ГОСТ 23089.14-88
Микросхемы интегральные. Методы измерения времени задержки включения и выключения компараторов напряжения

ГОСТ 23089.14-88

Группа Э20*
__________________________________________
* В Указателе "Национальные стандарты" 2008 г.
группа Э29. - Примечание изготовителя базы данных.

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

МИКРОСХЕМЫ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ

Методы измерения времени задержки включения и выключения компараторов напряжения

Integrated circuits. Methods for measuring delay time of switching on/off the voltage comparators

ОКП 62 3100

Срок действия с 01.07.89
до 01.07.94*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято
по протоколу N 3-93 Межгосударственного Совета
по стандартизации, метрологии и сертификации
(ИУС N 5/6, 1993 год). - Примечание изготовителя базы данных.

     
     
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28.04.88 N 1217

2. Срок проверки - 1992 г., периодичность проверки - 5 лет

3. Стандарт соответствует международным стандартам МЭК 147-2 и МЭК 748-2 в части общих требований

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка	Номер пункта
ГОСТ 19480-74*	Вводная часть
ГОСТ 23089.0-78	Вводная часть

________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 19480-89, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.


Настоящий стандарт распространяется на компараторы напряжения (КН) с двухполярным питанием и устанавливает два метода измерения времени задержки включения и выключения ;

метод 1 - для измерения времени задержки включения и выключения КН при входном синфазном напряжении, отличном от 0 В. Метод рекомендуется применять в качестве основного для измерения параметров КН с 20 нс;

метод 2 - для измерения времени задержки включения и выключения КН при входном синфазном напряжении, равном 0 В. Метод рекомендуется применять для измерения параметров КН с 20 нс и в технически обоснованных случаях для остальных КН.

Общие требования к измерениям и требованиям техники безопасности - по ГОСТ 23089.0-78.

Термины, буквенные обозначения электрических параметров и их пояснение - по ГОСТ 19480-74.

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯ КН ПРИ ВХОДНОМ СИНФАЗНОМ НАПРЯЖЕНИИ, ОТЛИЧНОМ ОТ 0 В

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯ КН ПРИ ВХОДНОМ СИНФАЗНОМ НАПРЯЖЕНИИ, ОТЛИЧНОМ ОТ 0 В

1.1. Принцип и условия измерения

1.1.1. Метод основан на измерении интервала времени между заданным уровнем отсчета напряжения входных и заданным уровнем отсчета выходных напряжений КН при сравнении напряжений и , подаваемых на входы КН.

1.1.2. Электрический режим и условия измерения должны соответствовать требованиям, установленным в стандартах или технических условиях (ТУ) на КН конкретных типов.

1.1.3. Значение напряжения должно соответствовать максимально допустимому значению ±, установленному в стандартах или ТУ на КН конкретных типов.

1.1.4. Напряжение входное () в вольтах вычисляют по формуле

, (1)

где - напряжение перевозбуждения КН, В.

Значение напряжения перевозбуждения () выбирают из ряда:

1; 2; 5; 10; 20; 50 мВ - для КН с 20 нс;

1; 2; 5; 10; 20; 50; 100 мВ - для КН с 20 нс.

Значение должно соответствовать следующему условию:

, (2)

где - напряжение смещения КН, мВ;

, - выходные уровни КН, В;

- напряжение перевозбуждения, мВ;

- коэффициент усиления напряжения КН.

Погрешность установления должна быть в пределах ±5%.

1.1.5. Уровни отсчета входных и выходных напряжений КН и при измерении должны соответствовать значениям, установленным в стандартах или ТУ на КН конкретных типов.

1.2. Аппаратура

1.2.1. Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.1. Временные диаграммы напряжения приведены на черт.2.

- КН; - генератор импульсов; - источники постоянного напряжения; - переключатели; - электронный ключ; - резисторы; , - эквиваленты нагрузок; - измеритель временных интервалов; , - устройства выборки и хранения; - импульсный выход измерительного моста; - потенциальный выход измерительного моста; - неинвертирующий выход КН; - инвертирующий выход КН

Черт.1

1 - диаграмма напряжения в точках и ; 2 - диаграмма напряжения в точке ; 3 - диаграмма напряжения в точке

Черт.2

1.2.2. Ключ , управляемый генератором импульсов , формирует напряжение при следующих условиях:

уровень напряжения в точке при открытом ключе не должен превышать 0,2;

уровень напряжения в точке при закрытом ключе должен быть равен с погрешностью в пределах ±2%;

длительность закрытого состояния ключа должна удовлетворять условию

; (3)

длительность фронта при закрытии ключа должна удовлетворять условию

; (4)

амплитуду () и длительность () выброса определяют из условия

, (5)

где 0,1 - для КН с 20 нс;

0,2 - для КН с 20 нс;

время () в наносекундах от момента достижения уровня отсчета, равного , до установления с погрешностью равной 0,1 должно удовлетворять условию

. (6)

1.2.3. Источник напряжения должен обеспечивать установление и поддержание напряжения

, (7)

где - напряжение источника, В.

