Устройство для измерения параметров линейных микросхем
О П И- С - А:-Н..И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскик
Социалистических
Республик ()752207
Ж
/ г (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 190678 (21) 2631566/18-21 с присоединением заявки Ио— а О1 и 3 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет— Опубликовано ЗО0780.Бюллетень И9 28 (53) УДК621. 317..799(088.8) Дата опубликования описания 300780 (72) Авторы изобретения В.Д.Дроздов, IO.В.Троицкий, А.В.Никоненко, B.B.Èàòàâêèí, А.С.Очков, . A.Î.Ширяев и Я.Т.Вейналд (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНЫХ NHKPOCXEN Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве линейных микросхем, компараторов напряжений и операционных усилителей) для измерений с по- 5 военной точностью группы параметров, требующих предварительной балансировки испытуемой микросхемы. Известно устройство для измерения параметров линейных микросхем, Ю использующее вспомогательные усилители в цепи обратной связи в целях автобалансировки и автоматизации измерений параметров (1) . Недостатком устройства является то,что оно не может обеспечить требуемой точности измерения в случаях когда выход испытуемой микросхемы зашумлен. Наиболее близким к предлагаемому 2О является устройство для измерения параметров линейных микросхем, содержащее первый и второй компараторы, неинвертирующие входы которых соединены с выходами соответствующих 25 источников опорного напряжения, первый RS-триггер, S-вход которого соединен с контактами кнопки "Пуск", генератор синхроимпульсов, управляемый с выхода первого задающего ген<.. ЗО 2 ратора, первый цифроаналоговый преобразователь, согласующие резисторы, блок индикации (2) . Недостатком известного устройства является низкая точность измерений. Цель изобретения — повышение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров линейных микросхем, содержащее первый и второй компараторы, неинвертирующие входы которых соединены с выходами соответствующих источников опорного напряжения, первый RS-триггер, S-вход которого соединен с контактами кнопки "Пуск", генератор синхроимпульсов, упрйвляемый с выхода первого задающего генератора блока управления, первый цифроаналоговый преобразователь, согласующие резисторы, блок индикации, введены второй цифроаналоговый преобразователь, третий компаратор, RS-триггеры, элементы 2И-НЕ, элемент "Исключающее ИЛИ", счетчик числа ступенек, счетчик циклов, вычислительный блок, двухпозиционные и четырехпозиционный переключатели, причем выходные зажимы испытуемой линейной микро752207 схемы соединены с инвертирующими входами первого, второго и третьего компараторов, неинвертирующий вход которых соединен с выходом соответствующего источника опорного напряжения, выход первого компаратора соединен с R-входом первого RS-триггера, à его выход соединен с запрещающим входом первого цифроаналогового преобразователя, счетный вход которого соединен со счетным входом второго цифроаналогового преобразователя, с первым входом первого элемента 2И-НЕ и.первым выходом генератора синхроимпульсов, второй выход которого соединен со входами "Строб" первого, второго и третьего компараторов, а третий выход генератора синхроимпульсов соединен с одним из входных зажимов испытуемой линейной микросхемы, кажцый из других входных зажимов которой через согласующий резистор, шунтированный двухпозиционным переключателем, соединен с соответствующим контактом четырехпозиционного переключателя, который через соответствующий согласующий резистор соединен с общей шиной, выход первого цифроаналогового преобразователя и аналоговый выход второго цифроаналогового преобразователя через соответствующие согласующие резисторы соединены с одним из кон.тактов и общим контактом четырехпозиционного переключателя соответственно, а управляющие входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены с выходами соответствующих задающих генераторов блока управления, цифровой выход второго цифроаналогового преобразователя соединен с первыми входами второго и третьего элементов 2И-НЕ, а его разрешающий вход соединен с выходом второго RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом второго элемента 2И-НЕ, а его S-вход соединен с S-выходом третьего RS-триггера, .