Устройство для контроля параметров линейных интегральных схем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, содержащее генератор стимулирующих сигналов, выход которого соединен с зажимом для подключения входа испытуемого объекта и через последовательно соединенные масштабный усилитель , первый регулируемый усилитель , детектор, блок вычитания и уси литель постояннного тока соединен с объединенными управляющими входами первого и второго регулируемых усилителей , второй вход блока вычитания соединен с выходом источника опорного напряжения, выход второго регулируемого усилителя соединен .с входом второго детектора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения коэффициента усиления микросхем во всемдинамическом диапазоне, в него введены управляемый аттенюатор, блок сравнения , генератор импульсов, переключатель и реверсивный счетчик, причем вход аттенюатора соединен с выходом испытуемого объекта, а выход - с входом второго управляемого усилителя, выход генератора импульсов через переключатель соединен с прямым и инверсным счетными входами реверсивного счетчика, кодовые выходы которого соединены с управляющими входами управляемого аттенюатора, выход второго детектора соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом переключателя .

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

З{5)) G 01 R 31/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3244483/18-21 (22) 09. 02. 81 (46) 23.07.83. Бюл.Р 27 (72) Ю.Н. Самарцев (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621.317.79 9(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 325571, кл. G 01 R 31/28, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 777603, кл. G 01 R 31/26, 1979 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЩ .

ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, содержащее генератор стимулирующих сигналов, выход которого соединен с зажимом для подключения входа испытуемого объекта и через последовательно соединенные масштабный усилитель, первый регулируемый усилитель, детектор, блок вычитания и уси1литель постояннного тока соединен с объединенными управляющими входами первого и второго регулируемых усиФ лителей, второй вход блока вычитания соединен с выходом источника опорного напряжения, выход второго регулируемого усилителя соединен,с входом второго детектора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышення точности измерения коэффициента усиления микросхем во всем, динамическом диапазоне, в него введены управляемый аттенюатор, блок сравнения, генератор импульсов, переключатель и реверсивный счетчик, причем вход аттенюатора соединен с выходом испытуемого объекта, а выход - с входом второго управляемого усилителя, выход генератора импульсов через переключатель соединен с прямым и инверснйм счетными входами реверсивного счетчика, кодовые выходы которого соединены с управляющими входами управляемого аттенюатора, выход второго детектора соединен с первым входом блока сравнения, второй вход ф которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с управлякщим входом переключателя.

1030748

Изобретение относится к контроль. но-измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах для контроля и измерения

Параметров линейных схем.

Известно устройство для контроля работоспособности линейных интегральных.микросхем, содержащее гейератор задающих сигналов, соединенный через коммутатор режимов работы с преобразователем аналог-код, блоком iO согласования, вычислитель и блок ,индикации, осуществляющее измерение и контроль параметров микросхем путем разновременного измерения сйгналов на входе и выходе микросхем с 15 последующим вычислением значений параметров в вычислительном блокеЯ

Такое устройство обладает низкой точностью измерения коэффициента усиления микросхемы из-за разнесения во времени измерительных операций, составляю -. их процесс егo вычисления.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство, содержащее генератор сигналов, выход которого соединен с входом испытуемой схемы и через масштабный усилитель, первый регули- руемый усилитель, детектор, блок вычитания и усилитель постоянного тока соединен с объединенными управляющими входами первого и второго регулируемых усилителей, второй вход

rхемы вычитания соединен с выходом источника. опорного напряжения, выхоц второго регулируемого усилителя соединен с входом второго детектора, а вход его — с выходом испытуемой схемы (2).

Недостаток jjcTpoIfc:òâà состоит в том, что точность измерения коэффи- 40 циента усиления испытуемой схемы в таком устройстве низкая из-за влияния на точность преобразования погрешностей нелинейности дет кторов напряжения, работающих в разных точ- 45 ках динамической характеристики.

