專利名稱：數(shù)字集成電路測試儀器及測試探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種集成電路的測試儀器和測試探頭，其基本工作原理是利用充分顯示數(shù)字集成電路的邏輯狀態(tài)圖來觀察了解其真值表，從而判斷該集成電路的功能是否正常。
一個數(shù)字集成電路的全部邏輯狀態(tài)圖的集合就是它的真值表，通過數(shù)字集成電路的邏輯狀態(tài)圖，來判斷該電路功能是否正常是一種形象、直觀、簡單，可靠的方法，它是以被測板上每個數(shù)字集成電路(IC)為對象的故障診斷法。這種診斷法與以被測系統(tǒng)或被測板為對象的診斷法相比具有很多優(yōu)點。后者常常需要有完好的系統(tǒng)或印制板做對比測量，或要求在故障出現(xiàn)前進行全面測量，并把正常值記錄存儲下來作為對照，或者需要對系統(tǒng)進行全面激勵，根據(jù)儀器癥狀進行分析追蹤，維修者必須知道整個系統(tǒng)的工作原理、信號流程、信息流、特征值、故障診斷樹……等，但這些要求往往難以滿足。而前者只要求操作者了解每個IC應具備的功能即元件的真值表即可，這種方法可以體現(xiàn)數(shù)據(jù)域測試必須具備的多路性、同時性、非周期性，目前有不少測試方案基于這種方法，例如中國專利90214599.1，88211155.8，88211707.6，美國專利4348636、3670245，日本專利平2－205779等。
然而，上述各種方案，都存在缺點及不足，從而大大限制了這種方法的應用，概括起來有以下幾點1.用LED發(fā)光二極管來表示各路狀態(tài)，是一種非常直觀、經(jīng)濟、簡單的方法，然而由于人的視覺的暫留效應，當閃光頻率超過十幾Hz時，發(fā)光管就成為連續(xù)發(fā)光，無法分辨，即使低到幾個Hz的閃光頻率也很難準確判斷各路之間的邏輯關(guān)系是否符合真值表。因而大大限制了在動態(tài)運行條件下的在線測試。有的方案則只能以掃描方式逐個測得邏輯狀態(tài)，不能體現(xiàn)各路狀態(tài)之間的同時性。
2.以上所舉的可以反映邏輯狀態(tài)圖的方案中，每路信號只有高低兩個狀態(tài)，而不能反映中間狀態(tài)(或高阻態(tài)、懸空態(tài))。由于三態(tài)測試的重要性，迄經(jīng)有一些方案企圖解決這個問題，例如美國格魯曼航天公司的中國專利88101319A“三態(tài)電路測試器”，87108371A“具有三態(tài)電路檢驗能力的計算機輔助探針”以及88214422.7，89202124.1，90209542.0，89214668等中國專利和日本專利JP88－237735，昭58－117468，還有市場產(chǎn)品(美)HP545A，(日)UT1000等Logic Probe邏輯探頭。都程度不同地具有三態(tài)電平的測試能力。但共同的缺點是只能單結(jié)點測試，而不能多點同時測出IC的三態(tài)邏輯狀態(tài)圖，體現(xiàn)不出數(shù)據(jù)域測試多路性同時性的要求，也不能據(jù)以判斷各腳狀態(tài)的邏輯關(guān)系是否正確，其用途只能局限在靜態(tài)測試的圈子里。
其次，這些方案還分別存在三態(tài)電平規(guī)定不合理；三態(tài)門限不明確，有較寬的模糊區(qū)；TTL電平與CMOS電平范圍沒有區(qū)分；或只適用于＋5V供電電平，而不能用于各種高于＋5V的CMOS電路等缺點。
