Устройство для измерения электрических параметров интегральных микросхем

Устройство для измерения электрических параметров интегральных микросхем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Устройство содержит измерительный усилитель 1, блок задания масштабов 2, компаратор 3, первый источник опорного напряжения 4, второй источник опорного напряжения 5, повторитель 6, переключатели 8 и 9, первый резистивный делитель напряжения 10, второй резистивный делитель напряжения 11с соответствующими связями . 2 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 31/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4806559/21 (22) 28.03,90 (46) 15.11,92. Бюл. М 42 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро реле и автоматики (72) Т. А. Холопцев и Н. Д. Чубаров (56) Измерение параметров цифровых интегральных микросхем/под ред, Д, l0. Эйдукаса и Б. В. Орлова, M . 1982, с. 130, рис, 4,4 В.

Авторское свидетельство СССР

М 1504633, кл. G 01 Р 31/28, 1987., >5U „1775691 Al (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ (57) Устройство содержит измерительный усилитель 1, блок задания масштабов 2, компаратор 3, первый источник опорного напряжения 4, второй источник опорного напряжения 5, повторитель 6, переключатели 8 и 9, первый резистивный делитель напряжения 10, второй резистивный делитель напряжения 11 с соответствующими связями. 2 ил, )

Ql о

О з

1775691

Изобретение касается контроля качества и надежности интегральных микросхем (ИМС), электрорадиоэлементов, электронных устройств и блоков и может быть использовано для контроля их статистических параметров и функционального контроля.

Известно устройство задания входных воздействий и измерения при контроле статических параметров ИМС, содержащее повторитель, усилитель мощности, усилитель с масштабными резисторами, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), измерительные резисторы тока и напряжения. Данное

-устройство является по своей сути преобразователем напряжения и тока и предназначено для работы в составе системы, выполненной по так называемой централизованной структуре размещения измерительных ресурсов. В известном устройстве не рационально используются измерительные ресурсы, что приводит к значительным аппаратным затратам, В указанной структуре устройство находится на значительном удалении от контролируемой ИМС. к тому же, может поочередно подключаться к нескольким рабочим местам при помощи релейного коммутатора. Все перечисленное представляет наличие длинных связей (измерительных линий), имеющих в своем составе, как правило, и контакты реле коммутатора. Это, с одной стороны, приводит к увеличению электрической емкости укаэанных связей, а с другой стороны — активного сопротивления. С целью уменьшения влияния перечисленных факторов на точностные характеристики устройства с него введены дополнительные элементы, выполненные на основе. операционных усилителей (ОУ), которые характеризуются таким параметром влияющим на точность работы устройства, как напряжение смещения, Известно, что приведенная ко входу преобразователей напряжения и тока погрешность прямо пропорциональна сумме напряжений смещений входящих в устройство ОУ. В данном устройстве таких ОУ три, Наличие указанных дополнительных элементов обуславливает не только низкую точность измерения устройства, но и его низкую устойчивость за счет повышения чувствительности к высокочастотным воздействиям, неизбежным при контроле ИМС, вызванной расширением полосы пропускания при последовательном включении нескольких ОУ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения электрических параметров интегральных микросхем, которое содержит измерительный усилитель, блок задания масштабов, входом соединенный с выходом измерительного усилителя, выходом — с первым выходом устройства, компаратор, первый вход которого подключен к вы5 ходной клемме первого источника опорного напряжения, а выход связан с вторым выходом устройства, второй источник опорного напряжения, повторитель, блок задания режимов, блок вычитания.

10 Основными недостатками устройства являются, во-первых, большие аппаратные затраты, вызванные нерациональным использованием имеющихся блоков на основе

ОУ, во-вторых, недостаточно высокие точно15 сти измерения и устойчивость, вызванные . наличием блока вычитания в цепи обратной связи (ОС) — источника дополнительных погрешностей и дестабилизирующих факторов в режиме задания тока и измерения

20 напряжения.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение точности измерения при обеспечении устойчивости работы.

25 Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения электрических параметров интегральных микросхем, содержащее измерительный усилитель, блок задания масштабов, входом соединенный с

ЗО выходом измерительного усилителя, выхо, дом — с первым выходом устройства, компаратор, первый вход которого подключен к выходной клемме первого источника опорного напряжения, а выход связан с вторым

35 выходом устройства, второй источник опорного напряжения, повторитель, вход кото.рого связан с выходом блока задания масштабов, блок задания режимов, в него введены первый резистивный делитель на40 пряжения, первый вход которого связан с выходом второго источника опорного напряжения, второй вход через первый переключатель блока задания режимов соединен с выходом повторителя, а выход

45 связан с первым входом измерительного . усилителя, и второй резистивный делитель напряжения, первый. вход которого подключен к общей шине, второй вход связан с выходом измерительного усилителя, а вы50 ход связан с вторым входом компаратора, при этом второй вход измерительного усилителя через второй переключатель блока задания режимов соединен либо со входом повторителя, либо со вторым входом компа55 ратора, Благодаря тому, что в предложенном устройстве к неинвертирующему входу измерительного усилителя подключен выход первого резистивного делителя, в режиме задания тока на вход измерительного усиливый вход которого под1<лючен к общей шине, второй вход связан ". выходом измерительного усилителя 1, а выход связан с вторым входом компаратора 3. при этом второй вход измерительного усилителя 1 через переключатель 9 блока задания режимов 7 соединен либо с входом повторителя

6 либо с вторым входом компаратора 3, Измерительный усилитель 1 представляет собой ОУ, включенный по схеме вычитания напряжений и может быть выполнен на микросхеме К544УД1.