с R-входами четвертого и пятого RS-триггеров, с четвертым выходом генератора синхроимпульсов, первый и второй выходы третьего RS-триггера соединены соответственно со вторыми входами второго и третьего элемента 2И-НЕ, à R-вход RS-триггера. соединен с выходом счетчика ступенек, параллельный цифровой выход которого соединен со входом вычислительного блока, aего счетный вход соединен с выходом первого элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом элемента "Исключающее ИЛИ",входы которого соединены с выходами четвертого и пятого RS-триггеров, 5-входы которых соединены с выходами второго и третьего компараторов, при этом выход третьего элемента 2И-НЕ соединен со счетным входом счетчика циклбв, параллельный выход которого соединен со вторым входом вычисли:тельного блока, выход которого соединен с первым входом блока индикации, второй вход которого и один из входов вычислительного блока соединены с выходами соответствующих задающих генератоpos блока управления. На чертеже представлена принципиальная схема устройства. Устройство состоит иэ линейной микросхемы 1, выход которой подключен к инвертирующему аналоговому входу первого компаратора 2, на неинвертирующий аналоговый вход которого подается фиксированное опорное на45 пряжение Uo„ I, (+1,4 В),выход которого подключен ко входу R первого RS-триггера 3, Hà S-вход которого подают команду "Пуск", выход которого подключен к запрещающему входу gQ первого цифроаналогового преобразователя 4. Счетный вход последнего подключен к первому выходу синхрогенератора 5. Третий выход последнего подключен ко входу "Строб" испытуемой микросхемы 1. Второй выход синхрогенератора 5 подключен ко входу "Строб" первого компаратора 2. На программно управляемый вход цифроаналогового преобразователя 4 подают соответствующий потенциал U z из блока управления (на схеме не показан). Аналоговый выход цифроаналогового преобразователя 4 подключен через один из согласующих резисторов 6 и соответственно скоммутированный один из ключей 7 к неинвертирующему.входу испытуемой линейной микросхемы 1, причем ее инвертирующий вход через согласующие резисторы б и другой ключ 7 подсоединен к земле. 40 Аналоговый выход второго цифроана= логового преобразователя 8 через один из резисторов 6 подключен к средней точке четырехпозиционного ключа 9, первое положение I которого нейтрально, второе положение 17. коммутирует аналоговый выход цифроаналогового преобразователя 8 к неинвертирующему входу испытуемой микросхемы 1, третье положение III коммутирует аналоговый выход цифроаналогового преобразователя 8 к инвертирующему входу испытуемой микросхемы 1, четвертое положение fV коммутирует .аналоговый выход цифроаналогового преобразователя 8 к соединенным вместе аналоговым входам испытуемой микросхемы 1. Счетный вход цифроаналогового преОбразователя 8 подключен к третьему выходу синхрогенератора 5, разрешающий вход цифроаналоговощ го преобразователя 8 подключен к выходу третьего RS-триггера 10. На программно управляемый вход цифроаналогового преобразователя 8 подается потенциал U> из блока управления. Цифровой выход цифроаналогового 752207 му входу первого элемента 2И-НЕ 11, выход которого подключен к R-входу третьего RS-триггера 10, S-вход которого покдлючен к четвертому выходу синхрогенератора 5. Выход третьего элемента 2И-HE подключен к счетному входу счетчика 22 циклон, параллельный выход которого подключен к соответствующему нходу вычислительного блока 20, на управляющий вход которого подан соответствующий потенциал из блока управления. Выход вычислительного блока 20 подключен ко входу блока 23 индикации,на другой вход которого из блока управления подан соответствующих потенциал. В режиме измерения коэффициента усиления испытуемой линейной микросхемы устройство работает следующим образом. В исходном состоянии ключи 7 замкнуты, ключ 9 в нейтральном, положении, RS-триггер 