3.根據(jù)真值表對數(shù)字IC的功能進行判斷，必須對被測IC的各種可能狀態(tài)進行充分觀察。理論分析表明，一個數(shù)字集成電路可能具有的邏輯狀態(tài)數(shù)等于2n個，其中n為該IC的輸入端數(shù)。只觀察個別狀態(tài)是不足以判斷IC的好壞的。在線測試時，由于電路間的互相連結(jié)，一個節(jié)點往往既是下一級的輸入端又是上一級的輸出端，如果只是用普通的高、低電平或脈沖電路來驅(qū)動，往往會出現(xiàn)驅(qū)不動或燒毀被測電路的問題。必須用強迫驅(qū)動的方法，迫使被測電路進入一個又一個新狀態(tài)。迄今為止有多種邏輯脈沖筆，能夠?qū)崿F(xiàn)某種程度的單節(jié)點強迫驅(qū)動，如中國專利89202124.1，90214599.1，日本專利平2－218973，但卻不能實現(xiàn)多節(jié)點同時雙向多重強迫驅(qū)動，使被測IC進入測試所需的任意工作狀態(tài)。
在數(shù)字集成電路的在線測試方法中，邏輯比較法是一種成熟的常用方法。這種方法在許多產(chǎn)品和專利中被采用，例如(美)HP10529A邏輯比較器，美國專利3882386，中國專利88211155.8，但是這種方法，目前還存在如下問題①任何數(shù)字IC通常都具有多個邏輯狀態(tài)，只對個別狀態(tài)進行比較是不足以說明被測IC好壞的?，F(xiàn)有的邏輯比較器既不能對邏輯狀態(tài)進行觀察，更不能使狀態(tài)發(fā)生改變，所以其比較結(jié)果是在什么狀態(tài)下作出的，對于操作者來說，完全是盲目的，片面的，被動的。②現(xiàn)有邏輯比較器只能進行高低兩種邏輯電平的比較，而把中間電平也作為高電平對待，當被測IC出現(xiàn)了不應出現(xiàn)的中間電平時，就分辨不出來。
針對現(xiàn)有技術(shù)的弊端與缺陷，本實用新型的目的在于設(shè)計一種，在即使不清楚儀器的全部技術(shù)資料，也不使用配套維修電路板的情況下，也可對智能儀器、電子計算機、數(shù)字儀表等進行故障分析診斷的通用維修檢測設(shè)備，它可通過觀察被測集成電路(IC)的邏輯狀態(tài)圖將故障定位到元件級，本實用新型具有如下特殊功能1.本實用新型可直觀地對數(shù)字集成電路各管腳的邏輯狀態(tài)，進行實時多點三態(tài)顯示，不僅可顯示高、低兩種電平工作狀態(tài)，而且可以顯示處于高低兩種狀態(tài)之間的中間狀態(tài)，以利于正確反映具有三態(tài)電平的集成電路的正常邏輯狀態(tài)，并能發(fā)現(xiàn)電平變得不正常的性能下降的集成電路。
2.為了顯示被測集成電路的全部真值表，必須迫使被測集成電路進入一個又一個新的邏輯狀態(tài)，本實用新型首次提出并采用了多點同時雙向雙重強迫驅(qū)動技術(shù)，成功地解決了數(shù)字集成電路的強迫驅(qū)動問題。
3.為了準確判斷動態(tài)運行情況下不斷變化的每一個瞬時邏輯狀態(tài)圖，本實用新型設(shè)計有三態(tài)邏輯狀態(tài)圖的瞬時鎖定裝置，使操作者能夠通過一幅幅靜止的邏輯狀態(tài)圖，來準確判斷每一個瞬時的邏輯關(guān)系。
4.當使用本實用新型對故障儀器及各種數(shù)字集成電路進行故障檢測和狀態(tài)監(jiān)控時，還可以通過本實用新型中的邏輯狀態(tài)比較電路，使被測集成電路與參考集成電路進行直觀比較，來判斷被測電路的功能是否正常。
5.本實用新型還實現(xiàn)了在線測試和離線測試的兼容，以擴大儀器的適用范圍。
本實用新型中的測試儀，可由被測IC測試夾(6)、強迫驅(qū)動電路(1)、邏輯狀態(tài)判別及選通電路(2)和三態(tài)顯示及瞬態(tài)鎖定電路(3)構(gòu)成。強迫驅(qū)動電路(1)可以同時提供正負寬窄脈沖，以及不同頻率的方波和高、低電平的驅(qū)動信號，加到被測IC的輸入端，使被測IC進入所需要的工作狀態(tài)。被測IC的全部管腳狀態(tài)即各路(多節(jié)點)信號進入邏輯狀態(tài)判別及選通電路(2)，(2)的輸出信號則進入三態(tài)顯示及瞬態(tài)鎖定電路(3)，對三態(tài)電平進行實時監(jiān)控并顯示出來。