Способ определения времени задержки распространения сигнала инвертитующих схем

Способ определения времени задержки распространения сигнала инвертитующих схем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

473959

Социалистических

Респубпик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕПЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 29.01.73 (21) 1882006/!8-10 с присоединением заявки №вЂ”

-(32) Приоритет—

Опубликовано 14.06.75. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 29.12.75 (51) М. Кл. G Olr 23/00. Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ае делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.761 (088.8) (72) Автор изобретения

Г. П. Виноградов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ СИГНАЛА ИНВЕРТИРУЮЩИХ СХЕМ

Изобретение отяосится к радиоэлектронике, к области измерения электрических параметров цифровых схем.

Для разработчика аппаратуры большой интерес представляет измерение сред него времени задержки распространения (t,, р ) сигнала в цифровых схемах, так как именно оно определяет задержку распространения сигнала в последователыных цепях и входит в обобщенный кр1итерий оценки качества интегральных схем (произведение средних мощности рассеивания и времени задержки распространения) . Под средним временем задержки инвертирующей схемы понимают усредне аное значение времени переключения схемы от состояния «О» к состоянию «1» (t" ) и от «1» к «0» (t,, ). Эти три величнl ны связаны соотношением 1,„—,, (t" +t,"„).

Кроме того, в ряде случаев, например, при существенном различии времен переключения о и t, о полезно знать каждое из этих времен. Подавляющее большинство выпускаемых интегральных схем представляет собой инвертирующие каскады. По этой причине наибольший интерес представляет измерение

3 p t t инвертиручощих схем. Кроме того, измерение времени задержки неинвертирующих схем проще и может быть осуществлено измерением разности периодов генерации двух колец, одно из которых отличается включением измеряемой схемы.

Известные методы измерения t, „можно разделить на три группы: непосредственное измерение временных параметров .помощью специальной аппаратуры; метод требует применения сложной аппаратуры, по частотным свойствам превосходящей на порядок измеряемые элементы; косвенный метод измерения временных параметров, использующий кольцевой генератор и парафазный каскад, недостатком его являются высокие требования к парафазному каскаду по точности и

1б стабильности временных параметров; косвенный метод измерения t.,„с помощью измерения периода генерации кольца; метод прост, но позволяет измерять значение параметра, среднее для всех схем, включенных в оо "îëüöî,,т. е..не выявляет различия задержек между отдельными схемами.

Целью нзобретен ия является определение значений времени задержки распространения сигнала для каждой из генвертирующих

25 схем, параметры которых измеряются, и повышение точности измерений.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу измеряют периоды генерациот колец, составленных из нечетного числа послеЗО довательно соединен -ibii схем, причем для

473959

55 бО

3 измерений берут на одну схему больше, чем входит в кольцо, из общего набора схем последовательно составляют кольца, изменяя комбинацию схем так, чтобы каждая схема только один раз оказалась невключенной в кольцо, измеряют период генерации каж1дого из составленных колец и вычисляют среднее время задержки распространения сигнала каждой инвертнрующей схемы.

Кроме того, для измерения времени задержки распространения сигнала при переключении инвертирующих схем из одного логического состоян ия в другое дополнительно измеряют длительность импульса и вычисляют отдельно время задержки распространения сигнала 1,"з и t, äëÿ каждой инвертирующей схемы.

Далее, когда измерение более длинных временных интервалов может быть осуществлено с большей точностью, то во все кольца, кроме одного, включается элемент задержки и произ водится на одно измерение больше.

На чертеже .приведена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ определения среднего времени задержки распространения сигнала для каждой инвертирующей схемы зр.1 11ЛИ зр

На чертеже обозначено: 1 — б — инвертирующие схемы, для которых произ водится измерение временных параметров; 7 — измеритель периода генерации кольца; 8 — измеритель длительности импульса.

Способ реализуют следующим образом.

При определении среднего времени задержки распространения сигнала инвертирующей схемы по предлагаемому способу отбирают четное количество схем, последователь но HicKлючая по одной из схем, составляют кольца и измеряют их периоды релаксационных колеба ний. Так на чертеже изображены шесть колец при шести измеряемых схемах, в которых последовательно исключены из измерений схемы 1 — 6. Операция составлен ия колец может быть реализована путем последовательного замещения одной из схем в кольце последовательно соединенных всех измеряемых схем коммутирующим элементом (перемычкой) .