3 опрокинут, на его выходе низкий логический потенциал, вследствие чего цифроаналоговый преобразователь 4 заторможен, выход испытуемой микросхемы принимает значение логического нуля либо логической единицы. С подачей команды "Пуск" на S-вход триггера 3 на его выходе устанавливается состояние единицы, цифроаналоговый преобразователь 4 35 преобразователя 8 (выход импульса переноса) подключен к первым входам первого 11 и третьего 12 элементов 2И-HE. Входы "Строб" второго 13 и третьего 14 вспомогательных компараторов подключены к первому выходу синхрогенератора 5, а инвертирующие аналоговые входы — к выходу испытуемой микросхемы 1, на неиннертирующие входы вспомогательных компараторов 13 и 14 подаются опорные напряжения 0 „ и 0рд g соответственно. Выходы вспомогательных компараторов 13 и 14 подключены к S-входам четвертого 15 и пятого 16 RS-триггеров, обьединенные входы R которых подключены к четвертому выходу синхрогенератора 5. Выходы RS-триггеров 15 и 16 подключены к соответствующим входам элемента "Исключающее ИЛИ" 17, выход которого подключен к одному из нходон второго элемента 2И-HE 20 18, другой вход которого подключен к третьему выходу синхрогенератора 5. Выход второго элемента 2И-HE 18 подключен к счетному входу счетчика 19 числа ступенек, параллельный 25 выход которого подключен к соответствующему нходу вычислительного блока 20. Выход старшего разряда счетчика 19 числа ступенек подключен к R-входу второго RS-триггера 21, 5-вход кото- 30 рого подключен к четвертому выходу синхрогенератора 5, S-выход подключен ко нторому входу третьего элемента 2И-HE R-выход подключен ко второвырабатывает ступенчато изменяющееся компенсирующее напряжение, которое с аналогового выхода цифроаналогового преобразователя 4 через один иэ резисторов б подается на неинвертируюг;ий вход испытуемой микросхемы. При выполнении на выходе испытуемой микросхемы соотношения (0вк 0рм) у-1 8 где 0 „- компенсирующее напряжение; вырабатываемое цифроаналоговым преобразователем 4; 0 „, — напряжение смещения входа испытуемой микросхемы 1; Ку — коэффициент усиления испытуемой микросхемы 1; (0»-0 „)- алгебраическая разность, компаратор 2 срабатывает, вызывая опрокидывание триггера 3, вследствие чего с выхода последнего на разрешающий вход цифроаналогового преобразователя 4 подается нижний логический потенциал. Таким образом осуществляется грубая компенсация напряжения смещения испытуемой микросхемы 1. далее четырахпоэиционный ключ 9 ставится в положение 111, коммутируя тем самым аналоговый выход второго цифроаналогового преобразователя 8 к инвертирующему входу испытуемой микросхемы 1. На программно управляемые входы схемы подаются соответствующие потенциалы 0р, 0, VS4,0, 0р„э иэ блока управления. Вследствие этого цифроаналоговый преобразователь 8 вырабатывает ступенчато-изменяющееся напряжение с весом ступеньки h, значительно меньшим веса ступеньки цифроаналогового преобразователя 4. Импульсы "Строб", снимаемые со второго выхода синхрогенератора 5, сдвинуты по времени относительно тактирующих импульсов, снимаемых с третьего выхода синхрогенератора, на величину, превышающую время установления цифроаналогового преобразователя 8, а импульсы "Строб", подаваемые с первого выхода синхрогенератора 5 на логические нходы "Строб" компараторов 2, 13, 14, сдвинуты по времени относительно тактирующих импульсов на величину, учитывающую также время задержки испытуемой микросхемы 1. Опорные напряжения Vù +0,7 8 и 0рдэ = +2,tB образуют потенциальный коридор, попадая в который, выходное напряжение испытуемой микросхемы 1 вызывает поочередное срабатывание либо триггера 15, либо 16, вследствие чего элемент "ИсКлючающее ИЛИ" 17 вырабатывает логическую единицу, подаваемую на вход второго элемента 2И-НЕ 18, который при поступлении на его второй вход тактирующих импульсов с третьего выхода синхрогенератора 5, инвертирует последние и подает на счетный вход счетчика 19 752207 ступенек. Число ступенек, записываемое в счетчик 19 за один цикл работы -. цифроаналогового преобразователя 8 равно п 00 2» Uons /Ь Ку Следовательно, число ступенек и обратно пропорционально КУ. Так как выход микросхемы 1 при развертывании ее работы в коридоре Ооп2 Оовз= Ок зашумлен вследстние больших токов (аддитинным шумом), то дискретность изменения выходного напряжения испытуемой линейной микросхемы 1 записывается н ниде а 0»,„= ЬКУ+ф, где центриронанная случайная величина с равномерностью напряжения. Поэтому число ступенек, записываемое s счетчик 19 при одиночном измерении, т.