Блок задания масштабов 2 представляет собой магазин образцовых резисторов.

Блок задания рех<имав 7 предназначен для управления переключателями 8 и 9, определяющими режим работы устройства. Компаратор 3 может быть выполнен HB микросхеме К554САЗ, Повторитель 6 может быть выполнен на микросхеме К554УД1.

Устройство работает следующим образом. Входными сигналами устройства являются опорн ые напряжен ия 0»1, Uon2. К выходу "Вых. !" устройства нодключается вывод проверяемой ИМС, с выхода "Вых, tl" снимается информация о взаимком сооТветствии контролируемой величины и зэданного интервала допустимых значений, Устройство работает в трех режимах, Положение перекл очателей блока задания режимов 7 соответствующее каждому режиму работы указано в таблице.

Режим "исходное состояние" соответствует режиму задания напряжения равного нулю на Вых. I, что обеспечивается программной установкой второго источника опорного напря>кения 5 в коль, Так как измерительный усилитель 1 через блок задания масштабов 2 и контакты второго переключателя 9 схвачен отрицательной oGратной связью, то напря>кение на инвертирующем входе измерительного усилителя 1, а значит и на выходе устройства "Бых, 3", поддерживается равным напряжению ка его неиквертирующем входе, то есть, равным нулю.

В режиме задания напряжения и контроля тока входным сигкэла::; иэмер;;тельного усилителя 1 является опорное напря>кение Uolte. Напряжение ка иквертирук>щем входе измерител ька Га усилителя равна выходному капi-я>кен,",ю второго ;сточки <à апсрнага напряжения 5. Выхадкае напрях<ение иэмерителькага усилится, 1 4ы ", гсч этом равно

Овых1 =- Uon q1 + Ro/ 1- и), (1) где 4 — выходное кап ря>кение .ста Ihê;ë опаркага капрях<екия, теля подается разностный сигнал Uopl—

Вых! (B то время, как в прототипе на неинвертирующий вход измерительного усилителя подавался только сигнал U<»)).

Следовательно, на выходе измерительного 5 усилителя выдается сигнал, пропорциональный разности указанных сигналов без использования блока вычитания. В результате обеспечивается рациональное использование измерительног> усилителя и 10 достигается сокращение аппаратных затрат, что позволяет значительно упростить устройство. Данный положительный эффект еще более ощутим при контроле сложных объектов, имеющих большое количество вы- t5 водов и требующих, следовательно, адекватное количество заявляемых устройств.

Кроме того, искл очение блока вычитания позволяет исключить одно из слагаемых, а именно напряжение смещения в 20 формуле, приведенной погрешности преобразователей тока и напряжения, что позволяет увеличить точность измерения.

С другой стороны, наличие в устройстве резистивных делителей вместо блока вычи- 25 тания в цепи обратной связи измерительного усилителя позволяет сузить полосу пропускания и снизить, тем самым, чувствительность к ВЧ воздействиям, кеиэбежным при контроле NMC при последовательном 30 включении нескольких операционных ус«лителей.

В научно-технической и патентной литературе не обнаружены технические решения, содержащие признаки, сходные с 35 признаками, отличающими заявляемое устройство от прототипа, На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — вариант включения устройства в систему контроля 40

ИМ С.

Устройство содержит измерительный усилитель 1, выходом подкиаченный ко входу блока задания масштабов 2, выход которо*o соо Н Н c;åðâûì выходом 45 устройства, компаратор 3, первый вход катарога подключен к выходной клемме первого источника опорного напряжения 4, а выход связан са вторым выходом устройства, второй источник опорного напряжения 50

5, повторитель 6, выход которого подключен ко входу блока задания масштабов 2. Блок задания режимов с перекл ачателями 8 и 9, первый реэистивный делитель напря>кения

10, первый вход которого соединен с источ- 55 ником опорного напряжения 4, второй ега вход связан через переключатель 8 с выходом повторителя 6, э выход связан с первым входам измерительного усилителя 1, второй резистивный делитель напрях<екия 11, перi 775691

Ко — сопротивление образцового резистора блока задания масштабов 2, R n — сап рати вл ение нагрузки.