顯示的邏輯狀態(tài)圖可隨時被瞬態(tài)鎖定鈕(11)鎖定進行“定格”觀察，從而使動態(tài)運行的每個狀態(tài)能隨時被捕捉到。操作者從所觀察到的邏輯狀態(tài)圖，對照該器件的真值表，就可以判斷該器件的功能是否正常，從而實現(xiàn)了元件級的故障檢測。另外，為了使觀察到的被測IC的邏輯狀態(tài)圖時能同時與標準的IC的邏輯狀態(tài)圖進行比較，本實用新型還可包括邏輯比較控制電路(4)，出錯指示電路(5)和參考IC插座(7)。在進行邏輯狀態(tài)監(jiān)控的同時進行邏輯比較，被測IC及參考IC的各對應輸入腳彼此兩兩相連，以保證二者的輸入狀態(tài)保持相同，各路輸出信號則被成對地送入邏輯比較和控制電路(4)進行邏輯比較，(4)的比較結(jié)果則進入出錯指示電路(5)直觀地顯示出來。由于兩個IC為同一型號，所以其輸出信號亦應相同，一旦兩個輸出信號不同，則說明被測IC是壞器件，兩者的差異立即被比較電路(22)發(fā)現(xiàn)，發(fā)出誤差信號，并通過出錯指示電路(5)，指出發(fā)生錯誤的管腳號。
以下結(jié)合實施例來詳細描述本實用新型。


圖1.儀器的原理圖圖2.儀器的強迫驅(qū)動電路原理圖圖3.儀器的邏輯狀態(tài)監(jiān)控及鎖定電路原理圖圖4.強迫驅(qū)動電路的一種實施方案圖5.強迫驅(qū)動脈沖信號的幾種組合方式圖6.邏輯比較電路的一種實施方案圖7.邏輯狀態(tài)監(jiān)控電路的一種實施方案圖8.本儀器用于離線測試時的原理圖圖9.本儀器的瞬變顯示探頭原理圖圖10.瞬變顯示探頭中邊緣展寬及顯示部分的實施例圖11.本儀器整機聯(lián)接的電路框圖為了迫使被測集成電路進入一個又一個新的邏輯狀態(tài)，從而觀察其在新狀態(tài)中邏輯功能的情況，需要對被測IC的多個輸入端根據(jù)電路翻轉(zhuǎn)的需要加入正脈沖或負脈沖，在這些正負脈沖同時起作用的瞬間，迫使被測IC依要求進入一個新狀態(tài)。然而在數(shù)字集成電路中，有一些輸入控制端(如片選，使能，工作模式，方向……等)上的控制信號，必須先于另一些輸入端(如時鐘、數(shù)據(jù)、觸發(fā)……等)加入并持續(xù)一段時間，在持續(xù)期內(nèi)，在后一種輸入端上加入觸發(fā)或時鐘信號，才能迫使電路狀態(tài)按需要翻轉(zhuǎn)，即此強迫觸發(fā)脈沖應是寬脈沖內(nèi)嵌入窄脈沖的“脈沖套”方式。
圖2即是實現(xiàn)這種強迫驅(qū)動方案的原理圖，它是由觸發(fā)驅(qū)動開關(guān)(16)及觸發(fā)源電路(17)構(gòu)成，(17)則由觸發(fā)控制(31)，延時(32)，窄脈沖控制(33)，寬脈沖控制(34)，正負脈沖驅(qū)動(35)，以及消顫電路(28)，振蕩電路(29)，分頻電路(30)，高低電平電路(36)等構(gòu)成。(31)的輸入狀態(tài)可通過(16)控制，可以選擇單次手動及連續(xù)自動兩種驅(qū)動方式。(31)產(chǎn)生兩路脈沖輸出信號，一路經(jīng)(32)延時后，進入(33)產(chǎn)生窄脈沖信號，另一路進入(34)產(chǎn)生寬脈沖信號，這樣就保證了窄脈沖信號是在寬脈沖信號先行作用時在其持續(xù)期間，才被加入IC，形成“脈沖套”。上述的寬窄脈沖信號再分別進入(35)，產(chǎn)生大功率的正負脈沖驅(qū)動信號。(17)中的高低電平電路(36)可以產(chǎn)生帶保護的高電平和帶保護的低電平。(29)既可向(31)提供連續(xù)觸發(fā)脈沖，又可單獨作為方波源輸出，(29)還可經(jīng)(30)形成二分頻方波源。以上幾種觸發(fā)信號，加上(35)產(chǎn)生的寬窄不同的正負觸發(fā)脈沖，一共構(gòu)成了八種觸發(fā)源。它們可以單獨使用，也可以組合成多種驅(qū)動方式供在線測試和離線測試時，使被測IC進入任意需要狀態(tài)。