е. за один цикл развертывания работы выхода испытуемой микросхемы 1, по времени равно Bi п =Ок / (hK+с..(d)=n+hn; 0=1 О, 1, 2 учитывая спектральную плотность распределения и ограничивая ее мгновенное амплитудное значение, следует ожидать, что К, 1-о d=i или ап; — О п ñõ> Так как КУ является неизвестной величиной, случайной вследствие технологического разброса этого параметра от микросхемы к микросхеме, либо под воздействием термонестабильности, причем этот параметр КУ является искомым, запишем его значение для одиночного измерения числа п< К = К+y 4О У У К = ЬОз „.,(/ л Ug)(= 0 к /(h (n +да;) ), где КУ вЂ” расчетная величина, случайная величина, j = 1. 2 Для уменьшения влияния дп; на точность измерений целесообразно прибегнуть к процедуре усреднения 1 с; тогда aj и л КУ=О„)И-1)/(hZ. n,); К„- К„с КУ, -1 где К вЂ” математическое ожидание случайной величины; У КУ вЂ” оценка случайной величины; К " — одиночная (i-тая) реализация. Для этой цели цифроаналоговый пре- 60 образователь 8 циклически повторяет развертывание работы выхода испытуемой микросхемы 1, в потенциальном коРидоре Ок = 00» Оопп = 1,4 В, причем в счетчик 19 заносятся получаемые таким образом значения, а в счетчик 22 циклов записывается количество циклов М, для чего цифровой выход (выход переноса счетчика) циф. оаналогового преобразователя 8 подключается ко входу элемента 12 2И-НЕ, другой выход которого подключается к выходу 5-триггера 21, который взведен соответствующий перепадом, снимаемым с четвертого выхода синхрогенаратора 5. Счетчики 19 и 22 таким образом накапливают общие числа 1„; — ступенек и И циклов до тех пор, пока на цифровом выходе счетчика 19 (выход старшего разряда) не появляется отрицательный перепад, который опрокидывает триггер 21, выход S которого запрещает подсчет следующего цикла через элемент 12 2И-НБ, выход и которого подает разрешающий потенциал на вход элемента 11 2И-НЕ, вследствие чего на ныходе этого элемента устанавливается отрицательный потенциал, опрокидывающий триггер 10, выход которого подает запрещающий потенциал на соответствующий вход цифроаналогового преобразователя 8. В результате в счетчик 19 записывается сумма %. п<,в счетчик 22 — число циклов И. Параллельные выходы этих счетчиков подключаютоя к соответствующим входам вычислительного блока, который по команде О„, также посстунающей на соответствующий вход, осуществляет л N операции усреднения n= — En произвеИ 4 дения n ° h U„/n h .. Величина Л4 полученного таким образом КУ выводится на блок 23 индикации. Для измерений других параметров испытуемой линейной микросхемы осуществляют соответствующую манипуляцию состояний ключей 7 и 9, программно управляемых потенциалов ОУ,, ОУ, Оо д Uonn . При работе устройства в режиме адаптивного усреднения чем больше коэффициент усиления испытуемой микросхемы, тем меньше ступенек в одном цикле развертывания. Для того, чтобы заполнить счетчик 18 до заданного числа требуется больше циклов, что, в свою очередь, уменьшает случайную погрешность измерений. С другой стороны, при меньших коэффициентах усиления испытуемой микросхемы число ступечек на цикл увеличивается, число циклов уменьшается, стабилизируя таким образом погрешность измерения в окрестности задаваемой величины, рассчитываемой с учетом уровня шумов Е, разрядности цифроаналогового преобразователя 8, емкости счетчика 19. Такое решение обеспечивает повышенную тЪчность измерений в широком ,диапазоне изменений коэффициента ,усиления испытуемых микросхем. 