Устройство для измерения параметров микросхем Советский патент 1991 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к разработке контрольно-измерительной аппаратуры для измерения параметров микросхем супергетеродинного приемника, может быть использовано при серийном производстве в составе автоматизированной системы контроля и является усовершенствованием изобретения по авт.св. Р 105789J.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей дополнительного измерения новых параметров объекта контроля н повышение точности измерения за счет возможности стабилизации входных уровней задаваемых воздействий при исключении разброса входных параметров объекта контроля.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генераторы низкой 1 и несущей 2 частоты,амплитудный модулятор 3. первый аттенюатор 4, контактный блок 5, измеряемую микросхему 6, генератор 7 опорной частоты, перзый усилитель-ограничитель 8, первый делитель 9 частоты, первый фазовый детектор 10, второй делитель 11 частоты, второй усилитель-ограничитель 12, переключатель 13, первый интегратор 14, усилитель 15 постоянного тока, элемент 16 электронной перестройки гетеродина, смеситель 17, первый фильтр 18 низкой частоты, согласующий усилитель 19, измеритель 20 переменного напряжения, регулируемый усилитель 21, измеритель 22 коэффициента гармоник,детектор 23 действующего значения напряжения, первый элемент 24 сравнения, второй интегратор 25, усилитель 26 постоянного тока, источник 27 опорного напряжения, третий делитель , 28 частоты, второй фазовый детектор

29, второй фильтр 30 низкой частоты, сумматор 31, генератор 32, управля- емый напряжением, делитель 33 с программируемым коэффициентом деления, третий усилитель-ограничитель 34, третий фильтр 35 низкой частоты, каскад 36 с регулируемым коэффициентом передачи, усилитель 37 высокой частоты, второй аттенюатор 38, каскад 39 с регулируемым коэффициентом передачи, коммутатор 40, усилитель 41 мощности, детектор 42, третий интегратор 43, второй элемент 44 сравнения.

Генератор 1 низкой частоты подключен к одному из входов амплитудного модулятора 3 и аттенюатору 38. Генератор 2 несущей частоты соединен с вторым входом амплитудного модулятора 3, выход которого через каскад 39 с регулируемым коэффициентом передачи, коммутатор 40, усилитель 41 мощности, аттенюатор 4 соединен с зажимом контактного блока 5, соответствующему входу измеряемой микросхемы 6. Зажим контактного блока 5, соответствующий выходу низкой частоты микросхемы, соединен с измерителем 20 переменного напряжения и входом регулируемого усилителя 21, выход которого одновременно соединен с измерителен 22 коэффициента гармоник и входом детектора 23 действующего значения напряжения, выход которого со- динен с одним из входов элемента ,24 сравнения, выход которого через интегратор 25 и усилитель 26 постоянного тока соединен с управляющим входом регулируемого усилителя 21. Опорный вход элемента 24 соединен с источником 27 опорного напряжения и опорным входом элемента 44 сравнения, другой вход которого через детектор 42 соединен с выходом усилителя 41 мощности и входом аттенюатора 4. Выход элемента 44 через интегратор 43 одновременно присоединен к входам управления каскадами 39 и 36. Выход каскада 36 соединен через усилитель 37 высокой частоты с комтгутатором 40, а его вход - с выходом фильтра 35 низкой частоты, вход которого подсоединен к выходу генератора 32.управляемого напряжением, и входу усилителя-ограничителя 34 выход которого соединен через делитель 33 частоты с одним из входов

10

15

20

25

622858л

фазового детектора 29, выход которого через фильтр 30 низкой частоты и сумматор 31 соединен с входом генератора 32, управляемого напряжением, второй вход сумматора 31 соединен с выходом аттенюатора 38. Второй вход фазового детектора 29 соединен с выходом делителя 28 частоты,вход которого присоединен к выходу усилителя-ограничителя 8 и входу делителя 9 частоты, выход которого соединен с одним из входов фазового детектора 10, другой вход которого соединен через делитель 11 частоты, усилитель-ограничитель 12, подвижный контакт переключателя 13 с зажимом контактного блока 5, соответствующим выходу усилителя промежуточной частоты измеряемой микросхемы 6. Выход гетеродина измеряемой микросхемы через соответствуюдай контакт блока 5 соединен через согласующий усилитель 19 с входом смесителя 17, к другому входу которого присоединены генератор 7 опорной частоты и вход усилителя-ограничителя 8. Выход фазового детектора 10 через интегратор 14, усилитель 15 постоянного тока и элемент 16 электронной перестройки гетеродина присоединен к соответствующему выходу микросхемы через контактный блок 5. Выход смесителя 17 через фильтр 18 низкой частоты подключен к нормально открытому контакту переключателя 13.

