Устройство для автоматизированной функциональной настройки гибридных интегральных микросхем Советский патент 1990 года по МПК G01R31/303 

Изобретение относится к -электро- 1|ике и радиотехнике и может быть использовано при настройке гибридных интегральных микросхем (ГИМС), например избирательных АРС-цепей (фильтров, амплитудных или фазовых Корректоров и т.п.).

Цель изобретения - повышение точ- ости и сокращение времени настрой- йи за счет предварительной регулиров- К|и параметров объекта контроля и Застройки перед коррекцией.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для автомата- $ированной функциональной настройки 1 ттегральных микросхему на фиг, 2 и 4 - фрагменты принципиальной схемы гибридной интегральной схемы и подключенные к ним каналы управления и моделирования настройки.

Устройство для автоматизированной функциональной настройки гибридных интегральных микросхем (фиг.)

10

15521354

буферной памяти соединен с входом цифроаналогов ог о п реоб ра зова теля, выход которого соединен с первым входом двухпозиционного коммутатора 9, второй вход которого соединен с выходом распределителя 13, а выход - с входом преобразователя 10 напряжение - ток с дифференциальным входом, выход которого соединен с вторыми клеммами для подключения объекта контроля, вход буферного каскада 7 соединен с третьими клеммами для подключения объекта контроля, а выход - с вторым входом цифроаналогово- го преобразователя 8, первый вход коммутатора 17 режимов работы соединен с выходом источника 1 входных сигналов, входом эталонного образца

16и первым входом измерителя 15 разности фаз, выход эталонного образца соединен с вторым входом коммутатора

17режимов работы, третий выход которого соединен с первым входом из15

20

30

35

40

Содержит источник 1 входных сигналов, 25 мерителя 14 разности амплитуд, вто- фбъект контроля и настройки - гибрид- йую интегральную микросхему ГИМС 2, Содержащую корректируемые резисторы $, которые, в свою очередь, могут Достоять из двух секций - резисторов 4 и 5 - либо из одного резистора 5, корректор 6, каналы моделиро- йания процесса настройки, каждый из которых включает в себя буферный Каскад 7 с высоким входным сопротив- .|1ением, цифроаналоговый преобразователь (ПАП) 8, двухпозиционный Коммутатор 9 и преобразователь 10 Напряжение - ток (ПНТ) с дифференциальным входом, а также регистр 1 1 буферной памяти, ЭВМ 12, распределитель 13, измерители разности амплитуд 14 и фаз 15, эталонный обра- Яец ГИМС 16 и коммутатор режимов работы устройства 17, выходы ЭВМ 12 соединены с входом источника 1 вход-, ных сигналов и входом корректора 6, Выход которого соединен с первыми Клеммами для подключения объекта 2 Контроля и настройки, измеритель 14 разности амплитуд и измеритель 15 разности фаз своими выходами соединены с входами ЭВМ, вход эталонного образца 16 соединен с выходом ЭВМ 12, а выходы соединены с входами распределителя 13, выход которого соединен с п регистрами 11 буферной памяти по числу каналов управления и моделирования настройки, выход регистра

45

50

55

рой вход которого соединен с четвертыми клеммами для подключения объекта контроля и вторым входом измерителя разности фаз.

Устройство работает следующим обра зом.

По команде управляющей ЭВМ 12 источник 1 входных сигналов поочередно подает на вход настраиваемой ГИМС 2 напряжения с заранее выбранными частотами, на которых цифровые измерители амплитуд 14 и фаз 15 фиксируют уровень выходного сигнала, либо фазовый сдвиг между входом и выходом ГИМС 2 (в режиме настройки без эталонного образца). Полученный таким образом набор отсчетов вводится в ЭВМ 12 где на основе сравнения их с расчетными значениями АЧХ (или ФЧХ) вырабатываются значения правых частей системы уравнений, коэффициенты которых зайанее заложены в память ЭВМ 12. В результате решения системы уравнений ЭВМ 12 вырабатывает коды NJ тре-/ буемых для точной настройки ГИМС значений крутизны преобразования S; ПНТ 10, которые через распределитель 13 поступают в регистр 11 буферной памяти соответствующих каналов моделирования настройки и далее - на цифровые входы ПАП 8, На аналоговые входы ЦАП 8 через буферные каскады 7 с высоким входным сопротивлением поступают напряжения U ; , снимав0

5

0

5 мерителя 14 разности амплитуд, вто-

5

0

5

рой вход которого соединен с четвертыми клеммами для подключения объекта контроля и вторым входом измерителя разности фаз.

Устройство работает следующим обра зом.