Погрешность установления должна быть в пределах ±1% в диапазоне напряжений, обеспечивающем установление напряжения в соответствии с требованиями п.1.1.3.

1.2.4. Источники постоянного напряжения и (см. черт.1) должны обеспечивать установление и поддержание напряжения питания КН, установленного в стандартах или ТУ на КН конкретных типов с погрешностью в пределах ±1%.

1.2.5. Сопротивление резисторов (, , , ) в омах выбирают из условий (8) и (9)

, (8)

где - входное сопротивление КН, Ом;

, (9)

где - волновое сопротивление кабеля, Ом.

Допустимое взаимное отклонение сопротивлений резисторов , , , должно быть в пределах ±0,1%.

При отсутствии кабеля, что может иметь место при расположении электронного ключа в непосредственной близости от проверяемого КН, значение сопротивлений резисторов , , , выбирают в соответствии с требованиями стандартов или ТУ на КН конкретных типов.

1.2.6. Устройство выборки и хранения должно обеспечить балансировку моста, хранить значение компенсирующих напряжений во время измерений.

Напряжение разбаланса моста () в милливольтах должно соответствовать условию

. (10)

Допускается исключение устройства из схемы, если в процессе эксплуатации аппаратуры выполняется условие

. (11)

1.2.7. Устройство выборки и хранения должно компенсировать напряжение смещения измеряемого КН, хранить значения компенсирующих напряжений во время измерений с погрешностью в пределах ±1% значения .

1.2.8. Сопротивление резистора () в омах выбирают из условия

, (12)

где - максимальное выходное напряжение устройства выборки и хранения , В;

- напряжение асимметрии между точками и , вызванное погрешностью и температурным дрейфом параметров резисторов , В.

Допустимое отклонение сопротивления должно быть в пределах ±1%.

1.2.9. Сопротивление резистора () в омах выбирают из условия

, (13)

где - максимальное выходное напряжение устройства выборки и хранения , В;

- максимальное напряжение смещения для данного типа КН, В.

Допустимое отклонение сопротивления должно быть в пределах ±1%.

1.2.10. Сумма активных и реактивных составляющих, образующих входной импеданс устройств и , а также эквиваленты нагрузок и , должны соответствовать значению нагрузки, установленному в стандартах или ТУ на КН конкретных типов.

1.2.11. Резистор должен обеспечивать в точке диагонали измерительного моста уменьшение потенциала, равное по абсолютному значению , что эквивалентно наличию в точке диагонали моста. Значение сопротивления резистора () в омах определяют по формуле

. (14)

Допустимое отклонение сопротивления должно быть в пределах ±0,5%.

1.2.12. Измеритель временных интервалов должен обеспечить измерение или на заданных уровнях отсчета с погрешностью в пределах ±5%.

1.2.13. Рекомендуется при проведении измерения в автоматических измерительных установках с повышенной производительностью использовать электрическую структурную схему, приведенную в приложении 2.

1.3. Подготовка и проведение измерений

1.3.1. Для измерения у КН с одним выходом, устанавливают переключатели и в положение 1, а на выходе всех источников напряжения 0 В.

При измерении КН с одним выходом переключатель и эквивалент нагрузки из схемы исключают.

1.3.2. Подключают КН к измерительной установке.

1.3.3. Подают напряжение питания от источников и на КН.

1.3.4. Компенсируют устройством выборки и хранения напряжение смещения измеряемого КН, устанавливая на его выходе заданный уровень выходного напряжения, равный уровню отсчета.

1.3.5. Устанавливают на выходе напряжение , равное нулю, предварительно запомнив посредством режима хранения информации значение напряжения на выходе , соответствующее условию балансировки КН.

При измерении времени задержки включения КН с логическим выходом (выходами), для которых балансировка невозможна, устройства балансировки из схемы исключают.

1.3.6. Устанавливают на выходе источника напряжение, равное 2.