Работа осуществляется в двух режимах: измерение параметров микросхемы в режиме амплитудно-модулиро- ванных колебаний (АМ-режим); измерение параметров микросхемы в режиме частотно-модулированных колебаний (ЧМ-режим).

АМ-режим соответствует приему средних волн (СВ) и контролируется при входном воздействии частотой 1 МГц.

ЧМ-режим соответствует приему ультракоротких волн (УКВ) и в связи с тем, что ряд микросхем применяется в этом режиме с внешним преобразователем частоты, он соответствует преобразованию промежуточной частотно- модулированной частоты в низкочастотные колебания.

Выбор режима работы устройства осуществляется внешним воздействием на коммутатор 40 и блок 5, содержащий все навесные элементы, необходимые для работы микросхемы в заданном режиме работы, в том числе резонанс30

35

40

45

50

55

5 . ные контуры, настроенные на заданные промежуточные частоты.

Рассмотрим работу при измерении параметров в режиме амплитудно-мо- дулированных колебаний.

В измеряемой микросхеме используются следующие узлы: гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты,детектор, усилитель низкой частоты.

Генераторы несущей 2 и низкой 1 частоты при помощи амплитудного модулятора 3 формируют амплитудно-мо- дулированные колебания

U,(t) - UMSin 2fiF4 t l + + (Cos 2tot)

где п - глубина модуляции;

Uц - амплитуда напряжения несущей частоты; Ft - частота колебаний несущей

частоты генератора 2; Q - частота модулирующих колебаний генератора 1. Этот сигнал поступает через каскад 39, коммутатор 40 и усилитель 41 мощности на вход аттенюатора 4 и детектора 42, на выходе которого действует напряжение

и а, - мок,,,

К

4(

К

42

где коэффициент передачи регулируемого каскада 39; К - коэффициент передачи коммутатора 40, К4С 1; К 4, - коэффициент передачи усилителя 41 мощности; 42 коэффициент преобразования

переменного напряжения в постоянное с детектором 42. Выходное напряжение детектора 42 сравнивается с опорным значением напряжения источника 27 при помощи элемента 44 сравнения, разность их усиливается и интегрируется интегратором 43 и воздействует на каскад 39 с целью уменьшения ошибки рассогласования, т.е. к аттенюатору 4 подведено напряжение, равное U4( Uj(t)

K,,(U3o - Uen).K4tLK4.

Зто напряжение с помощью аттенюатора 4 проводится к входу микросхемы, т.е.

2858

Уг кл

5

где К4 - коэффициент ослабления аттенюатора 4.

Таким образом, формируется входной сигнал в режиме амплнтудно-моду- лированных колебаний.

Гетеродин измеряемой микросхемы вырабатывает напряжение частотой РГ, которое смешивается смесителем микросхемы и преобразуется в напряжение промежуточной частоты F,,., равной

5 разности частот Рги F. Из-за разброса параметров измеряемых микросхем необходимо осуществить автоматическую настройку микросхемы на режим измерений. Это осуществляется пу0 тем подстройки частоты гетеродина в зависимости от величины Fr - F, сводя ее к заданной величине Fn« 465 кГц.

В зависимости от положения переключателя 13, подстройка схемы осуще5 ствляется двумя способами: первый основан на выделении промежуточной частоты по выходу микросхемы,второй - на выделении промежуточной частоты при помощи смесителя 17 и фильтра

0 18 низкой частоты. Во втором случае возможности расширены, так как можно проводить анализ полосы пропускания приемника путем измерения частоты генератора 2 несущей частоты.

В том и другом случае напряжение промежуточной частоты поступает через усилитель-ограничитель 12, делитель 11 частоты на вход фазового детектора Ю, на другой вход которо0 г° поступает сигнал с генератора 7 опорной частоты через первый делитель 9 частоты и усилитель-ограничитель 8.

В установившемся режиме имеем

-LL

к.

lSL

44

Ср ,

где F - частота сигнала генерато- Ра 7;

К, К„ - коэффициент деления делителей частоты 9 и 11; FC- - частота фазового детектирования детектора 10. Напряжение с выхода фазового детектора 10 через интегратор 14 и усилитель 15 постоянного тока управляет режимом работы элемента 16 электронной перестройки гетеродина,вклю

ценного в цепь гетеродина микросхемы 6 через контактный блок 5. Таким образом осуществляется стабилизация промежуточной частоты при изменении частоты входного сигнала, либо смене образцов микросхемы в процессе измерения.