По команде управляющей ЭВМ 12 источник 1 входных сигналов поочередно подает на вход настраиваемой ГИМС 2 напряжения с заранее выбранными частотами, на которых цифровые измерители амплитуд 14 и фаз 15 фиксируют уровень выходного сигнала, либо фазовый сдвиг между входом и выходом ГИМС 2 (в режиме настройки без эталонного образца). Полученный таким образом набор отсчетов вводится в ЭВМ 12 где на основе сравнения их с расчетными значениями АЧХ (или ФЧХ) вырабатываются значения правых частей системы уравнений, коэффициенты которых зайанее заложены в память ЭВМ 12. В результате решения системы уравнений ЭВМ 12 вырабатывает коды NJ тре-/ буемых для точной настройки ГИМС значений крутизны преобразования S; ПНТ 10, которые через распределитель 13 поступают в регистр 11 буферной памяти соответствующих каналов моделирования настройки и далее - на цифровые входы ПАП 8, На аналоговые входы ЦАП 8 через буферные каскады 7 с высоким входным сопротивлением поступают напряжения U ; , снимав515

мые с высокоомных по отношению к общей шине выводов резисторов 3, и на выходах ЦАП 8 формируются напряжеиия} пропорциональные произведениям U;-N,;.. В зависимости от знаков требуемой коррекции, вырабатываемых ЭВМ 12 и подаваемых через распределитель 13 на управляющие входы двухпозиционных коммутаторов 9, последние подключа- ют выходные напряжения ШШ 8 к инвертирующим либо неинвертирующим входам ПНТ 10. Выходные токи ПНТ 10, пропорциональные их входным напряжениям U;-N;, подаются в отводы ре- зисторов 3, либо в те же точки, откуда снимаются входные напряжения буферных каскадов 7.

При настройке с помощью эталонного образца 16 процесс моделирования настройки выполняется аналогично, отличие состоит .лишь в том, что цифровые измерители разности амплитуд 14 или фаз 15 подключаются с помощью коммутатора 17 режимов работы таким образом, что измеряют разность амплитуд (или фаз) выходных сигналов настраиваемой ГИМС 2 и эталонного образца 16.

Для точной настройки АЧХ (ФЧХ)

ГИМС 2 одного такого цикла моделирования настройки может оказаться недостаточно, поскольку заложенная в ЭВМ 12 математическая модель (порядок и коэффициенты системы линейных уравнений не может абсолютно точно описывать реальное устройство, поэтому, процесс моделирования настройки повторяется до тех пор, пока не будет достигнута удовлетворительная точ- ность совпадения АЧХ (ФЧХ) ГИМС 2 с расчетной.

Для доказательства работоспособности контура моделирования настройки рассмотрим фиг.2а, где изображен фрагмент принципиальной схемы ГИМС, содержащий подгоняемый резистор R: и подключаемый к нему канал моделирования настройки, условно показанный в виде преобразователя напря- жение - ток с управляемой крутизной преобразования S. Резистор.R ,. однозначно определяющий регулируемый параметр, может быть выполнен в виде двух последовательно включенных сек-

tIf

ций RJ и R:, но может и не иметь средней точки, в этом случае выходной ток ПНТ подается в ту же точку, откуда снимается напряжение, управля

356

ющее этим током. Сопротивление г представляет собой эквивалентное сопротивление других резистивных элементов ГИМС, которые могут быть включены между выводом резистора Rj и общей шиной схемы.

Внешнюю по отношению к подгоняемому резистору пассивную часть ГИМС (имеющую в общем случае комплексный характер проводимости) можно отобразить подключением к более высокоом- ному по отношению к общей шине выводу резистора R эквивалентного сопротивления Z и проводимости У, как показано на фиг.26. Здесь R R:; Re R + r; Ut - напряжение, управляющее величиной выходного тока ПНТ; U,, - эквивалентный источник напряжения, отражающий- наличие в схеме сигналов в режиме функциональной настройки.

При отсутствии ПНТ (или при ) напряжения U2 и U, .связаны соотношением

R Z

U

(О

1

+ Щ +

Y)

где R R,+ R - сопротивление подгоняемого резистора, частично включающее в себя и сопротивление г.

При подключении ПНТ с крутизной преобразования

0

5 0 е

Э

5

U,

R

z

U«

1-SR,4.R(1 + Y)

v2--vz

U

Z l+R(i + Y)

/J

R

(2)

.

где R эффективное сопро- 1 - oiCrt

z тивление подгоняемого резистора.

Таким об разом, независимо от величины Z и Y эффективное сопротивление подгоняемого резистора зависит от параметра S ПНТ и при увеличивается по сравнению с исходньм значением (при S О R R), а при - уменьшается.

В предлагаемом устройстве крутизна S в каждом канале моделирования настройки задается кодом, поступающим на цифровые входы ЦАП из управляющей ЭВМ через распределитель и регистр буферной памяти, а знак S (или фаза выходного тока ПНТ по отношению к фазе управляющего напряже- .

ния) - двухпозиционным коммутатором, переключающим выход 11ДП либо к инвертирующему, либо к неинвертирующему входам ПНТ в зависимости от задаваемого ЭВМ через распределитель состояния управляющего входа коммутатора .