1.3.7. Компенсируют устройством выборки и хранения напряжение разбаланса моста, вызванное его статической асимметрией и температурным дрейфом параметров резисторов в процессе работы.

1.3.8. Переводят устройство выборки и хранения в режим хранения.

1.3.9. Восстанавливают на выходе устройства напряжение, соответствующее напряжению балансировки КН, запоминаемое в соответствии с требованиями п.1.3.5.

1.3.10. Устанавливают напряжение перевозбуждения посредством подключения резистора , устанавливая переключатель в положение 2.

1.3.11. Подают от генератора импульсов на ключ открывающее напряжение, таким образом, устанавливая в точке напряжение, близкое к 0 В. При этом на выходе КН устанавливают напряжение .

1.3.12. Подают от генератора импульсов на ключ запирающий импульс, при этом в точке моста появляется напряжение положительной полярности, что приводит к установлению на выходе КН напряжения .

1.3.13. Измеряют измерителем временных интервалов время задержки включения .

1.3.14. Для измерения времени задержки включения КН при синфазном напряжении отрицательной полярности необходимо поменять полярность импульсов генератора и источника на отрицательную.

Измерение проводят при включении переключателя в положение 2 по пп.1.3.1-1.3.13.

1.3.15. Измерение времени задержки выключения КН при положительной полярности синфазного напряжения проводят аналогично при включении переключателя в положение 2 по пп.1.3.1-1.3.13.

1.3.16. Измерение времени задержки выключения КН при синфазном напряжении отрицательной полярности проводят при включении переключателя в положение 1 и установке отрицательной полярности напряжения источника и напряжения согласно пп.1.3.1-1.3.13.

1.3.17. Измерение времени задержки включения и выключения КН с парафазными выводами проводят при включении переключателя в положение 1 или 2 согласно пп.1.3.1-1.3.16.

1.3.18. Измерение времени задержки включения и выключения КН с парафазными выходами с раздельными стробируемыми логическими выходами проводят для каждого выхода раздельно в соответствии с требованиями п.1.3.17.

1.4. Показатели точности измерения

1.4.1. Погрешность измерения времени задержки включения и выключения измеряемого КН должна находиться в пределах ±10% с установленной вероятностью 0,997.

В технически обоснованных случаях допускается устанавливать погрешность измерения для КН с 20 нс в интервале от ±15 до ±20% с установленной вероятностью 0,997.

1.4.2. Определение показателей точности измерения времени задержки включения и выключения КН приведено в приложении 3.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯ КН ПРИ ВХОДНОМ СИНФАЗНОМ НАПРЯЖЕНИИ, PABHOM 0 В

2.1. Принцип и условия измерения

2.1.1. Метод основан на измерении интервала времени между заданным уровнем отсчета напряжения импульсов , подаваемых на вход КН, и заданным уровнем отсчета выходного напряжения при перепаде напряжения с уровня 100 мВ до уровня 0 В.

Значение выбирают в соответствии с требованиями п.1.1.4.

При значениях , равных 50 мВ или 100 мВ, необходимо установить амплитуду напряжения 300 мВ.

Уровни отсчета устанавливают по п.1.1.5.

2.1.2. Электрический режим и условия измерения должны соответствовать требованиям, установленным в стандартах или ТУ на КН конкретных типов.

2.2. Аппаратура

2.2.1. Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.3.

- КН; , , - источники постоянного напряжения; - генератор импульсов; - устройство выборки и хранения; - измеритель временных интервалов; , - эквиваленты нагрузок; - резисторы; , - переключатели; - неинвертирующий вход КН; - инвертирующий вход КН; - неинвертирующий выход КН; - инвертирующий выход КН

Черт.3

Временные диаграммы напряжения приведены на черт.4.

1 - диаграмма напряжения в точках и ; 2 - диаграмма напряжения в точке ; 3 - диаграмма напряжения в точке

Черт.4

2.2.2. Источник постоянного напряжения формирует напряжение перевозбуждения () в точке .

Значение напряжения источника определяют из условия

. (15)

2.2.3. Генератор импульсов должен формировать перепад напряжения от значения ±100 мВ до 0 В (черт.4) со следующими параметрами:

длительностью спада () не более 0,3;

произведением амплитуды выброса () в вольтах и его длительности () в наносекундах не более ,

где 0,1 - для КН с 20 нс,

0,2 - для КН с 20 нс;

погрешностью установления напряжения 0 В не более 0,1;

временем установления () напряжения 0 В не более 0,25.