Целью изобретения является повышение точности измерения коэффициен7 та усиления испытуемых схем во всем динамическом диапазоне. 5О

Цель достигается тем, что в устройство для контроля параметров линейных интегральных схем, содержащее генератор стимулирующих сигналов, выход которого соединен с зажимом для подключения входа испытуемого объекта и через последовательно соединенные масштабный усилитель, первый регулируемый усилитель, детектор, блок вычитания и усилитель пос- Я) тоянного тока соединен с объединенными управляющими входами первого и второго регулируемых усилителей, второй вход блока вычитания соединен с выходом источника опорного напряже- 65 ния, выход второго регулируемого усилителя соединен с входом второго детектора, введены управляемый аттенюа-t тор, блок сравнения, генератор импульсов, переключатель и реверсивный счетчик, причем вход аттенюатора соединен с выходом испытуемого объекта, а выход — с входом управляемого усилителя, выход генератора импульсов через переключатель соединен с прямым и инверсным счетными входами реверсивного счетчика, кодовые выходы которого соединены с управляющими входами управляемого аттенюатора, выход второго детектора сОединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом переключателя.

На фиг, 1 изображена схема предлагаемого устройствами на фиг. 2 структурная схема одного из возможных вариантов выполнения управляемого аттенюатора.

Устройство для контроля параметров микросхемы 1 содержит генератор

2 стимулирующих сигналов испытуемого объекта (микросхемы, масштабный усилитель 3, первый регулируемый усилитель 4, первый детектор 5, блок

6 вычитания, источник 7 напряжения, аттенюатор 8, второй регулируемый усилитель 9, второй детектор 10 блок 11 сравнения, усилитель 12 постоянного чока, переключатель 13, генератор 14 импульсов, реверсивный счетчик 15.

Управляемый аттенюатор состоит из последовательно соединенных ячеек 16 ослабления (фиг. 2), содержащих резисторы 17, реле 18, состоящее из обмотки 19, оцин конец которой заземлен, а другой является одним из управляющих входов аттенюатора 8, двух переключающих элементов 20, причем два неподвижных контакта элементов соединены между собой, два других подключены к двум резисторам 17 Т-образной схемы.

Подви>кные контакты элементов

Представляют собой вход и выход яче-, ек 16 ослабления. Коэффициенты ослабления ячеек 16 соотносятся как веса в двоичном коде. При положении переключающих элементов 20 внизу под воздействием©управляющего кода ячейки 16 ослабления включаются и напряжение, поступающее от микросхемы 1, ослабляется на,величину, соответствующую поступающему управляющему коду.

Динамические характеристики первого 5 и второго 10 детекторов совпадают в точке, соответствующей значению их входного напряжения, равного значению выходного напряжения, Формируемого источником 7 опорного

1030748

При этом 45 х ск = х му ? р г,г+ 9 = ок где kp „,k — коэффициейты усиления масштабного усилителя

3 и первого регулируемого усилителя 4;

А сг<, — погрешность преобразования первого детектора среднеквадратичных значений 5.

При этом kp = ? р = kp. где k - коэффициент усиления втоР99. рого регулируемого усилителя 9.

Вместе с тем, если значение у сигнала на выходе второго детектора

10 не равно значению ze, сигнала ис- 60 точника опорного напряжения, то блок

11 сравнения, в зависимости от знака разности (усгг — z ), установит переключатель 13 в такое состояние, что импульсы с выхода генератора 14 65

50 напряжения. Коэффи циент .Усиле ния масштабного усилителя 3 равен номинальному значению коэффициента усиления испытуемых микросхем и служит для масштабного/преобразования входного напряжения испытуемой микросхемы.

Характеристики управления коэффициентом усиления регулируемых усилителей 4 и 9 совпадают во всем их динамическом диапазоне. При этом погрешность нестабильности коэффициента усиления масштабного усилителя 3 и погрешность от неидентичности харак теристик управления коэффициентом усиления регулируемых усилителей 4 и 9 пренебрежимо малы по сравнению 15 с погрешностью нелинейности харак,теристики преобразования второго детектора 10 н его динамическом диапазоне. . устройство рабсгтает следующим образом.