752207 Кроме того, предлагаемое устройство, имеет более широкую область применения, позволяет контролировать параметры как компараторов напряжений, так и операционных усилителей различных классов и назначений. Предлагаемое устройство может быть использовано н качестве базового для построения автоматизированных информационно-измерительных систем. 1Î ! 20 Формула изобретения Устройство для измерения параметров линейных микросхем, содержащее первый и второй компараторы, неиннертирующие входы которых соединены с выходами соответствующих источников опорного напряжения, первый RS-триггер, S-вход которого соединен с контактами кнопки "Пуск", генератор синхроимпульсов, управляемый с выхода первого задающего генератора блока управления, первый цифроаналоговый преобразователь, согласующие резисторы, блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены второй цифроаналоговый преобразователь, третий компаратор, RS-триггеры, элементы 2И-НЕ, элемент "Исключающее ИЛИ", счетчик числа ступенек, счетчик циклов, вычислительный блок, двухпозиционные и четырехпозиционный переключатели, причем выход,ые зажимы испытуемой линейной микросхемы соединены с иннертирующими входами первого, второго и третьего компараторов, неинвертируюший вход которых соединен с выходом соответствующего источника опорного напряжения выход пс рвого компаратора соединен с R-входом первого RS-òpèãrepa, а его выход соединен с запрещающим входом первого цифроаналогового преобразователя, счетный вход которого соединен со счетным входом второго цифроаналогового преобразователя, с первым входом первого. элемента 2И-НЕ и первым выходом генератора синхроимпульсов, нторой выход которого соединен со входами "Строб" первого, второго и третьего компараторов, а третий выход генератора синхроимпульсов соединен с одним из входных зажимов испытуемой линейной микросхемы, каждый из других входных зажимов которой через согласующий резистор, щунтированный двухпозиционным переключателем, соединен с соответствующим контактом четырехпозиционного переключателя, который через соответствующий согласующий резистор соединен с общей шииой, выход герного цифроаналогового преобразователя и аналоговый выход второго цифроаналогового преобразователя через соответствующие согласующие резисторы соединены с одним из контактов и общим контактом четырехпозиционного переключателя сооТветственно, а управляющие входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены с выходами соответствующих задающих генераторов блока управления, цифровой ныход второго цифноаналогоного преобразователя соединен с первыми нходами второго и третьего элементов 2И-ИЕ, а его разрешающий вход соединен с выходом второго RS-триггера, В-вход которого соединен с выходом второго элемента 2И-НЕ, à его S-вход соединен c S-выходом третьего RS-триггера с R-входами четвертого и пятого RS-триггеров, с четвертым выходом генератора синхроимпульсов, первый и второй выходы третьего RS-триггера соединены соответственно со вторыми входами второго и третьего элемента 2И-НЕ, à R-вход RS-.òðèããåðà соединен с выходом счетчика ступенек, параллельный цифровой выход которого соединен со входом вычислительного блока, а его счетный вход соединен с выходом первого элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом элемента "Исключающее ИЛИ", входы которого соединены с выходами четвертого и пятого RS-триггеров, 5-входы которых соединены с выходами второго и третьего компаратаров, при этом выход третьего элемента 2И-НЕ соединен со счетным входом счетчика циклов, параллельный выход которого соединен со вторым входом вычислительного блока, выход которого соединен с первым входом блока индикации, второй вход которого и один из входов вычислительного блока соединены с выходами соответствующих задающих генераторов блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. ГОСТ СССР Р 19799-74, методы 15116504. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2501943/18-21, кл. 0 01 R 31/28, 06.07.77. -7522QT; Составитель 4. Иванова Техред N.Êóçüìà Корректор Н.Григорук Редактор С. Тимохина Заказ 4736/3 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 1019 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.@ д. 4/5
