Устройство для контроля параметров линейных интегральных микросхем

Устройство для контроля параметров линейных интегральных микросхем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

1

1 - - -,.... . . - ° ° .. * ". у с !

I иис итуттт,-,, 10. H. Самарцев и В. В. Волохин

Киевский ордена Ленина политехнический им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНЫХ

ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля и измерения параметров линейных интегральных микросхем на различных эта5 пах их производства.

Известно устройство для контроля параметров линейных интегральных микросхем, содержащее генератор испытательных сигналов, преобразователь сигналов, блок сравнения (1 J.

Однакое известное устройство характеризуется ограниченными функциональными возможностями, так как не обеспечивает измерения и контроля полного набора параметров, характеризующих качество линейных интегральных микросхем.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для контроля работоспособности линейных интегральных микросхем, содержащее задающий генератор, коммутатор режимов работы, измеритель среднеквадратического значения напряжения, блок согласования, вычислитель, блок вывода информации, блок сравнения„ источник опорного напряжения, блок управления, блок эталонных нагрузок и фильтр высоких частот. В известном устройстве путем замены программ имеется возможность вычисления большинства параметров, оценивающих качество линейных интегральных микросхем (2).

Однако известное устройство имеет низкую достоверность контроля, так как динамический диапазон контроля некоторых параметров интегральных схем (в частности, входных и выходных импедансов) ограничен частотными свойствами блоков коммутации и каналов связи. Так, например, для расщире ни я ди нам ичес кого диапазона измеряемых импедансов в данном устройстве путем подачи на последовательно включенные эталонный резистор, находящийся в блоке эталонных нагрузок, и измеряемый импеданс напряжения сину906 4

3 981 соидальной формы, необходимо повышать частоту задающих сигналов, так как аргумент импеданса зависит от частоты воспринимаемых си2.налов. При передаче высокочастотных сигналов от генератора задающих сигналов ко входу интегральной схемы и с выхода ее через коммутатор режимов работы к измерителю среднеквадратического значения напряжения требуется построение каналов связи в виде согласованных коаксиальных кабелей, а при измерении, например) входных и выходных импедансов микросхем волновое сопротивление кабеля будет шунтировать измеряемые входной и выходной импедансы. При этом значительная погрешность вносится не только при измерении модуля импедансов, но и, что значительно существеннее, при измерении их аргументов. Йзвестное устройство не может автоматически измерять аргумент импедансов, а также комплексный коэффициент передачи испытуемых микросхем, что в совокупности с узким динамическим диапазоном контроля в значительной степени снижает достоверность проводимого контроля.

Кроме того, известное устройство имеет выходы дпя подключения только к двум выводам (вход, выход) испытуемых схем, что не позволяет автоматизировать процесс контроля параметров, требующий возможности передачи и съема сигналов с любого вывода микросхемы.

Например, при смене типов или корпусов микросхем могут меняться номера вывода, соответствующих одинаковым функциональным точкам схемной реализации.