圖5.示出了脈沖套的幾種波形組合方式。
圖4.是圖2的一種實施方案，其中U1、U2、U3、U9，可選用4049，U4用4013。U5、U6、U7、U8用4528，T1用TIP127，T2用TIP122。
由觸發(fā)驅(qū)動開關(guān)(16)和U1、R1、R2、C1構(gòu)成消顫電路(28)，(16)的一端經(jīng)R1接電源正端，另一端經(jīng)R2和C1并聯(lián)電路接地并接到U1的輸入端。U5、U6、U7、U8是四個單穩(wěn)態(tài)電路，在各自的定時控制端有各自的RC定時電路R3C3、R4C4、R5C5、R6C6。U5作為觸發(fā)控制電路(31)產(chǎn)生兩路信號，正脈沖送到U6(34)產(chǎn)生寬脈沖控制信號，再進入由U9、R7、T1、T2、R9、C7、R8、C8構(gòu)成的正負脈沖驅(qū)動電路(35)，其中緩沖器U9與T1、T2的基極之間接有基極限流電阻R7，T1的發(fā)射極經(jīng)R9接電源正端，并經(jīng)C7接地，T2的發(fā)射極直接到地，R8，C8并聯(lián)電路接在T1、T2的集電極和輸出端之間。(31)所產(chǎn)生的另一路信號，負脈沖送到U7(32)產(chǎn)生負向延遲脈沖，再用延遲脈沖的后沿去觸發(fā)U8(33)，從而實現(xiàn)了延時，U8產(chǎn)生正負窄脈沖控制信號，再經(jīng)過(35)就得到需要的強迫驅(qū)動信號。
U2、U3、R10、C2組成非門振蕩器(29)，所產(chǎn)生的方波可提供給(31)作連續(xù)觸發(fā)脈沖，又可經(jīng)U4組成的二分頻電路產(chǎn)生二分頻方波輸出。高低電平電路由R11與R12構(gòu)成，R11的一端接電源正端，在其另一端可得到帶保護的高電平，R12的一端接地，在其另一端可得到帶保護的低電平。
圖3是邏輯狀態(tài)判別及選通電路(2)及三態(tài)顯示及瞬態(tài)鎖定電路(3)的構(gòu)成原理圖。(2)由輸入電路(14)，TTL及CMOS電平轉(zhuǎn)換(18)標準電平設(shè)置(19)及三態(tài)電平判別(8)構(gòu)成。被測IC的各路信號經(jīng)(14)后在(80中與來自(18)(19)的上下門限電平相比較，判別的結(jié)果立即啟動后級的實時三態(tài)電平監(jiān)視電路(9)，顯示出被測IC的邏輯狀態(tài)圖。(18)可根據(jù)TTL，CMOS電路的不同要求選擇不同的標準電平作為(8)的門限電平。(3)由(9)及瞬態(tài)鎖定鈕(11)構(gòu)成。來自(14)的每一路輸入信號都可在(8)和(9)中產(chǎn)生兩路數(shù)字信號，啟動(11)后可對兩路數(shù)字信號進行三態(tài)雙路鎖定。
圖7是圖3的一種實施方案，邏輯狀態(tài)判別及選通電路(2)和三態(tài)顯示和瞬態(tài)鎖定電路(3)是由多路組成，圖中只表示了一個單路信號的電路圖，類似的結(jié)構(gòu)可擴展到n路信號(如16路、20路、40路、64路等)。多路的數(shù)目n與被測IC的管腳數(shù)相等，n個三態(tài)顯示共同組成被測IC的邏輯狀態(tài)圖，并可由瞬態(tài)鎖定按鈕(11)同時鎖定。