Для подтверждения работоспособности контура моделирования в предлагав- мом устройстве рассмотрим фрагмент принципиальной схемы ГИМС, содержащий резистивный делитель и подключенный к нему канал моделирования настройки, условно показанный на фиг.З в виде ПНТ с управляемой крутизной преобразования S. Пусть коэффициент передачи делителя

U2

-

II,

Ri

R,+ R2

(3)

определяет значение одного из параметров ГИМС. При неточном напылении подгоняемых резисторов Э6 отличается от расчетного значения, а после подключения канала моделирования настройки выражение (3) принимает вид

К

М (1 + SR),

(А)

где S - крутизна преобразования ПНТ. Из соотношения (4) видно, что изменение S в Л

11

пределах от - - до - .

1) вызывает одновременное изменение эе в пределах от 0 до 1 и соответственно регулируемого параметра. После достижения точной настройки всех параметров ГИМС производится коррекция подгоняемых резисторов, причем в рассматриваемом случае для увеличения коэффициента передачи делителя ЭС корректируется R2, а для

35

40

Устройство для автоматизированной функциональной настройки гибридных интегральных микросхем,- содержащее ЭВМ, соединенную с входом источника входных сигналов и входом корректора, выход которого соединен с первыми клеммами для подключения объекта контроля и настройки, измеритель разности амплитуд и измеритель разности фаз, которые своими выходами соединены с входами ЭВМ, эталонный образец, отличающе еся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени настройки гибридных интегральных микросхем, в него введены распределитель, входом соединенный с выходом ЭВМ, а своими выходами соединен с входами n-каналов управления и моделирования настройки объекта контроля, каждый из которых содержит регистр буферной памяти, входом соединенный с выходом распределителя, а выходом с пе выми входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым/ входом двухпозиционного коммутатора, второй вход которого Соеди нен с выходом распределителя, а выход - с входом преобразователя напря жение-ток с дифференциальным входом, выход которого соединен с вторыми клеммами для подключения объекта контроля, буферный каскад, вход которого соединен с третьими клеммами для подключения объекта контроля, а

уменьшения - резистор R,, . Таким обра- 45 выход - с вторым входом цифроанало- зом, достигается 100%-ныи выход год-гового преобразователя, коммутатор

ных ГИМС.

Дополнительньм достоинством рассматриваемого варианта является повышенная по сравнению с предыдущим ус- тойчивость контура моделирования при его практической реализации. Дело в том, что вследствие неидеальности активных элементов, включенных в канал моделирования (буферный каскад, ЦДП, ПНТ), при подключении входа и, выхода этого канала к одному и тому же узлу ГИМС (что может потребоваться в варианте устройства, если под

«

5

0

5

0

5

0

гоняемый резистор не разделен на две секции) в нем возможно возникновение паразитных колебаний; во втором же варианте вход и выход канала моделирования настройки всегда разнесены ,

Формула изобретения

Устройство для автоматизированной функциональной настройки гибридных интегральных микросхем,- содержащее ЭВМ, соединенную с входом источника входных сигналов и входом корректора, выход которого соединен с первыми клеммами для подключения объекта контроля и настройки, измеритель разности амплитуд и измеритель разности фаз, которые своими выходами соединены с входами ЭВМ, эталонный образец, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени настройки гибридных интегральных микросхем, в него введены распределитель, входом соединенный с выходом ЭВМ, а своими выходами соединен с входами n-каналов управления и моделирования настройки объекта контроля, каждый из которых содержит регистр буферной памяти, входом соединенный с выходом распределителя, а выходом с первыми входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым/ входом двухпозиционного коммутатора, второй вход которого Соединен с выходом распределителя, а выход - с входом преобразователя напряжение-ток с дифференциальным входом, выход которого соединен с вторыми клеммами для подключения объекта контроля, буферный каскад, вход которого соединен с третьими клеммами для подключения объекта контроля, а

режимов работы, первый вход которого соединен с выходом источника входных сигналов, входом эталонного образца и первым входом измерителя разности фаз, выход эталонного образца соединен с вторым входом коммутатора режимов работы, третий выход которого соединен с первым входом измерите- ля разности амплитуд, второй вход

которого соединен с четвертыми клеммами для подключения объекта контроля и вторым входом измерителя разности фаз.

ЛИГ

,

и, I

г

пит

Я 5

D

У Л

IR2

Изобретение относится к электронике и может быть использовано при настройке гибридных интегральных микросхем (ГИМС). Цель - повышение точности и сокращение времени настройки за счет предварительной регулировки параметров объекта контроля и настройки перед коррекцией. Она достигается введением в устройство распределителя 13, соединенного с ЭВМ 12 и N-каналами управления и моделирования настройки объекта настройки - ГИМС 2, каждый из которых включает в себя буферный каскад 7 с высоким входным сопротивлением, цифроаналоговый преобразователь 8, двухпозиционный коммутатор 9 и преобразователь 10 напряжение - ток с дифференциальным входом, коммутатора 17 режимов работы. 3 ил.

щ rv/шг

Фиг. 3

Ри&2

#

t

)