11ель изобретения — повышение достоверности и производительности контроля линейных интегральных микросхем.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля параметров линейных интеральных микросхем, содержащее блок управления, соединенный выходами с соответствующими первыми входами задающего генератора, блока вывода, коммутатора режимов работы и блоков эталонных нагрузок, соединенных выходами с выводами контролируемой микросхемы, фильтр высоких частот, соединенный выходом с вторым входом коммутатора режимов работы, выход которого соединен через измеритель среднеквадратического значения напряжения. с первым входом блока согласования, соединенного выходом спервым входом вычислителя, соединенного выходом с вторым входом блока вывода, вторым входом — с соответствующим выходом блока управления, вход которого соединен с выходом блока сравнения, соединенного первым входом с источником опорного напряжения, вторым входом — с входом фильтра высоких частот, введены формирователь строб-импульсов, первый и второй нормирующие усилители, высокочастотный и низкочастотный коммутаторы, фазометр, измеритель амплитудных зна1 чений напряжения, первый смеситель и по числу выводов контролируемой микросхемы вторые смесители, соединенные первыми входами с выводами контролируемой микросхемы, выходами - с первыми входами низкочастотного коммутатора, вторыми входами с выходом формирователя строб-импульсов и первым входом первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора и через высокочастотный коммутатор — с вторыми входами соответствующих блоков эталонных нагрузок, выход через первый нормирующий усилитель — с первым входом фазометра и с третьим входом коммутатора режимов работы, соединенного выходом через измеритель амплитудных значений напряжений с вторым входом блока согласования, третий вход которого соединен с выходом фазометра, соединенного вторым входом с выходом коммутатора режимов работы, соединенного четвертым входом непосредственно с входом фильтра высоких частот и через второй нормируюший усилитель с выходом низкочастотного коммутатора, соединенного вторым входом с соответствующим выходом блок% управления, соединенного выходами с первым входом формирователя строб-импульсов, вторыми входами высокочастотного и низкочастотного коммутаторов.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2блок-схема блока управления; на фиг. 3блок-схема блока эталонных нагрузок; на фиг. 4 - векторная диаграмма и эквивалентная схема измерения параметров микросхемы.

Устройство содержит задающий генератор 1, первый смеситель 2, первый нормируюший усилитель 3, высокочастотный коммутатор 4, контролируемую микросхему 5, вторые смесители 6=1-6= и блоки 7 = 1-7= и эталонных нагрузок, формирователь 8 строб-импульсов, низкочастотный коммутатор 9, второй нормнрующий усилитель 10, фильтр 11 высоких

98190

5 частот, коммутатор 12 режимов работы, измеритель 13 среднеквадратического значения напряжения, измеритель, 14 амплитудного значения напряжения, фазометр 15, блок 16 сравнения, источник S

17 опорного напряжения, блок 18 согласования, вычислитель 19, блок 20 вывода информации и блок 21 управления.

Блок 21 управления (фиг. 2) содержит считыватель 22 с перфоленты, адресный регистр 23 и регистр 24 команд.

Каждый блок эталонных нагрузок (фиг. 3) содержит резистор 25 согласования эталонные резисторы 26=1-26= а и переключатель 27.

Эквивалентная схема измерения параметров (фиг. 4) содержит последовательно соединенные сопротивления К э эталонного резистора каждого блока 7=1-7=в эталонных нагрузок и входного или выходного импеданса 2 .При этом на векторной диаграмме и на эквивалентной схеме

0 и — вектор напряжения,. формируемого задающим генератором;

0 о — вектор напряжения, падающего на эталонном сопротивлении эталонного резистора блока 7;

U >„вектор напряжения, падающего на входном или выходном импедансе ис 36 пытуемой микросхемы;

0 Bbl — вектор выходного напряжения испытуемой микросхемы;

3 — вектор тока, протекающего по . цепи последовательно соединенных эта- 3S лонного сопротивления и входного или выходного импеданса; P, 4, 3 — сдвиги фаз соответственно между векторами тока 3 и напряжения 0 О М Ф

2х напРЯжений 0 2х w Овых, Ооп vr 0 >

Эталонные резисторы 26 имеют активное сопротивление, их номиналы подбираются с учетом пределов значений входных и выходных импедансов испытуемых микросхем. 43

Устройство работает следующим ооразом.

В режиме контроля модуля и аргумен50 та входного сопротивления микросхемы 5, блок 21 управления выдает команду на дающий генератор 1, по которой последний формирует напряжение синусоидальной формы высокой частоты (например, Е = 100 мГц) и нормированной амплитуИ ды. Команда от блока 2:1 управления поступает также на высокочастотный ком-. мутатор 1. Г!о полученной команде выход генератора 1 соединяется с входом блока 7=1 эталонных нагрузок, соединенного с первым выводом микросхемы 5, блок 7=1 эталонных нагрузок, по которой эталонный резистор 26 (например 26=1) соответствующий пределу модуля измеряемого импеданса, включается последовательно с первым выводом микросхемы 5.