2.2.4. Длительность импульса (), формируемого генератором импульсов , должна соответствовать условию

. (16)

2.2.5. Устройство выборки и хранения должно обеспечивать компенсацию напряжения смещения измеряемого КН и хранение напряжения выборки во время измерения с погрешностью в пределах ±1% значения измеряемого КН, при этом изменение напряжения выборки за время или не должно превышать 1% .

2.2.6. Требования к источникам , , эквивалентам нагрузки и , измерителю временных интервалов должны соответствовать требованиям пп.1.2.4; 1.2.10; 1.2.12.

2.2.7. Сопротивление резистора () в омах выбирают из условия

. (17)

Допустимое отклонение сопротивления резистора должно находиться в пределах ±0,5%.

2.2.8. Сопротивление резисторов () и () в омах выбирают из условий

;

, (18)

где - волновое сопротивление кабеля, Ом;

- входное сопротивление КН, Ом.

Допустимое отклонение сопротивления резисторов и должно находиться в пределах ±0,5%.

При отсутствии кабеля, что возможно при расположении генератора импульсов в непосредственной близости от проверяемого КН, значение сопротивлений , выбирают в соответствии с требованиями, установленными в стандартах или ТУ на КН конкретных типов.

2.2.9. Сопротивление резистора () в омах выбирают из условия

, (19)

где - максимальное выходное напряжение устройства выборки и хранения , В;

- максимальное напряжение смещения измеряемого КН, В.

2.3. Подготовка и проведение измерений

2.3.1. Для измерения времени задержки у КН с двумя выходами устанавливают переключатели и в положение 1, а на выходе всех источников напряжения 0 В. При измерении КН с одним выходом переключатель и эквивалент нагрузки из схемы исключаются.

2.3.2. Подключают измеряемый КН к измерительной установке.

2.3.3. Подают напряжение питания от источников и .

2.3.4. Переключатель устанавливают в положение 1, компенсируют устройством выборки и хранения напряжения смещения измеряемого КН, устанавливая на выходе КН заданный уровень выходного напряжения, равный уровню отсчета .

2.3.5. Переводят устройство в режим хранения.

2.3.6. Переводят переключатель в положение 2 и подают на вход КН от источника напряжение отрицательной полярности, что приводит к появлению в точке напряжения .

2.3.7. Подают от генератора импульсов в точку напряжение отрицательной полярности , при этом на выходе КН устанавливается напряжение .

2.3.8. После установления выходного напряжения измеряемого КН подают от генератора импульсов перепад напряжения от к 0 В, приводящий выход КН в состояние .

2.3.9. Измеряют измерителем временных интервалов время задержки включения по черт.4.

2.3.10. При измерении времени задержки КН с логическим выходом (выходами), для которых балансировка невозможна, операции по пп.2.3.4 и 2.3.5 не выполняют.

2.3.11. Измерение времени задержки включения КН с парафазными выходами проводят по пп.2.3.1-2.3.9 отдельно по каждому выходу.

При этом переключатель ставят в положение 1 или 2 соответственно.

2.3.12. Измерение времени задержки выключения КН проводят при положительной полярности напряжения и напряжения в соответствии с требованиями пп.2.3.1-2.3.8.

2.4. Показатели точности измерений

2.4.1. Погрешность измерения времени задержки включения и выключения измеряемого КН должна находиться в пределах ±10% с установленной вероятностью 0,997.

В технически обоснованных случаях допускается устанавливать погрешность измерения для КН с 20 нс в интервале от ±15 до ±20% с установленной вероятностью 0,997.

2.4.2. Определение показателей точности измерения времени задержки включения и выключения КН приведено в приложении 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (рекомендуемое). ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИЗМЕРЕНИЯ В АВТОМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ С ПОВЫШЕННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рекомендуемое

Для достижения повышенной производительности измерения при высокой точности задавания входных сигналов на измеряемом КН по методу 1 (черт.1) целесообразно аппаратурную реализацию проводить в соответствии с электрической структурной схемой, приведенной на черт.5.

- измеряемый КН; - КН; - генератор импульсов; - источники постоянного напряжения; - тактовый генератор; - электронный ключ; - оптронный ключ; - переключатель; - резисторы; - фильтрующий конденсатор; - эквивалент нагрузки; - измеритель временных интервалов; - регистр; - цифроаналоговый преобразователь; , - устройства выборки и хранения; - импульсный выход измерительного моста; - потенциальный выход измерительного моста

Черт.5

Входная часть устройства выборки и хранения содержит компаратор напряжения с подвешенным источником питания , общая шина которого соединена со средней точкой делителя из равных по значению сопротивления резисторов и .

