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)