Формирователь строб-импульсов 8 по комаиде блока 21 задает определенную частоту следования строб-импульсов с его выхода на смесители 2 и 6=1-6=> опорного и сигнального каналов. Низкочастотный коммутатор 9 подключает выход сме- сителя 6=1, соединенного с первым выводом микросхемы, к нормируюшему усилителю 10 сигнального канала. Коммутатор 12 режимов работы подключает выход нормирующего усилителя 10 сигнального канала ко входу измерителя амплитудного значения напряжения и второму входу фазометра 15. Формирователь 8 строб-импульсов под управлением команд из блока 21 управления в зависимости от частоты сигнала, выдаваемого генератора 1, устанавливает на своем выходе такую частоту строб-импульсов, чтобы в смесителях 2 и 6=1-6= и происходило стробоскопическое преобразование выходного сигнала генератора 1 в сигнал промежуточной частоты одного и того же значения независимо от частоты выходного сигнала генератора 1 в сигнал промежуточной частоты одного и того же значения независимо от частотьч выходного сигнала генератора 1 (например, сигнал частоты 10 кГц).

Напряжение синусоидальной формы высокой частоты, модуль и фаза которого определяются входным импедансом микросхемы 5 и значением активного сопротивления последовательно включенного с ним эталонного резистора 26, снимаемое с первого вывода микросхемы 5, поступает на вход смесителя 6=1, где происходит стробоскопическое преобразование этого сигнала в сигнал промежуточной частоты. Нормируюший усилитель 10 сигнального канала устанавливает нормированное значение коэффициента передачи преобразуемого смесителями 6 сигнала с целью устранения влияния искажений сигнала на результат контроля.

Нормируюший усилитель 3 формирует преобразованное опорное напряжение

Измеритель 14 амплитудного значения измеряет амплитудное значение V> напряжения U o формируемого нормирующим

7 9819 усилителем 10 сигнального канала, а фазометр 15 измеряет сдвиг фаз Ч31Омежду напряжениями 0 и О,, сигналов, формируемых нормирующимй усилителями

3 и 10. Значение 0М„О" 3-1опо команде 5 блока 21 управления передаются через блок 18 сбгласования в вычислитель 19.

Затем коммутатор 12 режимов работы подключает выход нормирующего усилите ля 3 на вход измерителя 14 амплитудно- 10

ro значения напряжения и последний измеряет амплитудное значение 0 М3 íàïðÿжения U y формируемого нормирующим

1 усилителем 3 опорного канала и это значение также передается в вычислитель. 15

В последующем такте блок 21 управления задает в вычислитель 19 микропрограмму осуществляющую вычисление значения, модуля контролируемого входного импеданса по формуле 20

1z 1

М10 3

1 25 где R — значение сопротивления, соота ветствующего эталонного резистора 26=1 в блоке 7=1-7=10 эталонных нагрузок значение аргумента Ч контропируемого х входного импеданса по формуле

U -u

° Э- 0

М1О M 3 3-10

=9 Х . М1О N3

1 ,В вычислителе 19 значения модуля Z ) H аргумента 4 входного импе 35 данса микросхемы сравниваются с заданными установками, занесенными с блока !

21 управления, а результаты сравнения и измерения поступают в блок 20 вывода информации дпя регистрации.

Лналогичным образом измеряется и контролируется выходной импеданс микросхемы 5, Для этого выход задающего генератора 1 подключается через высокочастотный коммутатор 4 к блоку 7= п эталонных нагрузок, соединенному с -ым выводом йликросхемы 5, являющемуся выходом; низкочастотный коммутатор 9. подключает ко входу нормируюшего уси50 лителя 10 сигнального канала выход смесителя 6= и ссииггннааллььнноогго о ккааннааллаа, подключенного к и -му выводу микросхемы 5.