圖中，輸入信號經(jīng)R1、R2、D1、D2組成的輸入電路(14)后，加到由雙比較器構(gòu)成的窗口電路，即三態(tài)電平判別電路(8)。輸入電路的作用是既能正確傳送高低電平又給懸空腳(高阻態(tài))規(guī)定了一個中間電平，同時還可使每一通路保持足夠高的輸入阻抗，D1及D2可防止輸入電平超過供電范圍。窗口電路的上下門限電平由R3、R4、R5、R6、R7構(gòu)成的精密分壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，考慮到故障檢測的需要通過雙刀雙擲開關(guān)，可把上下門限電平按輸入電平的需要，分別定在對于TTL電路為2.0V和0.8V，對于CMOS電路為VS×0.7和VS×0.3，其中VS為被測電路的工作電平；也可按輸出電平的需要分別定在TTL電路2.4V和0.4V，CMOS電路VS×0.8和VS×0.2V。
圖中的窗口電路，可采用具有上拉電阻R8的集電極開路門比較器(例如LM393及其類似型號)，輸入電路(14)，比較器和標準電平設(shè)置(19)用被測電路的工作電平供電，上拉電阻用機內(nèi)＋5V電平供電，因此可以實現(xiàn)工作電平的轉(zhuǎn)換，使本實用新型可以適用于多種電平的CMOS電路的測試需要。
輸入信號電平與上下門限電平相比較的結(jié)果，存在高、中、低三種不同的狀態(tài)，對應地在窗口電路的兩個輸出端分別產(chǎn)生高低、低低、低高三種輸出狀態(tài)，后面的透明D鎖存器(可選用74373)，即實時三態(tài)電平監(jiān)視(9)，能及時驅(qū)動雙色發(fā)光二極管做出紅、滅、綠三種狀態(tài)，表示高、中、低三種電平。電阻R9上端接正電源是為了使鎖定端(LA-TCH)保持高電平，從而使D鎖存器保持透明狀態(tài)以及時反映輸入信號的狀態(tài)。但當瞬態(tài)鎖定鈕(11)按下時，鎖定端電平變低，D鎖存器的兩個輸出信號亦同時受到鎖定，從而實現(xiàn)了三態(tài)瞬時鎖定。
圖6是邏輯比較電路的一種實施方案電路圖，其原理圖見圖11的下半部分。
由圖中可知，被測IC與參考IC通過多路選擇開關(guān)(20)，把彼此的輸入端相互連結(jié)，輸出端斷開。兩個IC的對應管腳信號，經(jīng)輸入電路(10)(由若干個4049構(gòu)成)，被數(shù)據(jù)選擇器(可選用74151)成對地選出，然后由異或門(可選用7486)比較器逐對進行比較。兩路數(shù)據(jù)選擇器由來自計數(shù)器(可用74393)的兩路完全相同的信號進行選通，當比較器檢測出兩路信號有差異時，異或門輸出變高，觸發(fā)后級的掃描控制電路(23)。(23)由兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(可選用74123)和一個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(可選用4011)組成，當?shù)谝粋€單穩(wěn)態(tài)受到來自比較器的觸發(fā)后，輸出一個負脈沖并經(jīng)過雙穩(wěn)態(tài)電路使振蕩器(24)(可用4011)停振。從而使計數(shù)值停止在發(fā)生差異的管腳號上。這個計數(shù)值同時驅(qū)動出錯指示電路(5)，使對應的發(fā)光二極管D發(fā)光，指示出錯位置，(5)由譯碼器(74138)和發(fā)光二極管D構(gòu)成，D的個數(shù)n與被測IC的管腳數(shù)n一一對應。當需要繼續(xù)進行邏輯比較時，按下比較啟動按鈕(12)，觸發(fā)另一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使產(chǎn)生一個負脈沖，并經(jīng)過雙穩(wěn)態(tài)電路使振蕩器(24)恢復振蕩，計數(shù)器(25)重新計數(shù)，數(shù)據(jù)選擇器繼續(xù)被選通信號選通，使比較工作繼續(xù)進行。
圖8是本儀器用于離線測試時的原理圖。
