Реферат: Разработка для контроля и определения типа логических интегральных микросхем методом сигнатурного анализа

В блоке питания аналогично входным будут использованы еще три 8-разрядных регистра (2 на управление и 1 на коммутацию, речь о них пойдет ниже), которые потребуют еще 3 адресные линии.

Таким образом, для адресации 7-ми регистров понадобятся 3 дополнительные линии LPT-порта (37AH) на вывод (адресуемые при помощи дешифратора 3x8). И еще одна линия порта 37AH на вывод будет нужна для управления записью в регистры.

Так как проектируемое устройство предназначено как для тестирования микросхем ТТЛ, так и для тестирования микросхем КМОП, то после входных запоминающих регистров необходимо ввести устройство согласования по входу (для преобразования выходных ТТЛ-уровней регистров в уровни испытуемой микросхемы (КМОП или ТТЛ, в зависимости от серии). Для чтения данных с выходов испытуемой микросхемы, перед входами мультиплексоров необходимо поставить аналогичное устройство согласования по выходу (преобразование выходных КМОП или ТТЛ сигналов в ТТЛ-уровни).

При определении типа микросхемы для каждого разряда заранее неизвестно, является ли подключенный к нему вывод микросхемы входом или выходом. Потому ток, протекающий через ее вывод, должен быть выбран таким, чтобы обеспечивать максимально возможный входной ток для проверяемой серии. Нужно учесть тот факт, что ток выхода некоторых микросхем меньше этого входного тока, потому при попытке определения их типа, результаты могут быть искажены; т.к. таких микросхем очень мало, они могут быть исключены из списка определяемых. Также необходимо учитывать различие входных/выходных токов для микросхем КМОП и ТТЛ серий.

Рис.3. Структурная схема блока питания.

Блок питания устройства должен обеспечивать необходимое питание аппаратной части проектируемого устройства. Структурная схема блока питания представлена на рис.3. Величины напряжения и максимально потребляемого тока в цепи нагрузки должны устанавливаться программно. Регулировка напряжения и тока нужна для того, чтобы иметь возможность измерить минимальное напряжение питания и максимально потребляемый ток для каждого конкретного экземпляра. Учитывая все вышеизложенное, в его состав включены следующие узлы:

1)  источник питания устройства;

2)  8-разрядный регистр для запоминания выставленного значения напряжения питания испытуемой микросхемы;

3)  8-разрядный ЦАП для преобразования цифрового значения напряжения в аналоговое, источник опорного напряжения для него;

4)  регулируемый стабилизатор напряжения испытуемой микросхемы;

5)  8-разрядный регистр для запоминания выставленного значения максимально потребляемого тока;

6)  8-разрядный ЦАП для преобразования цифрового значения макс. тока в напряжение, источник опорного напряжения для него;

7)  датчик и преобразователь потребляемого тока в напряжение (с усилением - для согласования со следующим звеном);

8)  устройство сравнения (компаратор) выставленного значения тока с реально потребляемым микросхемой (при  превышении последнего должна срабатывать аппаратная защита);

9)  1-разрядный регистр для запуска регулируемого источника питания в случае срабатывания защиты;

10) 8-разрядный регистр управления коммутацией напряжения питания ИМС;

11) устройство коммутации питания ИМС.

          8-разрядные регистры и ЦАП’ы могут обеспечить ступенчатую регулировку в 28=256 значений напряжения. Т.е. при опорном напряжении в 9в, шаг будет равен , этого вполне достаточно для регулировки напряжения питания ИМС. Так как максимально допустимый потребляемый микросхемой ток выбран ~250мА, то изменяя коэффициент усиления преобразователя можно добиться дискретности изменения тока в . Для определения реально потребляемого тока такой точности будет вполне достаточно.

Для чтения состояния устройства сравнения потребляемого тока необходим еще один разряд LPT-порта на ввод (3-й бит порта 379H).

