Разработка для контроля и определения типа логических интегральных микросхем методом сигнатурного анализа (стр. 3 из 12)
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=256значений 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 одинразряд 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
| Номинальное напряжение питания | 15в |
| Ток потребления | 3 мА |
| Дифференциальная нелинейность | +0.1% |
| Погрешность коэффициента преобразования | +3% |
| Время установления выходного тока | 5 мкс |
| Среднее значение входного тока по цифровым входам | 1 мкА |
| Выходной ток при опорном напряжении 10В | 2 мА |
| Предельные значения опорного напряжения | +17в |
| Предельные значения напряжения питания | 5...17в |
К572ПА1А
Рис.5. ЦАП К572ПА1А (обозначение).
Таблица 2
| 1 | 1-й аналоговый выход |
| 2 | 2-й аналоговый выход |
| 3 | общий |
| 4 | 10-й цифровой вход (старший значащий разряд) |
| 5 | 9-й цифровой вход |
| 6 | 8-й цифровой вход |
| 7 | 7-й цифровой вход |
| 8 | 6-й цифровой вход |
| 9 | 5-й цифровой вход |
| 10 | 4-й цифровой вход |
| 11 | 3-й цифровой вход |
| 12 | 2-й цифровой вход |
| 13 | 1-й цифровой вход (младший значащий разряд) |
| 14 | “+” питания |
| 15 | опорное напряжение |
| 16 | вывод резистора обратной связи |
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
| Uпит., ном., В | 5 |
| U0вых., не более, В | 0.5 |
| U1вых., не менее, В | 2.7 |
| I0вх., не более, мА | -0.4 |
| I1вх., не более, мА | 0.02 |
| Iпот., не более, мА | 28 |
| t1.0зд.р., не более, нс | 30 |
| t0.1зд.р., не более, нс | 30 |
К555ИР27
Рис.6. Регистр К555ИР27 (обозначение).
Таблица 4
| 1 | Вход разрешения параллельной загрузки /PE |
| 2 | Выход данных Q0 |
| 3 | Вход данных Q0 |
| 4 | Вход данных Q1 |
| 5 | Выход данных Q1 |
| 6 | Выход данных Q2 |
| 7 | Вход данных Q2 |
| 8 | Вход данных Q3 |
| 9 | Выход данных Q3 |
| 10 | GND |
| 11 | Синхронный тактовый вход C |
| 12 | Выход данных Q4 |
| 13 | Вход данных Q4 |
| 14 | Вход данных Q5 |
| 15 | Выход данных Q5 |
| 16 | Выход данных Q6 |
| 17 | Вход данных Q6 |
| 18 | Вход данных Q7 |
| 19 | Выход данных Q7 |
| 20 | “+” питания |
Таблица 5
| Режим работы | Вход C | Вход /PE | Вход Dn | Выход Qn |
| Загрузка “1” | | 0 | 1 | 1 |
| Загрузка “0” | | 0 | 0 | 0 |
| Хранение | | 1 | X | Qn’ |
| X | 1 | X | Qn’ |
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
| Uпит., ном., В | 5 |
| U0вых., не более, В | 0.48 |
| U1вых., не менее, В | 2.9 |
| I0вх., не более, мА | -0.36 |
| I1вх., не более, мА | 0.02 |
| Iпот., не более, мА | 10 |
| t1.0зд.р., не более, нс | 41 |
| t0.1зд.р., не более, нс | 27 |
К555ИД7
Рис.7. Дешифратор К555ИД7 (обозначение).
Таблица 7
| 1 | Вход данных A0 |
| 2 | Вход данных A1 |
| 3 | Вход данных A2 |
| 4 | Вход разрешения /E1 |
| 5 | Вход разрешения /E2 |
| 6 | Вход разрешения E3 |
| 7 | Выход данных /7 |
| 8 | GND |
| 9 | Выход данных /6 |
| 10 | Выход данных /5 |
| 11 | Выход данных /4 |
| 12 | Выход данных /3 |
| 13 | Выход данных /2 |
| 14 | Выход данных /1 |
| 15 | Выход данных /0 |
| 16 | “+” питания |
Таблица 8
| Входы | Выходы | ||||||||||||||||||||||||
| /E1 | /E2 | E3 | A0 | A1 | A2 | /0 | /1 | /2 | /3 | /4 | /5 | /6 | /7 | ||||||||||||
| 1 | X | X | X | X | X | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||
| X | 1 | X | X | X | X | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||
| X | X | 0 | X | X | X | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||||||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | ||||||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | ||||||||||||
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 - 32и быстродействием <100мкс. Этим требованиям соответствуют 4 микросхемы К555КП11.