Устройство для контроля параметров линейных интегральных схем Советский патент 1983 года по МПК G01R31/303 

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использоваЕю в измерительных Систем 1Х для контроля и измерения параметров линейных схем. Известно устройство для контроля Ейботоспособности линейных интегра/шных микросхем, содержащее генератор задающих сигналов, соединенны через коммутатор режимов работы q преобразователем аналог-код, согласования, ВЕлчислитель и блок лндикацииг осуществляющее измерение и контроль параметров микросхем пуlieM разновременного измерения сигна лов на входе и выходе микросхем с последующим вычислением значений параметров в вычислительном блоке Г1 Такое устройство обладает низкой точностью 1-1змерения коэффициента ус ления микросхемы из-за разнесения во времени измерительных операций, составляющих процесс его вычисления Наиболее близким по техническому решеншо 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 управ ляющими входами первого и второго регулируемых усилителей, второй вхо схемы вычитания соединен с выходом источника опорного напряжения, выход второго регулируемого усилителя соединен с входом второго детектора а вход его - с выходом испытуемой схемы 2. Недостаток устройства состоит в TQM, что точность измерения коэффициента усиления: испытуемой схемы в таком устройстве низкая из-за влия ния на точность преобразования погрешностей нелинейности детекторов напряжения, работающих в разных точ ках динамической характеристики. Целью изобретения является повышение точности: измерения коэффициен та ус:и.пения испытуемых схем во всем динамическом диапазоне. Цель достигается тем, что в устро ство для контроля параметров линейных интегральных схем, содержах ее генератор стимулирующих сигналов, выход которого соединен с зажимом: для подключения входа испытуемого объекта и через последовательно сое диненные масштабный усилитель, первый регулируердый усилитель, детектор, блок вычитания и усилитель пос тоянного тока соединен с объединенн ми управляющими входами первого и второго регулируемых усилителей, вт рой вход блока вычитания соединен с выходом источника опорного напряжения, выход второго регулируемого усилителя соединен с входом второго детектора, введены управляемый аттенюа-t тор, блок сравнения, генератор импульсов, пе1:)еключатель 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 устройства; 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 б вычитания, источник 7 напряжения, аттенюатор 8, второй регулируемый усилитель 9, второй детектор 10 блок 11 сравнения, усилитель 12 пос- . тоянного тока, 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, один конед которой заземлен, а другой является одним из управляющих входов аттенюатора 8, двух переключающ:их элементов 20, причем два неподвижных кон- , такта элементов соединены между собой, два других подк-гпочены к двум резисторам 17 Т-образной схемы, Подвижные контакты элементов представляют собой вход и выход яче-. ек 16 ослабления. Коэффициенты ос лабления 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, $opNrapyeMoro источником 7 опорного

напряжения. КоэФфициент.усиления масштабного усилителя 3 равен номинальному значению коэффициента усиления испытуемых микросхем и служит для масштабного/преобразования входного напряжения испытуемоймикросхемы. 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 характеристик управления коэффициентом усиления регулируемых усилителей 4 и 9 пренебрежимо малы по сравнению с погрешностью нелинейности харак.теристики преобразования второго детектора 10 в его динамическом диапазоне.

Устройство работает следующим образом.

Испытательный сигнал напряжения синусовдальной формы заданного уровня поступает на нход испытуемой схемы, а также на вход масштабного усилителя 3. Усиленный в k раз входной сигнал (х) микросхемы 1 в виде выходного сигнала у микросхемы 1 поступает на управляемый аттенюатор 8. Если значение , преобразованное масштабным ; усилителем 3, регулируемым усилителем 4, первом детектором 5 на первом входе блока вычитания, не равно значению ZQ сигнала на выходе источника опорного напряжения, то сигнал с выхода блока б вычитания, усиленный и проинвертированный усилителем постоянного тока 12, значение которого пропорционально разности . 2о), будет изменять коэффициенты усиления первого и второго регулируеглых усилителей до тех пор, пока не наступит равенство к а

При этом

ск .f Of где kpy. Ддд« - коэффициенты усиления масштабного усилителя 3 и первого регулируемого усилителя 4; погрешность преобразов.ания первого детектора среднеквадра тичных значений 5.

При этом kpvp kp.2. где kpx .- коэффициент усиления второго регулируемого усилителя 9.

Вместе с тем, если значение ур„ сигнала на выходе второго детектора

10не равно значению Zj, сигнала источника опорного напряжения, то блок

11сравнения, в зависимости от знака разности (уск - ZQ), установит переключатель 13 в такое состояние, что импульсы с выхода генератора 14

будут поступать соответственно па прямой или инверсный вход счетчика 15. Пусть (У(., - . Тогда импульсы с генератора 14 через пе зеключатель 13 будут поступать на прямой вход счетчика 15, и код N в нем будет увеличиваться. Соответственно коду N включаются соответствующие ячейки 16 ослабления в аттенюаторе 8, и общий коэффициент ослабления

0 kq-fj его увеличивается до тех пор, пока значение у выходного сигнала детектора 10 не превысит значение z выходного сигнала источника опорных напряжений. После этого блок 11

5 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 ослабле 5ия

0 Й атузттенюатора 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 равным с точностью до минимального значения коэффициенту ослабления ячейки 16 аттенюатора 8, соответствующей младшему разряДу

0 счетчика 15.

При этом y- orfVyzt Р где у - значение сигнала на выходе

микросхемы 1;

k - значение коэффициента ослабс ления аттенюатора 8 в момент равенства , kp kp ; Ь л - погрешность преобразования , второго детектора 10 среднеквадратичных значений в момент равенства у - о При условии идентичности динамических xapaKTejiHCTHK функций преобразований первого 5 и второго 10 детекторов в точках х у z,

;9-| Лдй дд, ;, 5 .x-k.kp +дд у. +g.

При этом значение kg. коэффициента ослабления аттенюатора 8 и соответствующий ему код N в. счетчике 15 равны

° .. -fА:

k v

;где k - коэффициент усиления испытуемой микросхемы.

55 При контроле и измерении коэффи:циен а усиления испытуемых микросхем при других значениях уровня входных сигналов, нaпpи / ep, при контроле линейности коэффициента усиления

60 вдоль динамического, диапазона уровня входных сигналов, значение испытательного сигнала, подаваемого от генератора 2, устанавливается равн;:. требуемому/ и в дальнейшем устройство

55 работает аналогично описанному.

Таким образом, код, полученный в .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 z независимо о изменения значения коэффициентов усиления испытуемых микросхем от образцак 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 напр$юкений, а

также не влияет п.огрешн.ость формирования опорного напряжения ZQ источником 7 опорного напряжения, требования к которому могут быть снижены. Погрешность, вносимая детекторами в пределах их динамического диапазона (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 характеристик управления регyлиpye iыx усилителей в диапазоне 70-1-00 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 5 известного устройства.

сЫ-Н

18

2

WJf

О

n

Y

16

lom/S

J6

fS

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 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 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 .