Поскольку у различных микросхем питание подается на различные выводы (к примеру, у К155ЛА3 - 14 и 7 выводы, а у К155ИЕ2 - 5 и 10 выводы для подачи +5в и GND соответственно), необходимо предусмотреть все варианты подачи питания на различные выводы колодки, предназначенной для испытуемой микросхемы. Как показал анализ разновидностей питания микросхем [3,4], возможны 6 вариантов включения “+” питания и 3 варианта включения GND (микросхема вставляется со смещением в сторону 16-го контакта колодки, “ключ” микросхемы при этом должен быть направлен в сторону 1-го контакта колодки). Таким образом, устройство коммутации содержит:

1)  регистр коммутации питания

2)  2 дешифратора (для “+” и GND соответственно);

3)  коммутационные ключи по «+» питания;

4)  коммутационные ключи по GND.

Структурная схема устройства коммутации  приведена на рис.4.

Рис.4. Структурная схема устройства коммутации питания ИМС.

4.   Выбор технических и программных средств реализации.

4.1.     Выбор элементной базы.

Для реализации программного управления напряжением питания и током потребления ИМС в качестве ЦАП выбран К572ПА1А, отвечающий требованиям разрядности (>=8 бит) и быстродействия (<100мкс).

Микросхема представляет собой умножающий ЦАП, выполненный по КМОП технологии. Предназначена для преобразования параллельного 10-разрядного двоичного кода на цифровых входах в ток на аналоговом выходе, который пропорционален значениям кода и (или) опорного напряжения.

Микросхема поставляется в герметичном 16-выводном металлокерамическом корпусе типа 201.16-8 с двухрядным вертикальным расположением выводов.

Электрические параметры ЦАП К572ПА1А приведены в табл.1, условное графическое обозначение на рис.5, назначение выводов - в табл.2.

Таблица 1

 К572ПА1А

Рис.5. ЦАП К572ПА1А (обозначение).

Таблица 2

Для запоминания выставленных значений в качестве  входных регистров необходимы 8-битные параллельные регистры-защелки с суммарным числом запоминаемых битов - 32. Эти регистры должны иметь тактируемый вход записи, вход разрешения параллельной загрузки, быстродействие <100мкс, не должны иметь Z-состояния (чтобы не было неопределенных уровней сигналов). Этим требованиям соответствуют 4 регистра К555ИР27.

В качестве регистров коммутации, управления напряжением и током можно выбрать К555ИР27, поскольку они обеспечивают необходимую разрядность (8 бит), управление (запись/запоминание/хранение) и быстродействие.

Микросхема выполнена в пластмассовом корпусе 1400.20-2 с двухрядным вертикальным расположением выводов.

Электрические параметры микросхемы К555ИР27 приведены в табл.3, условное графическое обозначение на рис.6, назначение выводов - в табл.4, состояния регистра ИР27 - в табл.5.

Таблица 3

К555ИР27

Рис.6. Регистр К555ИР27 (обозначение).

Таблица 4

Таблица 5

В качестве управляющего устройства необходим дешифратор с количеством входов 3, количеством выходов не менее 7 и быстродействием <100мкс. Этим требованиям соответствует микросхема К555ИД7. Это двоично-десятичный дешифратор-демультиплексор, преобразующий трехразрядный код A0...A2 в напряжение низкого уровня, появляющееся на одном из восьми выходов /0.../7. Эту же микросхему можно выбрать в качестве дешифратора в устройстве коммутации питания как в цепи “+” питания, так и в цепи GND.

Микросхема выполнена в пластмассовом корпусе 238.16-2 с двухрядным вертикальным расположением выводов.

Электрические параметры микросхемы К555ИД7 приведены в табл.6, условное графическое обозначение на рис.7, назначение выводов - в табл.7, состояния регистра ИР27 - в табл.8.

Таблица 6

 К555ИД7

Рис.7. Дешифратор К555ИД7 (обозначение).

Таблица 7

Таблица 8

Для считывания данных с выводов испытуемой микросхемы  (для перевода 4-битного кода в 8-битный) необходимы двухвходовые 4-канальные мультиплексоры без инверсии, с суммарным числом считываемых бит - 32 и быстродействием <100мкс. Этим требованиям соответствуют 4 микросхемы К555КП11.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7