание выходного кода при заданном напряжении.

Блок переключения рода работы 4 обеспечивает переключение тестера из режима КОНТРОЛЬ в режим ИЗМЕРЕНИЕ или КАЛИБРОВКА. В режиме КОНТРОЛЬ цикл работы тестера начинается после подачи импульса ПУСК от генератора одиночных импульсов 20. При этом устанавливаются счетчики импульсов 8 w 13 в исходное состояние (код ООО ... 0). С приходом каждого импульса синхронизации (от делителя частоты 5) фронт входного сигнала перемещается по отношению к тактовым импульсам на величину 2~Х Х4 и сравнивается выходной код / измеряемого АЦП с опорным кодом 2. Так как после пуска тестера выходной код исправного АЦП равен опорному коду (ООО ... 0), цифровой компаратор фиксирует равенство кодов и вырабатывает сигнал, который через логический вентиль 19 и счетчик 13 увеличивает опорный код на единицу, т. е. он становится 000...1. После этого фронт входного напряжения перемещается, в результате чего опорный код тоже увеличивается на единицу. Таким образом, если ХП АЦП монотонная, т. е. если отсутствует пропуск кодов, счетчик 13 автоматически проходит все возможные значения кодов АЦП. В конце цикла от старшего разряда этого счетчика поступает импульс на вход схемы индикации ГОДЕН-БРАК 14, которая выдает световой сигнал о годности измеряемого АЦП (ГОДЕН).

В случае пропуска любого кода АЦП равенство кодов в данной точке ХП отсутствует и счетчик 13 останавливается в состоянии пропущенного кода. При этом в конце цикла контроля схема сдвига опорного кода 21 формирует импульс, который увеличивает опорный код на единицу, а счетчик числа пропущенных кодов 18 фиксирует пропуск кода. Число пропущенных кодов в пределах 0...9 высвечивается индикатором пропуска кода, а в случае пропуска более девяти кодов высвечивается индикатор >9. При

наличии пропуска кодов схема индикации выдает сигнал об отбраковке измеряемого АЦП (БРАК).

В режиме контроля тестер позволяет проводить функциональный контроль АЦП (отсутствие пропуска кодов) и контроль времени преобразования tc по заданным нормам (например, ЦЕХ, ОТК, ТУ). При этом схемой задержки считывания кода 15 управляет схема задания нормы tc 16.

В режиме измерения тестер работает аналогично. Схема регулируемой задержки считывания 15 автоматически увеличивает длительность стробимпульса с 70 не до тех пор, пока не появится пропуск кода, после чего цифровой измеритель tc 17 измеряет фактическое значение tc- Тестер позволяет измерять tc и таких микросхем, которые имеют пропуск кодов более девяти (время измерения при этом значительно увеличивается). Пропущенные коды автоматически выставляются счетчиком 18.

В режиме калибровки производится калибровка цифрового измерителя tc подачей на его вход импульса длительностью 100 не, который формируется от генератора тактовых импульсов.

Основные параметры тестера

Тактовая частота, МГц........ 20±1%

Длительность тактовых импульсов, не ... . 15±207о Длительность фронта и среза тактовых импульсов,

НС............. Не более 6

Напряжение высокого уровня тактовых импульсов,

В.............. 2,4...5

Напряжение низкого уровня тактовых импульсов.

В.............. 0...0,4

Скорость изменения входного напряжения, В/нс 2/50, 2/60, 2/135,

2/150

Напряжение высокого уровня. В...... 0,1...0,2

Напряжение низкого уровня, В...... -2,1...-2,3

Диапазон сдвига фронта входного напряжения относительно тактовых импульсов, не..... 110± 10, 200+20

Число шагов сдвига......... 4096

Нормы контроля времени преобразования, не . . 90+5%; 95±57о;

100±5%

Диапазон измерения времени преобразования, не . 70...120

Погрешность измерения времени преобразования, % Не более 10 Производительность без учета контактирования, ИС/ч:

в режиме контроля........ 3000

в режиме измерения........ 200

Напряжение питания, В........ 220±10%

Потребляемая мощность Вт....... Не более 100

Габаритные размеры, мм........ 480X300X200

Масса, кг....... .... Не более 25

Конструктивно тестер выполнен в виде базового измерительного блока, пробника и комплекта сменных контакторов. В базовом блоке размещены все основные узлы измерителя, кроме компарато-