Выходной уровень микросхемы по низкой частоте измеряется измерителем 20 переменного напряжения и через регулируемый усилитель 21 подается на вход измерителя 22 коэффициента гармоник.

Регулируемый усилитель 21 совмест- но с детектором 23 действующего значения напряжения, элементом 24 сравнения, интегратором 25, усилителем 26 постоянного тока, подключенным к управляющему входу регулируемого усилителя 21 , и источник 27 опорного напряжения осуществляют поддержание постоянным уровнем напряжения на входе измерителя 22 гармоник независимо от выходного уровня микросхемы, кото- рын может изменяться от образца к образцу.

Таким образом, в АМ-режиме, изменяя глубину модуляции (выходной уровень напряжения генератора 1 низкой частоты), можно измерить выходные напряжения при заданных глубине модуляции и величинах входного воздействия (аттенюатор 4), коэффициент гармоник при заданных уровнях входного сигнала и глубине модуляции, а также отношение сигнал-шум.

Измерение осуществляется при глубине модуляции, равной нулю (измерение шумового напряжения), и затем при заданной глубине модуляции.

Изменяя Амплитуду напряжения, подводимого к сумматору 31 при помощи аттенюатора 38, можно изменять девиацию частоты частотно-модулированного сигнала. Изменяя коэффициент деления делителя 33, можно изменять центральную частоту сигнала. Измерение коэффициента гармоник осуществляется при входном ЧМ-снгнале с заданными параметрами измерителем 22. Измерение выходных напряжений при различной модуляции осуществляется измерителем 20 (вольтметром).

Измерение отношения сигнал-шум в ЧМ-режиме осуществляется в три этапа измерение выходного напряжения вольтметром 20 при заданных параметрах входного сигнала (); измерение

выходного напряжения вольтметром 20 при отсутствии ЧМ-модуляции (Ugfl);

zo UM

нахождение отношения N 20 lg

0

0

5 5

0

5

0

5

0

5

Введение цепи поддержания стабильного уровня напряжения на входе (блоки 37, 36, 40, 41, 42, 44 и 43) приводит к повышению точности,а создание задающего ЧМ-генератора с стабилизацией центральной частоты сигнала (блоки 7, 8, 28, 29, 33, 34, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 38 и 1) расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров микросхем по авт.св. Р 1057893, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерения параметров микросхем супергетеродинного приемника, в него введены второй аттенюатор, третий усилитель-ограничитель, третий делитель частоты, третий интегратор,второй н третий фильтры низкой частоты, второй элемент сравнения, сумматор, генератор, управляемый напряжением, делитель с программируемым коэффициентом деления, первый и второй каскады с регулируемым коэффициентом передачи, усилитель высокой частоты, коммутатор, усилитель мощности, детектор, вход которого подключен к выходу усилителя мощности и входу первого аттенюатора, а его выход - к первому входу второго элемента сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения,выход второго элемента сравнения через третий интегратор подключен к управляющим входам первого и второго каскадов с регулируемым коэффициентом передачи, выход первого каскада с регулируемым коэффициентом передачи подключен через усилитель высокой частоты к первому входу коюг/татора, второй вход которого подключен к выходу второго каскада с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого подключен к выходу амплитудного модулятора, выход комггутатора соединен с входом усилителя мощности, вход третьего делителя частоты подключен к выходу

первого усилителя-ограничителя и входу первого делителя частоты, выход третьего делителя частоты подклю- чен к первому входу второго фазового детектора, выход которого подключен через второй фильтр низкой частоты к первому входу сумматора,выход которого через генератор, управляемый напряжением, подключен к входам третьего фильтра низкой частоты и третьего усилителя-ограничителя,выход которого через делитель с про

граммируемым коэффициентом деления подключен к второму входу второго фазового детектора, выход третьего фильтра низкой частоты подключен к первому входу первого каскада с регулируемым коэффициентом передачи, причем вход второго аттенюатора подключен к выходу генератора низкой частоты и входу амплитудного модулятора, а его выход - к второму входу сумматора.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике н может быть использовано для измерения параметров микросхем супергетеродинного приемника, в частности в составе автоматизированной системы контроля. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет возможности измерения новых параметров объекта контроля в частотно-модулированном режиме и повышение точности измерения за счет возможности стабилизации входных уровнен задаваемых воздействий. 1 ил.