Дпя контроля комплексного коэффициента передачи микросхемы блок 21 управления .подключает низкочастотный коммутатор 9 поочереди к смесителям 6=1 и 6= и сигнального канала, соответствующим входу и выходу микросхемы 5; измеритель 14 амплитудных значений измеряет

1 н амплитудные значения О„„„р и О,,„напряжения, формируемого в обоих случаях нормируюшим усилителем 10 сигнального канала. Фазометр 15 измеряет при этом значения Ч " и 4 сдвига фаз межП

3- 1О 3-10 ду напряжением U формируемым н орми3 рующим усилителем 3, и напряжением

0 формируемым нормируюшим усилите10 лем 1 0 в обоих случаях, Измеренные значения 0 1 и О „напряжений и зна1 1о м о чений Ч" и Y" через блок 18 сог3-1О 5 10 ласования передаются в вычислитель 19.

B последующем такте вычислитель 19 осуществляет вычисление модуля коэффициента передачи микросхемы по формуле

0"

lk l = — „

М10 иМ„О и аргумента Ч

П 1

K 3-10 3-1О

Значейия модуля I@1 и аргумента коэффициента передачи микросхемы 5 сравнивае тся с заданными ус тавками, а результаты сравнения и измерения передаются в блок 20 вывода информации.

Дпя вычисления коэффициента нелинейных искажений блок 21 управления выдает команду на задающий генератор 1, по которой последний через высокочастотный коммутатор 4 подает высокочастотный сигнал на первый вывод микросхемы

5, соответствующий ее входу. Через низкочастотный коммутатор 9 и коммутатор

12 выход смесителя б=п соединенный с выводом, соответствующим выходу микросхемы, подключается ко входу измерителя 13 среднеквадратических значений напряжения. Блок 21 управления регулирует уровень выходного напряжения на выходе задающего генератора 1 пока уровень выходного сигнала микросхемы

5, поступающий с выхода нормируюшегб усилителя 10 на блок 16 сравнения, не станет равным заданному, поступающему от ис точника опорных напря же ний 1 7.

При этом среднеквадратическое значение напряжения с выхода нормируюшего уси= лителя 10 через измеритель 13 среднеквадратического значения напряжения передается в вычислитель 19. После этого коммутатор 12 режимов работы подклю-. чает к измерителю 13 среднеквадратических значений напряжений выход фильтра 11 высших частот. Измеритель 1 3 среднеквадратических значений измеряет при этом среднеквадратнческое значение

981906 10

О „ф ц напряжения высших гармоник выходного сигнала микросхемы и это значение передается в вычислитель 19, где вычиолнетои отношение; ОНФ.B.V нвлшоШеМ

"ск 4О еся оценкой коэффициента нелинейных ис- кажений выходного сигнала микросхемы, возникающих на уровне выходного напряжения, равного заданному.

На фиг. 4 приведена векторная диаграмма, соответствующая эквивалентной схеме измерения параметров микросхемы

5, поясняюшая работу устройства..Как видно из векторной диаграммы

) 2

При этом

А при контроле входного и выходного импеданса

О„;-)ооо); u o=l"z,l н з* " - о для аргумента

С4„= 190 - Д,Б

2х"

По теореме ксинусов

I "2н I- I <олI ( 4 о у=2си"сЬ ., с

) н „)+ ) О он ) а(,4 о . = 8 следовательно

1".„ Н ..) с(1 90 с) гс1 ", I I "-.. .t

11ля модуля 1 Iz I коэффициента передачи микросхемы иэ векторной диаграммы .

1 ) вь)х

1)ч ) -ю

) zх1

$$ а для его аргумента

3 6

I по теореме косинусов, следовательно

)а )лн

При контроле комплексного коэффициента передачи микросхемы п

6 з-<о 3 з- о

Блок 21 управления выполнен по блок-схеме представленной на фиг. 2.

Программа. контроля набивается на перфоленте в виде кодов команд, содержаших адресную и командную части. Адресная кодовая комбинация поступает в адресный регистр 23, коды команд — в регистр команд 24. Команды управления в виде адресных и командных кодов поступают на внешние устройства (в данном устройстве на блоки 1,4,7,8, 9, 12 и 20).