離線測試時使用參考IC插座(7)作為被測IC的插座，被測IC的各路信號經(jīng)輸入電路(10)，通過全部處于連通狀態(tài)的多路選擇開關(guān)(20)進入邏輯狀態(tài)判別和選通電路(2)和三態(tài)顯示及瞬態(tài)鎖定電路(3)。其操作方法可參考以下步驟將被測IC插入(7)中→把(20)全部置于連通狀態(tài)→此時(2)，(3)被自動接通→在被測IC的相應管腳上接上電源和地線→在被測IC的輸入端加上強迫驅(qū)動電路(1)的激勵信號→在(3)的實時三態(tài)電平監(jiān)視(9)上觀察顯示出的邏輯狀態(tài)圖，根據(jù)真值表判斷其響應是否符合要求，并從而判斷其功能是否正常。
強迫驅(qū)動電路在進行強迫驅(qū)動時，必須有足夠的強度才能驅(qū)動，但又要防止功耗太大損壞被測器件，所以必須對驅(qū)動總能量進行嚴格限制，即對作用時間進行限制。但這樣一來又產(chǎn)生了對窄脈沖的觀察的新問題。為了解決在輸出端觀察窄脈沖的瞬態(tài)響應問題，本實用新型又專門設(shè)計了對瞬變現(xiàn)象具有展寬效應的邏輯探頭。它可配合本儀器使用作為儀器的一個附件。
圖9顯示了這種瞬變顯示探頭的原理，它由輸入電路(40)，三態(tài)判別電路(41)，三態(tài)顯示電路(42)，邊緣展寬電路(43)及瞬態(tài)顯示電路(44)構(gòu)成。(40)，(41)，(42)順序連結(jié)，其功能作用與輸入電路(14)，邏輯狀態(tài)判別及選通電路(2)，實時三態(tài)電平監(jiān)視電路(9)相同或相似，具體實施方案可參照圖7，這里不再贅述。三態(tài)判別電路(41)的一部份輸入信號，進入邊緣展寬電路(43)，它可靈敏地檢測出電路中存在的上跳變或下跳變信號，并將跳變信號形成的窄脈沖展寬為可以明顯觀察的寬脈沖，經(jīng)展寬后的脈沖信號，則啟動瞬態(tài)顯示電路(44)顯示出來。在三態(tài)顯示電路(42)中當顯示出被測單節(jié)點一直處于高電平時，檢測到的瞬變信號是負脈沖，反之當該節(jié)點一直處于低電平時，檢測到的是正脈沖。(44)的顯示方式可以采用通常的各種顯示手段，如光顯示、聲顯示等。也可利用記憶裝置保留下來。
圖10給出了邊緣展寬(43)和瞬態(tài)顯示(44)的一種實施例。其中U1U2、U3構(gòu)成的邊緣檢測器，可使輸入信號經(jīng)U1、U2延遲后與原始信號一同加入異或門U3的兩輸入端，當輸入信號發(fā)生跳變時就表現(xiàn)出了差異，在U3的輸出端產(chǎn)生正脈沖，U4、R1、C1構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可將U3輸出的窄脈沖信號展寬，其脈沖寬度與時間常數(shù)R1、C1有關(guān)。由于本實施例從方便觀察的目的出發(fā)，采用了聲光顯示電路，所以需將展寬后的脈沖變成既能看到又能聽到的電信號，U5、U6、R2、R3、C2構(gòu)成振蕩器，U4產(chǎn)生的寬脈沖可使振蕩器發(fā)出音頻振蕩，其振蕩頻率由R3C2決定，R4、發(fā)光二極管LED、U7、壓電揚聲器SP則構(gòu)成聲光顯示電路，可將音頻振蕩變成聲光顯示信號，在本實施例中U1、U2、U7可采用4049，U4可用4528，U3可用4070，U5、U6可用4011。
由于本實用新型是針對單個集成塊進行多節(jié)點同時測試，并能實時顯示三態(tài)邏輯狀態(tài)圖，操作者不必考慮系統(tǒng)的其余部分是否能夠運行，只需知道每個集成電路的真值表即可進行元件級的故障診斷。這種診斷結(jié)果除能正確反映具有三態(tài)電平的集成電路的正常邏輯狀態(tài)外，還能發(fā)現(xiàn)電平變得不正常的性能下降的集成電路。本實用新型由于可將邏輯狀態(tài)的觀察由動態(tài)擴展為一幅幅靜態(tài)，因而操作者可以準確判斷電路的每一個瞬時邏輯關(guān)系。