Испытательный сигнал напряжения синусоидальной формы заданного уровня поступает на вход испытуемой схемы, а также на вход масштабного усилителя 3. Усиленный в k раз входной сигнал (x) микросхемы 1 в виде выходного сигнала у = k-Й микросхемы 1 поступает на управляемый аттенюатор

8. Если значение хск, преобразованное масштабным .усилителем 3, регулируемым усилителем 4, перньгм детектором 5 на первом входе блока вычитания, не равно значению z сигнала на выходе источника опорного напряжения, то сигнал с выхода блока 6 35 вычитания, усиленный и проинвертированный усилителем постоянного тока

12, значение которого пропорционально разности (хсх — го), будет изменять коэффициенты Усиления ?срг„и k>< 40 первого и второго регулируемых усилителей до тех пор, пока не наступит раненство х „ = z б будут поступать соответственно на прямой или инверсный вход счетчика 15. Пусть г уск zî)ò0. Тогда импульсы с генератора 14 через пере— ключатель 13 будут поступать на прямой вход счетчика 15, и код N в нем будет увеличинаться. Соответственно коду N включаются соответствующие ячейки 16 ослабления н аттенюаторе

8, и общий коэффициент ослабления

Ксг-гт его увеличивается до тех пор, пока значение ус ныходного сигнала детектора 10 не превысит значение г выходного сигнала источника опорЬ ных напряжений. После этого блок 11 установит переключатель 13 в состояние, при котором импульсы с генератора 14 будут поступать на инверсный вход счетчика 15 и код N в нем„соответственно, коэффициент ослабления оттаттенюатора 8 будут уменьшаться до тех пор, пока значение у „ не станет меньше значения z и т.д. В результате нескольких чередующихся циклов увеличения и уменьшения коэффициент ослабления аттенюатора 8 становится равныг с точностью до минимального значения коэффициенту ослабления ячейки 16 аттенюатора 8, соответствующей младшему разряду счетчика 15.

При этОм ye = y ° k +<+ age = зр р где у — значение сигнала на выходе микросхемы 1;

k — значение коэффициента ослабления аттенюатора 8 в момент сгтт равенства уск zo < =kp

ЛЯ2 — погр " сть преобразования второго детектора 10 среднеквадратичных значений в момент равенства у = zс,.

При условии идентичности дийамических характе? истик функций преобразований первого 5 и второго 10 детекторов н точках х = у = z

= 9 =Я х ) мз.kð +Й = у kитт kp +.g

При этом значение k „Пкоэффициента ослабления аттенюатора 8 и соответствующий ему код N в счетчике 15 равны

N = k = . = — ?; х km 1 тт у k ло где k — коэффициент усиления испытуе мой микросхемы.

При контроле и измерении коэффи;циента усиления испытуемых микросхем прй других значениях уровня входных сигналов, например, при контроле линейности коэффициента усиления вдоль динамического диапазона уровня входных сигналов, значение испытательного сигнала, подаваемого От генератора 2, устанавливается ранн;у требуемому и н дальнейшем устройстно работает аналогично описанному.

1030748

Таким образом, код, полученный в счетчике, 15 в результате действий устройства, обратно пропорционален коэффициенту усиления испытуемой микросхемы. Значение N может подаваться из счетчика 15 на ЭВМ для преобразования и обработки.

В устройстве второй детектор 10 работает в одной рабочей точке характеристики преобразования при одном значении уровня его входного напряжения, определяемом опорным напряжением г независимо о изменения значения коэффициентов усиления испытуемых микросхем от образца к образцу или при контроле его при изменном уровне входного напряжения и наличии нелинейности коэффициента усиления микросхем в динамическом диапазоне уровней входного напряжения.

Таким образом, на величину кода

N, соответствующего контролируемому коэффициенту усиления испытуемой микросхемы, не влияют погрешности

-нелинейности преобразования детекторов 5 и 10, так как они работают в одной точке, соответствующей значению их выходных напряжений, а также не влияет погрешность формирования опорного напряжения z источО ником 7 опорного напряжения, требования к которому могут быть снижены.

Погрешность, вносимая детекторами в пределах их динамического диапазона

10 (менее 20 дБ};в известных устройствах составляет единицы процента. Погрешность аттенюаторов в диапазоне до 25-45 дБ составляет 0,015-0,02 дБ.

Погрешность от неидентичности харак 5 теристик управления регулируемых усилителей в диапазоне 70- 100 дБ, также как и погрешность нестабильности коэффициентов усиления масштабного усилителя, составляет доли процентов.

Таким образом, точность изменения коэффициента усиления линейных интегральных схем в устройстве увеличивается в 2-3 раза относительно известного устройства.

1030748

Составитель В. Гусев

Техред М. Гергель Корректор Г. Огар

Редактор Н. Лазаренко

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5206/46 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5