Под их воздействием осушествляется контроль и измерение требуемых пара- -.метров.

Таким образом, предлагаемое устройство может измерять и контролировать не только модули входных и выходных импедансов, но и их аргументы, причем динамический диапазон измерения и контроля расширен за счет повышения частоты задаюших сигналов. Имеется возможность контролировать и измерять комплексный коэффициент передачи испыту- . . емых микросхем. Это в значительной степени повышает достоверность контроля микросхем.

Кроме того, в предлагаемом устройстве имеется возможность автоматического подключения генератора задающих сигналов и измеряющей аппаратуры к любому выводу микросхем, что позволяет полностью автоматизировать процесс контконтроля в процессе производства различных типов линейных микросхем.

Предлагаемое устройство позволяет значительно повысить достоверность контроля преобразования высокочастотных сигналов, несуших информацию об измеряемых импедансах, в непосредственной близости от выводов микросхемы 5 смесителем 6 стробоскопического преобразователя, модуль входного сопротивления которого на частоте, например, 1, 100 мГц составляет сотни, десятки килоом. Передача и измерение преобразованного напряжения низкой .фиксированной частоты (например, 10 кГц) может быть проведена с высокой точностью (0,1-0,2%)

B связи с этим динамический диапазон измерения и контроля импедансов, а значит и достоверность контроля микросхем значительно повышается, 11 981906

Формула изобретения вы

Устройство для контроля параметров линейных интегральных микросхем, содержащее блок управления, соединенный вы- 5 ходами с соответствующими первыми входами задающего генератора, блока вывода, коммутатора режимов работы и блоков эталонных нагрузок, соединенных выходами с .выводами контролируемой микросхемы, фильтр высоких частот, сое« диненный выходом с вторым входом коммутатора режимов работы, выход которого соединен через измеритель среднеквадратического значения напряжения с первым входом блока согласования, соединенного выходом с первым входом вычислителя, соединенного выходом с вторым входом блока вывода, вторым входом— с соответствующим выходом блока управ- 20 ления, вход которого соединен с выходом блока сравнения, соединенного первым входом с источником опорного напряжения, вторым входом - с входом фильтра высоких частот, о т л и ч а ю щ е е с я >> тем, что, с целью повышения достоверности и производительности контроля, в устройство, введены формирователь стробимпульсов, первый и второй нормирующие усилители, высокочастотный и низкочастотный коммутаторы, фазометр, измеритель амплитудных значений напряжения, первый смеситель и по числу выводов контролируемой микросхемы вторые смесители, соединенные первыми входами с

12 водами контролируемой микросхемы, 1 выходами - с первыми входами низко частотного коммутатора, вторыми входами с выходом формирователя строб-импульсов и первым входом первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора и через высокочастотный коммутатор — с вторыми входами соответствующих блоков эталонных нагрузок, выход через первый нормируюший усилитель — с первым входом фазометра, третьим входом коммутатора режимов работы, соединенного выходом через измеритель амплитудных значений напряжения с вторым входом блока согласования, третий вход которого соединен с выходом фазометра, соединенного вторым входом с выходом коммутатора режимов работы, соединенного .четвертым входом непосредственно с входом фильтра высоких частот и через второй нормирующий усилитель с выходом низкочастотного коммутатора, соединенного вторым входом с соответствующим выходом блока управления, соединенного выходами с первым входом формирователя строб-импульсов, вторыми вхолами высокочастотного и низкочастнотного коммутаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ио 661439, кл. Cj 01 R 3 1/28, 1 979.

2, Авторское свидетельство СССР

No. 325571, кл. С, 01 R 31/28, 1972 (прототип).

982 906

Составитель В Дворкин

Редактор Н. Киштулинец Техред М.Надь Корректор И. Ватрушкина

Заказ 9703/64 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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