В результате измерений периодов генераций каждого кольца получаются шесть значений периодов для шести .различных наборов схем, по которым может быть составлена система из шести уравнений с шестью неизвестными, решение которой в общем виде выражается формулой где t, р, — среднее время задержки рас1 пространения сигнала для i-ой схемы; Т (Т, период релаксационных колебайий для 1-ro (i-го) кольца, причем T, †пери кольца, из которого была исключена i-ая схема; и — число схем в наборе.

l0

25 зо

4

Таким образом, в конце цикла измерений рассчитывают параметры t„,р для всех участвовавших в измерении схем.

Достоинством предлагаемого способа является то, что единственным прибором, использующимся при определении t, „является измеритель периода. Такие приборы имеют весьма высокую точность измерений. Причем за счет применения цифрового делителя чаcToTI»I возможно измерение не периода релаксационных колебаний кольца, а более длинного интервала времени или соответствующей частоты.

Кроме того процесс определения 1зр по предлагаемому способу легко подается автоматизации. Для этого необходи Ibf простые коммутирующие, perf!стрируIощие и Вычислительные устройства. Процесс измерения не требует применения эталонных элементов, ручных подборов более высокочастотных по

cpBBHcHHIo с измеряемыми элементами и Возможен в широком температурном диапазоне.

Для раздельного определения t,",, и t„ „ для каждой схемы необходимо измерить любые две величины из трех следующих: период генерации, длительность положительного интервала, длительность отрицательного интервала. Например, кроме измерения периода, дополнительно измеряют длительность импульса. В этом случае количество. неизвестных и количество уравнений удваивается, Решение такой системы уравнений в общем виде для положителыной логики (состоянию «1» логического элемента соответствует сигнал высокого уровня) дает для г,1о„следующее выражение: где i (j) — номер схемы (i =1, 2, 3,... и;

j=1, 2, 3,..., и); т; (т, ) — длительность положительного импульса на выходе схемы с максимальным номером при соединении схем в порядке возрастания номеров для кольца, в котором отсутствует 1-ая (j àÿ) схема;

t... среднее время задержки распространения сигнала, определенное на основе измерений периодов генераций колец.

При малых длительностях положительных и отрицательных интервалов измерение их, которое вызывает технические трудности, может быть заменено измерением их соотношений или разности, что для расчета этих величин вполне достаточно.

Для повышения точности измерений в тех случаях, когда измерения более длителыных временных интервало в могут быть осуществлены с большей точностью, измерения периода или длительности импульса производят для колец, в которые дополнительно поалеПредмет изобретения тг! 1 s(с ;Г (Г

Составитель В. Степанов

Редактор И. Шубина Техред 3. Тараненко Knp»c i op А. Дзесова

Заказ 5501 Изд. ¹ 1499 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открь1тий

Москва, К-35, Раушскан наб., д. 4/5

МОТ, Загорский филиал довательно с измеряемыми схемами включен элемент задержки. Кроме того, одно из измерений повторяют для кольца без элемента задержки (точность последнего измерения может быть повышена путем многократных измерений) .

Время задержки определяют по результатам измерений периода (длительности) для колец, отличающихся только элементом задержки. Затем его исключают из всех остальных результатов измерения. Дальнейшие определения параметров и нвертирующих элементов производят, как указано выше.

1. Способ определения времени задержки распространения сигнала инвертирующих схем путем составления кольца из нечетного числа последовательно соединенных инвертирующих схем, измерения периода генерации н вычисления, отличающийся тем, что, с целью получения значения среднего времени задержки распространения сигнала для каждой из инвертирующпх схем, для измерений берут на одну схему больше, чем входит в кольцо, из общего набора схем последовательно составляют кольца, изменяя комбинацию схем таким образом, чтобы каждая схема только один раз оказывалась невключенной в кольцо, измеряют период операции каждого из составленных колец и вычисляют

10 среднее время задержки распространения сигнала каждой инвертирующей схемы.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что измеряют дополнительно длительность импульса и вычисляют отдельно время задерж

Гб ки сигнала прп пере лючении из одного состояния в другое для каждой инвертирующей схемы.

3. Способ по пп. 1 и 2, orëÿàюи айся тем, что, с целью повышения точности измерений, во все кольца, кроме одного, включают элемент задержки и производят на одно измерение больше.