Цифровой анализатор временных характеристик полупроводниковых приборов

 

ОП И

ЙЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советск их

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26 08.77 (21) 2518245/18-25

5 01 R Э1/26 с присоединением заявки.% (23) Приоритет

Государственный квинтет

СССР по делан нзобретвннй н открытнй

Опубликовано 25 j 1 79, Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 26.11,79 (53) Д((621.382. .2 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Панов и B. В. Коляда (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к контрольно-измерительному оборудованию для полупроводникового производства и предназначено, в частности, для измерения ди5 намических параметров интегральных схем.

Известно устройство для измерения параметров пифровых полупроводниковых элементов, содержащее генератор сигналов, систему автосдвига строб-импульсов и двухканальный стробоскопический преобразователь (1) .

Однако это устройство имеет недостаточно высокую точность измерения, обусловленную неточностью и нестабильностью системы автосдвига строб-импульсов, выполненной на генераторах быстрого пилообразного напряжения (БПН), дающих значительную погрешность . 26

Кроме того, неидентичность каналов двухканального стробоскопического преобразователя вызывает разность задержек между ними, дополнительно увеличиваюшую погрешность измерительного устройства.

Известен также цифровой анализатор временных характеристик полупроводниковых приборов, содержаший контактное устройство для подключения испытуемого прибора, генератор тестовых импульсов, соединенный с контактным устройством и через коммутатор — со стробоскопическим дискриминатором, схему автосдвига строб-импульсов, включающую два кварпевых генератора, два счетчика, три схемы совпадения и триггер, блок управления, соединенный со схемой автосдвнга, стробоскопическим дискриминатором, генератором тестовых импульсов и коммутатором (2).

Однако это устройство имеет ограниченный диапазон измерения, обусловленный применением схемы автосдвига стробимпульсов на квариевьтх генераторах, которая обеспечивает диапазон лишь и

1000 дискретностей по 5 нс и лает возможность проводить измерения только

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Это достигается тем, что в цифровой анализатор временных характеристик полупроводниковых приборов введены схема фазовой автоподстройки разности частот кварцевых генераторов, включающая два счетчика и фазовый детектор, и формирователь частоты тестовых им+ пульсов, включающий счетчики, триггер, схемы совпадения, Каждый счетчик схемы фазовой автоподстройки разности частот соединен с одним из кварцевых генераторов и с фазовым детектором, выход которого соединен с одним из кварцевых генераторов. Формирователь частоты тестового импульса соединен с одним из счетчиков схемы автосдвига, с одним из кварцевых генераторов, блоком управления и генератором тестовых импульсов.

Функциональная схема цифрового анализатора временных характеристик полупроводниковых приборов приведена на чертеже.

3S

Устройство содержит систему автосдвига строб-импульсов 1, включающую в себя кварцевые генераторы 2 и 3, 45 схему фазовой автоподстройки разности частот кварцевых генераторов 2 и 3, образованную фазовым детектором 4 и двумя десятичными счетчиками 5 и 6, схемы совпадения 7 — 9, триггер 10 и десятичные счетчики 11 и 12, блок управления 13, формирователь частоты тестовых импульсов 14, состоящий из схем совпадения 15 и 16, десятичных счетчиков 17 и 18 и триггера 19; генератор тестовых импульсов 20, контактное устройство для включения испытуемого прибора 21, коммутатор 22 и. стробоскопический дискриминатор 23. Ре3 6994 на одной фиксированной частоте. Недостаточная разрешающая способность схемы. вычитания и амплитудных дискриминаторов обуславливает также относительно невысокую точность контроля. Особенно это проявляется в наносекундном диапазоне (1 — 1 0) нс, где погрешность измерения составляет 15 — 25%. Кроме. того, на точности измерения отрицател но сказывается нестабильность шага о считывания, обусловленная нестабильностью частоты кварцевых, генераторов, которая при отсутствии термостатирования дает погрешность 1 — 2 %. жимные источники и нагрузки на чертеже не показаны.