本實用新型將狀態(tài)監(jiān)控功能與邏輯比較功能集中在同一儀器內(nèi)之后，就可以在對邏輯狀態(tài)圖進行監(jiān)視和控制驅(qū)動時，自動進行邏輯比較，從而避免人眼觀察的不足，防止錯誤的遺漏及誤判；在進行邏輯比較時同時觀察邏輯狀態(tài)圖，就使得不再是盲目的個別比較，而是清楚的可信的全面比較。即兩種功能不是簡單的疊加關(guān)系，而是使兩者自身的功能都得到了增強。本實用新型由于其結(jié)構(gòu)上的特點實現(xiàn)了一機多用，既可對數(shù)字集成電路進行在線測試又可進行離線測試。還可以在強迫驅(qū)動時，觀察到不易分辨的窄脈沖響應信號。一部儀器就可以解決數(shù)字集成電路功能測試的全部需要，極大地方便了智能化儀器及設(shè)備的維修人員及檢測人員。本實用新型有可能成為維修及檢測人員的必備通用檢測工具進入市場。將為技術(shù)進步及市場繁榮做出積極的貢獻。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字集成電路測試儀，包括被測IC夾(6)，其特征在于還包括強迫驅(qū)動電路(1)，邏輯狀態(tài)判別及選通電路(2)和三態(tài)顯示及瞬態(tài)鎖定電路(3)，強迫驅(qū)動電路(1)的輸出信號可加到被測IC的輸入端，被測IC的各路信號進入邏輯狀態(tài)判別及選通電路(2)，(2)的輸出信號則進入三態(tài)顯示及瞬態(tài)鎖定電路(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于還可包括邏輯比較控制電路(4)，出錯指示電路(5)和參考IC插座(7)，在邏輯狀態(tài)監(jiān)控的同時進行邏輯狀態(tài)比較，被測IC及參考IC的各對應輸入腳彼此兩兩相連，各路輸出信號則被成對地送入邏輯比較和控制電路(4)成對比較，(4)的比較結(jié)果則進入出錯指示電路(5)。
3.如權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于所述的強迫驅(qū)動電路(1)中的觸發(fā)源電路(17)可由觸發(fā)控制電路(31)，延時電路(32)，窄脈沖控制電路(33)，寬脈沖控制電路(34)及正負脈沖驅(qū)動電路(35)構(gòu)成，觸發(fā)控制電路(31)的輸入狀態(tài)可通過觸發(fā)驅(qū)動開關(guān)(16)控制，(31)的一路輸出信號經(jīng)延時電路(32)進入窄脈沖控制電路(33)，另一路輸出信號則進入寬脈沖控制電路(34)，上述兩路脈沖控制輸出信號可分別進入能輸出強迫驅(qū)動信號的正負脈沖驅(qū)動電路(35)。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的測試儀，其特征在于強迫驅(qū)動電路(1)的輸出信號可采用在寬脈沖內(nèi)嵌入窄脈沖的“脈沖套”形式。
5.如權(quán)利要求3所述的測試儀，其特征在于所述的正負脈沖驅(qū)動電路(35)是由驅(qū)動器(U9)，與PNP管T1，NPN管T2以及R7、R9、C7構(gòu)成，T1及T2的基極電阻R7與U9相接，在集電極與輸出端之間還可接入并聯(lián)電路R8、C8，T1的發(fā)射極經(jīng)R9接電源正端并經(jīng)C7接地。T2的發(fā)射極則可直接接地。
6.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的測試儀，其特征在于所述的強迫驅(qū)動電路具有正負寬脈沖，正負窄脈沖，方波源，二分頻方波源，帶保護高電平，帶保護低電平等觸發(fā)驅(qū)動方式，它們可以單獨使用，也可根據(jù)測試需要進行組合使用。
