Предлагаемое устройство отнюдь не сложно для повторения даже радиолюбителями средней квалификации. Возможности проверки комбинационных и последовательностных микросхем не ограничены имеющейся библиотекой: прибор способен "обучиться" алгоритму испытаний новых микросхем по одному действующему экземпляру.
Разработанный прибор позволяет проверять цифровые микросхемы ТТЛ, ТТЛШ и КМОП в корпусах DIP с 14-ю или 16-ю выводами. Его работой управляет персональная ЭВМ, в результате чего удалось значительно упростить прибор и обеспечить комфортность при его эксплуатации "на высшем уровне". Удобство работы в основном зависит от программного обеспечения.
С помощью этого прибора возможна проверка микросхем серий К155, К555, КР1533, КР531, К176, К561, КР1561. Обмен тестовой информацией с компьютером осуществляется через параллельный порт LPT. Длительность элементарного теста — 250 мкс, максимальное время проверки сложных микросхем — не более 2 с. Все временные интервалы соответствуют IBM-совместимому компьютеру с процессором AMD486DX4, работающим на тактовой частоте 120 МГц в операционной системе MS-DOS 6.22.
Ток, потребляемый прибором при напряжении питания 5В, — 90 мА (кроме тока, потребляемого тестируемой микросхемой).
Весь процесс тестирования микросхем можно разделить на следующие этапы, выполняемые компьютером последовательно во времени:
подача напряжения питания на тестируемую микросхему;
временная задержка (ожидание окончания переходных процессов);
серия элементарных тестов;
выключение питания микросхемы;
вывод результата тестирования на монитор компьютера.
В элементарном тесте выполняется следующая последовательность операций:
подача на входы тестируемой микросхемы логических сигналов из таблицы, находящейся в памяти ЭВМ;
считывание с выходов микросхемы логических уровней и сравнение их с табличными.
Принципиальная схема прибора представлена на рисунке 1.
 Рис.1.
Перед подачей питания на испытываемую микросхему программными средствами производится предварительная запись в регистры DD5, DD6 логических единиц (высоких уровней), что предотвращает возможную порчу микросхемы из-за замыкания ее активных выходов через прямосмещенные диоды (VD1—VD14) и выходы регистров с низким логическим уровнем.
Подача напряжения питания на тестируемую микросхему осуществляется установкой уровня лог.0 на входе "ВКЛ.". При этом выходные регистры DD5, DD6 переходят из высокоимпедансного состояния в активное. На выводы питания панелек ХТ1, ХТ2 подается напряжение +5В через реле К1, что индицируется контрольным светодиодом HL2. Далее компьютер автоматически выполняет несколько элементарных тестов, в каждый из которых входит следующая последовательность операций.
В регистры DD1—DD4 последовательно записывается 14-битовое слово: сначала на линию "ВХОД" подается старший, 13-й бит этого слова, и короткий импульс высокого уровня на входе синхронизации "СИНХ. ВХ." фиксирует этот бит. Затем подается 12-й бит, синхросигнал фиксирует его, и так далее до нулевого бита.
После окончания этого процесса записи в регистрах DD1—DD4 хранится только что переданное 14-битовое слово. В регистре DD4 содержатся его старшие биты, в DD1 — младшие. Подавая на вход "РЕГ ЗАП." импульс высокого уровня, мы переписываем это слово в параллельные регистры DD5, DD6, с выходов которых сигнал поступает на выводы тестируемой микросхемы. Цепочки R1VD1—R14VD14 играют роль предохранителей: они защищают выходы тестируемой микросхемы от замыкания через выходы регистров DD5, DD6.
Представим, что, например, на выводе 2 (выход 0) DD5 присутствует лог. 0, передаваемый через диод VD1 на вход тестируемой микросхемы. При лог. 1 на выходе DD5 диод VD1 закрыт, и через резистор R1 на вход микросхемы поступает лог. 1. В этом случае цепочка никак не проявляет себя.
Если же указанный вывод подключен к выходу тестируемой микросхемы, то в триггер регистра просто необходимо записать лог. 1, при этом диод VD1 предотвращает короткое замыкание через выход регистра DD5 на шину питания, и резистор R1 создаст небольшую нагрузку выхода тестируемой микросхемы.
Как видим, цепочки R1VD1 — R14VD14 предотвращают конфликт между выходами тестируемой микросхемы и выходами регистров DD5, DD6. После того, как на входы тестируемой микросхемы подана информация, можно выяснить текущее состояние выходов микросхемы.