Блок управления измерением 13 координирует работу узлов анализатора. Через счетчики 1 1 и 1 2 он управляет работой системы автосдвига строб-импульсов 1; через счетчики 17 и 18 — формирователем частоты тестОвых импульсов.

14. Блок управления 13 связан своими выходами с генератором тестовых импульсов

20 и через коммутатор. 22 — co стробоскопическим дискриминатором 23. Форми рователь частоты тестовых импульсов

14 совместно со схемой автоподстройки разности частот кварцевых генераторов

2 и 3 предназначен для задания частоты генератора тестовых импульсов 20, который в свою очередь служит для формирования амплитуды, смещения, длительности и задержки тестовых импульсов, подаваемых на вход испытуемого прибс ра, например, кнтегральной схемы (ИС) помещенной в контактное устройство 21.

Коммутатор 22 осуществляет подключение выводов испытуемой ИС к стробоскопическому дискриминатору 23, источникам питания и нагрузкам (на чертеже не показаны). Стробоскопический дискриминатор 23 выполняет функции амплитудных дискриминаторов.

Анализатор работает следующим образом.

Кварцевые генераторы 2 и 3 системы автосдвига строб-импульсов 1 вырабатывают импульсы с чатотами 10,00 и 10,01 мГц соответственно. Импульсы через счетчики 5 и 6, имеющие соответственно коэффициенты деления 1000 и 1001, поступают на входы фазового детектора 4, Сигнал с выхода детектора

4- управляет кварцевым генератором 3 таким образом, что разность периодов генераторов 2 и 3 — эталонного и управляемого соответственно — обеспечивается постоянной и равной 0,1 нс, т.е.

М=- Т = 0,1 нс, где Q4- шаг считывания, g7- разность периодов кварцевых генераторов.

Эта величина является шагом считывания для стробоскопического дискриминатора

23. Благодаря введению схемы фазовой автоподстройки, -очность формирования шага считывания, равного разности периодов кварцевых генераторов, практически соответствует точности формирования час-5

ToTbl кварцевого генератора ((10 нс) .

Импульсы с кварцевых генераторов 2

699456 6 нератора 2. Чтобы приурочить тестовый импульс генератора тестовых импульсов 20 к приходу строб-импульса, необходимо период импульсов генератора 20 задау 5 вать в соответствии с условием ся осот =и,т N.+н, т, где Т вЂ” период импульсов кварцевого генератора 1;

К - число, записанное в счетчике

10 12, определяющее частоту тестовых импульсов;

Й .Т вЂ” период импульсов генератора

1 тестовых импульсов 20;

Я вЂ” число импульсов генератора

15 тестовых импульсов, укладывающихся в интервале времеш, равном 1001 периоду импульго сов кварцевого генератора;

N>- число импульсов кварцевого генератора, которые необходимо исключить после очередного строб-импульса, чтобы оставшееся число импульсов кварцевого генератора было кратно ию числу Ч2 . чет- - Таким образом осуществляется синхронизация стробоскопического дискримия натора 23 и широкодиапазонного генератора тестовых импульсов, образованного

30 формирователем частоты тестовых импуль сов 14 и генератором тестовых импуль» сов 20, Получаемая таким образом частота генератора тестовых импульсов имеет погрешность меньше 10 . и 3 поступают на входы схемы совпаде ния 7, срабатывание которой служит на чалом отсчета, т.е. моментом, от кото-. рого счетчиком 11 отсчитывается число периодов, через которое сдвиг межд импульсами генераторов 2 и 3 изменит на величину, равную шагу считывания

1 = 0,1 нс, умноженную на значение числа в счетчике 11. Поскольку число в счетчике 11, работающем на вычи такие, программируется посредством блока управления 13 .от 0 до 999, то имеется возможность программировать задержку между импульсами кварцевых генераторов 2 и 3 от момента срабатывания схемы совпадения 7, когда задержка между импульсами генераторов принимается за нуль, до момента полно заполнения счетчика 11, т.е, в диапазоне 0-99,9 нс. Счетчик 12 системы ав тосдвига строб-импульсов 1 также программируется посредством блока управления 13. В нем записывается число от