7.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的測試儀，其特征在于所述的邏輯狀態(tài)判別及選通電路(2)可由輸入電路(14)，三態(tài)電平判別(8)，TTL、CMOS電平轉(zhuǎn)換(18)，標準電平設(shè)置(19)等電路構(gòu)成，被測IC的各路信號經(jīng)輸入電路(14)后在三態(tài)電平判別(8)中與來自TTL、CMOS電平轉(zhuǎn)換(18)和標準電平設(shè)置(19)的上下門限電平相比較，判別的邏輯狀態(tài)結(jié)果可立即啟動后級的實時三態(tài)電平監(jiān)示電路(9)。
8.如權(quán)利要求(7)所述的測試儀，其特征在于所述的三態(tài)電平判別電路(8)可采用具有上拉電阻的集電極開路門比較器，上拉電阻可由機內(nèi)正電平供電，所述的輸入電路(14)，三態(tài)電平判別電路(8)，標準電平設(shè)置(19)則出被測IC的工作電平供電。
9.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的測試儀，其特征在于強迫驅(qū)動電路(1)可由被測IC的工作電平供電。
10.如權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于三態(tài)顯示及瞬態(tài)鎖定電路(3)可由實時三態(tài)電平監(jiān)視電路(9)及瞬態(tài)鎖定鈕(11)構(gòu)成，進入邏輯狀態(tài)判別及選通電路(2)的每一路信號都可在實時三態(tài)電平監(jiān)視電路(9)的輸入端形成兩路數(shù)字信號，啟動瞬態(tài)鎖定鈕(11)后可對兩路數(shù)字信號同時進行雙路鎖定。
11.如權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于所述的邏輯狀態(tài)判別及選通電路(2)及三態(tài)顯示及瞬態(tài)鎖定電路(3)是由多路組成，多路的數(shù)目n等于被測IC的管腳數(shù)，n個三態(tài)顯示共同組成被測IC的邏輯狀態(tài)圖，邏輯狀態(tài)圖可由瞬態(tài)鎖定按鈕(11)同時鎖定。
12.可用于權(quán)利要求1所述的測試儀的測試探頭，包括輸入電路(40)及瞬態(tài)顯示電路(44)，其特征在于還包括了三態(tài)判別電路(41)，三態(tài)顯示電路(42)，及邊緣展寬電路(43)，其中，輸入電路(40)，三態(tài)判別電路(41)及三態(tài)顯示電路(42)可順序級連。三態(tài)判別電路(41)的一部分輸入信號進入能將窄脈沖信號展寬的邊緣展寬電路(43)，經(jīng)展寬的脈沖信號響應可進入瞬態(tài)顯示電路(44)中顯示出來。
13.如權(quán)利要求12所述的測試探頭，其特征在于所述的瞬態(tài)顯示電路(44)的顯示裝置可采用聲光結(jié)合指示方式，也可單獨用聲或光或其它方式顯示。
專利摘要一種利用數(shù)字集成電路的邏輯狀態(tài)圖和真值表來觀察判斷其功能的在線、離線測試方法和測試儀器，邏輯狀態(tài)圖是三態(tài)實時顯示的，可測TTL和各種電源電壓的CMOS電路，可以對動態(tài)運行的電路實行瞬態(tài)鎖定，還能對被測IC進行多點同時雙向多重強迫驅(qū)動，有八種觸發(fā)驅(qū)動信號，可實現(xiàn)多種組合，使被測IC進入任意工作狀態(tài)。又能用同型號的IC進行邏輯比較，同時進行邏輯狀態(tài)的觀察和驅(qū)動，還能進行三態(tài)離線測試。附有能觀察瞬變現(xiàn)象聲光顯示的邏輯探頭。
文檔編號G01R31/28GK2147548SQ9222027
公開日1993年11月24日 申請日期1992年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月15日
發(fā)明者陳孝一, 余元忠 申請人:四川大學