Для этого уровнем лог. 1 по входу "ПАР./ПОСЛ." приставки регистры DD8 —DD11 переключаем в режим параллельной записи информации со входов D0—D3, и, подав через вход "СИНХ. ВЫХ." короткий импульс высокого уровня на их входы синхронизации, записываем в них логические уровни на всех выводах тестируемой микросхемы (кроме двух выводов питания).
Чтобы передать эту информацию о состоянии микросхемы в компьютер, необходимо подать лог. 0 на вход "ПАР./ПОСЛ.". При этом регистры DD8 —DD11 соединяются в последовательную цепочку через выходы их старших триггеров и входы J и К. Далее с выхода тестера "ВЫХ." циклически считываются 14 бит о состоянии выводов с синхронизацией процесса по входу "СИНХ. ВЫХ.".
Далее программное обеспечение анализирует полученные данные, сравнивая их с табличными значениями из библиотеки микросхем. Если бит соответствует входу тестируемой микросхемы, в нем должно быть то же, что записано через один из регистров DD5, DD6 на этот вход. Если это выход, логический уровень на нем зависит от типа микросхемы, ее логической функции и текущего состояния. После окончания тестов подачей лог. 1 на вход тестера "ВКЛ." снимается напряжение питания и микросхему можно вынимать из панели.
Конструкциия и детали.
В авторском варианте прибор выполнен на макетной плате размерами 78x184 мм; соединения выполнены одножильным проводом в пластмассовой изоляции. Плата установлена в корпус из фольгированного стеклотекстолита, пропаянный изнутри по швам. На верхней, широкой стороне этого корпуса установлены панельки-адаптеры для тестируемых микросхем и два светодиодных индикатора.
В приборе все микросхемы ТТЛ (DD5—DD7) вполне заменяемы аналогичными из серий К155, К555, КР531, КР1533. В качестве регистров DD5, DD6 можно использовать и микросхемы ИР22 из указанных серий без изменения нумерации выводов.
Все резисторы — МЛТ-0,125. Диоды VD1—VD15 малогабаритные кремниевые (КД522, КД503 с любыми буквенными индексами и др.). Светодиоды HL1, HL2 любые, желательно разного цвета. Конденсаторы С1—С4 оксидные, например К50-20, К50-35. Блокировочные конденсаторы С5—С10 — любые керамические, лучше малогабаритные. Реле К1 — типа РЭС-15 (паспорт РС4.591.002).
Для данного прибора автором было создано программное обеспечение на языке программирования Borland C++ версия 3.1. В обеспечение входят два исполняемых файла — "chiptest.exe" -собственно программа для тестирования микросхем на приборе, "tlmaker.exe" — вспомогательная программа, позволяющая расширять библиотеку тестируемых типов микросхем. Еще помимо исполняемых файлов в директории "PROGRAMS" в распространяемом архиве расположены несколько файлов с расширениями ".mos" и ".ttl". Эти файлы составляют библиотеку тестируемых микросхем. Имя файла соответствует типу тестируемой микросхемы в латинском алфавите (например, для "ЛАЗ" - имя файла "Ia3"), а расширение — ее технологии (ТТЛ - ".ttl", транзисторно - транзисторная логика; ".mos" — МОП, металл—окисел — полупроводник). В каждом таком файле содержится таблица состояния выходов микросхемы для различных сигналов на входах и некоторая дополнительная информация.
Теперь о дополнительных возможностях прибора. Как уже было сказано выше, он способен проверять работоспособность микросхем комбинационной (логические элементы И, НЕ, И-НЕ и др.) и последовательностной (триггеры, регистры, счетчики и др.) логики в корпусах со стандартным расположением выводов питания. Легко догадаться, что этим прибором можно снять информацию и с ПЗУ в таком корпусе или использовать его в качестве многоканального логического пробника с памятью. Соответствующие программы автором не написаны, но можно модифицировать уже имеющуюся программу для тестирования микросхем в любую из них. На это потребуется меньше времени, чем на создание программы "с нуля", так как можно использовать уже готовые функции из этих программ, только нужно тщательно продумать алгоритм.
Например, для программы многоканального пробника нужно переключить все выходные регистры в единичное состояние, отправив с компьютера на приставку слово из единиц (0XFF), и потом постоянно считывать логические уровни на контактах панели, которые подключены к тем или иным участкам исследуемого устройства, и выводить значения сигналов на экран. Чтобы программа стала читать содержимое ПЗУ, нужно всего лишь в основной процедуре вывода—ввода—сравнения сделать такие изменения, чтобы никакого сравнения ни с чем не производилось, а принятые от прибора значения состояния выводов ПЗУ выводились программой в файл или на экран.
Скачать программы для тестирования микросхем вместе с их исходными текстами.
А. Скворцов
Материал подготовил А. Кищин (UA9XJK).
|