0 до 999. Момент полного заполнения счетчика будет соответствовать значен задержек импульсов между выходами с чиков 11 и 12 в диапазоне 0 — 99,9

Полная задержка импульса, формируема системой автосдвига 1, складывается из задержки, обусловленной счетчиком

11 импульсов кварцевых генераторов

2 и 3, задержка между которыми в ди назоне 0 — 99,9 нс определяется разн тью периодов кварцевых генераторов, и задержки, определяемой счетчиком 12

35 и равной длительности определенного числа периодов от найденной счетчиком

11 пары импульсов. Эта задержка находится в диапазоне 0 — 99999,9 нс.

Импульс с выхода счетчика 12 системы автосдвига строб-импульсов 1 осуществляет запуск стробоскопического преобразс вателя 23 с полученным сдвигом относительно импульсов генератора тестовых

45 .импульсов 20, запускаемого выходными импульсами эталонного генератора 2 через формирователь частоты тестовых импульсов 14.

Поскольку, благодаря фазовой автоподстройке, частоты кварцевых генераторов различаются ровно на одну тысячную, и разность периодов кварцевых генераторов является шагом считывания для стробоскопического преобразователя 23, каждый последующий строб-импульс будет отстоять от предыдущего на время, равное времени прохождения

1001 импульса частоты кварцевого геИзменение частоты генератора тестовых импульсов 20 осуществляется в соответствии с вышеприведенными условием посредством формирователя частоты тестовых импульсов 14, По выходному сиг налу со счетчика 12 системы авт осдвига строб-импульсов 1 посредством блока управления 13 в счетчик 17 записывается число Ng, а в счетчик 18 — число N . По этому же сигналу триггер 19

1 переключается и тем самым разрешает поступление импульсов с эталонного кварцевого генератора 2 на вход счетчика 17, по заполнении которого триггер 19 воз» вращается в исходное состояние, что запрешает прохождение импульсов в счетчик 17, а в счетчик 18 — разрешает.

Счетчик 18 формирует сигнал требуемой длительности, по истечении которого осуществляется запуск генератора тестовых импульсов 20. С приходом следующего импульса со счетчика 12 процесс формирования частоты повторяет7 6 ся. Изменение частоты генератора тестовых импульсов 20 программируется ( блоком управления 13 в диапазоне частот От 10 кгц до 10 MrG.

Формула изобретения цифровой анализатор временных характеристик полупроводниковых приборов, содержащий контактное устройство для подключения испьпуемого прибора, генератор тестовых импульсов, соединенный с контактным устройством и через коммутатор - co стробоскопическим дискриминатором, схему автосдвига строб-HMпульсов, включающую два кварцевых генератора, два счет шка, три схемы совпадения и триггер, блок управления, с6единенный со схемой автосдвига, стробоскопическим дискриминатором., генератором тестовых импульсов и коммутатором, отличающийся тем,что,с целью повышения точности измерения, в него введены схема фазовой автоподстройки разности частот кварцевых генераторов, включающая два счетчика и фазовый детектор, и формирователь; час5 тоты тестовых импульсов, включающий счетчики, триггер, схемы совпадения, причем каждый счетчик схемы фазовой автоподстройки разности частот соединен с одним из кварцевых генераторов и с фазовым детектором, выход которого соединен с одним из кварцевых,генераторов, а формирователь частоты тестового импульса соединен с одним из счетчиков автосдвига, о одним из кварцевых

15 генераторов, блоком управления и генератором тестовых импульсов. о

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

¹ 359639, кл. G 05 В 23/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 297011, кл. G 01 Т 7/00, 1969 (прототип).

ЦНИИПИ Заказ 7218/50 Тираж 1073 Подписное

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