Сигнал на выходе КН, возникающий при рассогласовании моста в точках и , через оптронный ключ поступает на вход регистра , который совместно с тактовым генератором и цифро-аналоговым преобразователем формирует ступенчато-нарастающее напряжение, поступающее через резистор в точку для компенсации асимметрии моста.

Сопротивление резистора меньше сопротивления резистора , поэтому мост предварительно разбалансирован на сопротивление, значение которого несколько превышает возможный разбаланс моста (без учета влияния резисторов и , вызванный отклонением номинальных значений резисторов , их температурным отклонением и т.д.).

Мост балансируется перед каждым циклом измерения подачей команды "Пуск".

Нарастание ступенчатого напряжения приводит к выравниванию потенциалов в точках и перекомпенсацией, определяемой значением младшего разряда цифро-аналогового преобразователя с учетом влияния резистора . При этом компаратор переключается, на выходе фиксируется напряжение, соответствующее статической балансировке моста, сохраняемое при измерении.

Значение резистора () в омах определяют по формуле

, (20)

где - значение максимального выходного напряжения , В;

- максимальное значение напряжения, вызванное дисбалансом моста с учетом всех факторов, В.

Выход регистра , характеризующий его переполнение, происходящее при окончании процесса балансировки моста, подключен к управлению ключей и , что позволяет без задержки автоматически осуществлять цикл измерения параметров компаратора сразу после окончания балансировки моста.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (обязательное). ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯ КН

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

1. Составляющие погрешности измерения

1.1. Погрешность (), вызванную некомпенсированным напряжением смещения измеряемого КН, определяют по формуле

, (21)

где - значение изменения времени задержки КН, вызванное нескомпенсированным напряжением смещения, измеряемого КН, нс;

- минимальное значение задержки КН, измеряемое на установке, нс.

1.2. Погрешность (), вызванную неточностью установки и поддержания напряжения питания измеряемого КН, определяют по формуле

, (22)

где - значение изменения времени задержки КН, вызванное неточностью установки и поддержания напряжения питания измеряемого КН, нс.

1.3. Погрешность (), вызванная отклонением активной и реактивной составляющей полного сопротивления нагрузки от установленного значения, определяют по формуле

, (23)

где - значение изменения времени задержки КН, вызванное отклонением активной и реактивной составляющей полного сопротивления нагрузки от номинального значения с учетом индуктивности и емкости монтажа, нс;

- минимальное время задержки КН, измеряемых на установке, нс.

1.4. Погрешность (), вызванную неточностью установки и поддержания напряжения перевозбуждения измеряемого КН, определяют по формуле

, (24)

где - значение изменения времени задержки КН, вызванное неточностью установки и поддержания измеряемого КН, нс.

1.5. Погрешность (), вызванную влиянием длительности переднего фронта входного напряжения , определяют по формуле

, (25)

где - значение изменения времени задержки КН, вызванное влиянием длительности переднего фронта напряжения , нс.

1.6. Погрешность (), вызванную неточностью установки и поддержания напряжения измеряемого КН, определяют по формуле

, (26)

где - значение изменения времени задержки КН, вызванное влиянием неточности установки и поддержания , нс.

1.7. Погрешность (), вызванную погрешностью измерения временного интервала , определяют по формуле

, (27)

где - относительная погрешность измерения времени измерителем .

1.8. Погрешность (), вызванную разбалансом измерительного моста, определяют по формуле

, (28)*

где * - значение изменения времени задержки КН, вызванное влиянием разбаланса измерительного моста, нс.

________________

* Формула и экспликация к ней соответствуют оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

1.9. Погрешность (), вызванная влиянием амплитуды и длительности выброса импульсов , определяют по формуле

, (29)

где - значение изменения времени задержки КН, вызванное влиянием амплитуды и длительностью выброса импульсов , нс.

2. Погрешность измерения

2.1. Интервал, в котором с установленной вероятностью находится погрешность измерения времени задержки включения и выключения КН по методу 1, определяют по формуле

(30)

где - коэффициент, зависящий от закона распределения погрешности измерений и установленной вероятности . Для нормального закона распределения 1,96 при 0,95;

и - коэффициенты, зависящие от законов распределения частных погрешностей. Для частной погрешности с нормальным законом распределения 1,96, а для частной погрешности с равномерным законом 1,65.

2.2. Интервал, в котором с установленной вероятностью находится погрешность измерения времени задержки включения и выключения КН по методу 2, определяют по формуле

(31)