ПРИЧЕМ Кн = Овых1/! н, ГдЕ I»» — таК НаГрузки, Uвых1 Uоп2 равный Ь =

Ro

В формуле (1) все величины в правой части известны. Величина 0вых1 опРеДелЯется с помощью компаратора 3. Подбирая

ВЕЛИЧИНУ ВЫХОДНОГО НаПРЯжЕНИЯ Uon1 ПЕРваго источника опорного напряжения 4, по. ступающего на вход компаратора 3, можно, используя известные алгоритмы, опредеЛИТЬ ТОЧНОЕ ЗНаЧЕНИЕ НалРЯжЕНИЯ Ов»,»х1, а следовательно, и величину тока нагрузки 1»».

В случае, когда нет необходимости определять точное значение I»», можно ограничиться информацией с наха>кдения величины I»» в заданном интервале (допусковый вид контроля), В режиме задания тока и контроля напряжения при помощи переключателей 8 и

9 формируется схема источника тока с заземленной нагрузкой.

Выходной ток определяется падением напря>кения на образцовом резисторе Ro.

Выходное напряжение измерительного усилителя 1 устанавливается при этом таким, чтобы падение напряжения на образцовом

РезистоРе Rp было Равным Ооп2 и апРеДелЯется из соотношения:

Овых1 = Uon2(1 + Вн/»1о) (2)

Величина тока, задаваемого при этом в нагрузку, равна;

Овых1»-»вых1 Uon2

»н

Ro Ro Гдв 0 вых! = 1н R»» = Upn2/Rp Rn.

Точное измерение величины выходного напряжения измерительного усилителя 1, а значит и величины напря>кения ».>вых» производитс, как и в предыдущем случае, изменение величины напРЯжениЯ Upn1 леРваго источника опорного напряжения 4 па известному алгоритму.

Пример конкретной реализации автоматизированной системы входного контроля ИМС на основе описанного устройства показан на фиг. 2, Контролироваться, мажет одна или несколько ИМС с суммарным количеством выводов не превышающим количества устройств в системе, Все устройства для измерения электрических параметров ИМС одинаковы ло схеме (см. фиг, 1), поэтому возможен одновременный контроль разных типов ИМС в зависимости от потребностей производства.

Работай системы управляет ЭВМ. В начале производится установка исходного состояния, масштаба преобразования (величина Rp) и режим работы. Затем устанавливаются необходимые для контроля конкретного параметра величины Upn1 и

Uo»»2 И ПраИЗВадИтСя СраВНЕНИЕ НалряжЕНИй Ывых1 И Ооп1 ХаРаКтЕРИЗУЮЩИХ СаатВЕтственно реальное и допустимое значение параметра, В случае необходимости, как уже указывалось, изменением. Upn1 r»o известному алгоритму производится точное измерение параметра, Результат сравнения поступает в 3НМ и там сравнива:тся с ажидаемым, В случае нахождения значения лараметра в заданном интервале происходит переход к контролю следующего параметра с предварительной установкой необходимых:масштаба преобразования и режима работы устройства, В случае выхода значе20 ния параметра за пределы заданного интер. вала производится остановка программы испытаний ИМС и выдается сообщение а браке, одновременно с этим фиксируется значение указанного параметра и номер вышение точности измерения и устойчивость работы устройства.

40 Формула изобретения

Устройство для измерения электрических параметров интегральных микросхем, содержащее измерительный усилитель, блок задания масштабов, вход которого соединен с выходам измерительного усилите. ля, а выход — с первым выходам устройства, компаратар, первый вход которого подключен к выходной клемме первого источника опорного напряжения, а выход связан с вто50 рым выходом устройства, второй источник опорного напряжения, повторитель, первый вход которого связан с выходам блока задания масштабов, блок задания режимов, первый и второй реэистивные делители напряжения, при этом первый вывод второго реэистивнага делителя напряжения подключен к общей шине, второй вывод соединен с выходом измерительного усилителя, а третий вывод — с инверсным входам компаратара, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 55 вода неисправной ИМС, соответствующий номеру канала в системе. Значеюле вышедшего за установленные пределы параметра может быть использовано, например, при

30 предьявлении рекламаций изгатовител»а

ИМС; сборе статистических данных и т. д.

В предлагаемом устройстведля измерения электрических параметров интегральных микросхем па сравнению с прототипом

35 сокращены аппаратные затраты, чта позволяет упростить устройства, Кроме того, па сравнени»а с прототипом, достигается павы10

1775691

П р и м е ч а н и е: 0- переключатель в положении, указанном на схеме

1- в противоположном положении.

Составитель Т.Холонцев

Техред М.Моргентал Корректор З,Салко

Редактор Т.Иванова

Заказ 4033 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4i5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 с целью упрощения устройства и повышения точности измерения, выход второго источника опорного напряжения соединен с первым выводом первого резистивного делителя, второй вывод которого подключен к выходу повторителя через первый ключ, а третий вывод соединен с первым входом измерительного усилителя, инверсный вход измерительного усилителя соединен с инверсным входом компаратора и через второй ключ с первым выходом устройства, а

5 входы блока задания режимов подключены к выходам от ЭВМ.