Устройство для измерения динамических параметров четырехполюсных микросхем

 

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах измерения и диагностики качества микросхем на высоких частотах. Цепью изобретения L 2 является повышение точности измерения четырехполюсник микросхем на высоких частотах за счет устранения влияния паразитных элементов. Устройство содержит источник 1 ЭДС, векторный вольтметр 2, управляемые ключи 3, 4, 6, 7, 13 и 15, конденсаторы 8, 11, 14, 16 и 22, программный блок 5, резисторы 9, 12, 17 и 18, контактный блок 10, блоки 19 и 20 питания, дроссель 21 высокой частоты. Сигнал переменного тока поступает с выхода источника 1 ЭДС на ключи 3, 4 и опорный вход векторного вольтметра 2. Программный блок 5 осуществляет попеременное подключение резисторов 9, 12, 17 и 18 и конденсаторов 8 и 14 к входам и выходам объекта контроля. По результатам измерений рассчитывается Y-матрица объекта контроля. 1 ил. с ;9 (Я

СОЮЗ СОВЕ ВСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

29 А1 (191 (111

С 01 R 31/28 (51) 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

))

) Zf

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4410609/21 (22) 15.04 .88 (46) 07..01.91. Бюл. 9 1 (72) И,А.Мирошник, Ю.М.Белоцерковский, М.И.Хмелевский, Ю.Л.Нуров и В.Н,Горин (53) 621.317. 7 (088.8) . (56) (1) Авторское свидетельство СССР

9 1317370, кл. С 01 R 27/32, 1983. (2) Авторское свидетельство СССР

Р 741195, кл. С 01 R 27/28, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕЙИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЧЕТЬРЕХПОЛЮСНЫХ

NHKP0CX EH (57) Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах измерения и диагностики качества микросхем на высоких частотах. Целью изобретения

2 является повышение точности измерения четырехполюсных микросхем на высоких частотах за счет устранения влияния паразитных элементов. Устройство содержит источник 1 ЭДС, векторный вольтметр 2, управляемые ключи 3, 4, 6, 7, 13 и 15, конденсаторы

8, 11, 14, 16 и 22, программный блок

5, резисторы 9, 12, 17 и 18, контактный блок 1Î, блоки 19 и 20 питания, дроссель 21 высокой частоты. Сигнал переменного тока поступает с выхода источника 1 ЭДС на ключи 3, 4 и опорный вход векторного вольтметра 2.

Программный блок 5 осуществляет попеременное подключение резисторов 9, 12, 17 и 18 и коьщснсаторов 8 и 14 к входам и выходам объекта контроля.

По результатам измерений рассчитывается 7-матрица объекта контроля. 1 ил.

1619209

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах измерения

5 и диагностики качества микросхем на высоких частотах.

Дель изобретения — повышение точности измерения четырехполюсных микросхем на высоких частотах за счет исключения влияния паразитных элементов.

На чертеже показана структурная схема устройства для измерения динамических параметров четырехполюсных микр осхем.

Устройство содержит источник 1

ЭДС, векторный вольтметр 2, первый 3 и второй 4 управляемые ключи, программный блок 5, выполненньл, напри- 20 мер, на переключателях, третий 6 и четвертый 7 управляемые ключи, первый конденсатор 8, первый резистор 9, контактный блок 10 „вт орой конденсатор 11, второй резистор 12, пятый уп- 25 равляемый ключ 13, третий коцценсатор

14, шестой управляемый ключ 15, четвертыйй конд енса тор 16, пер вый 1 7 и второй 18 образцовые двухполюс ники, первый 19 и второй 20 источники пита3 ния, высокочастотный дроссель 21 и пятый конденсатор 22.

Выход источника 1 ЭДС соединен с первым входом векторного вольтметра 2 и rrep Выми вхОдами п ep moro 3 и ВтОр ОГО

4 управляемых ключей, вторые входы которых соединены с общей шиной. Выход первого источника 19 питания соединен с входом программного блока 5, первый, второй, третий, четвертый, 40 пятый, шестой выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого 3, второго 4, третьего 6, четвертого 7, пятого 13 и шестого 15 управляемых ключей. Входы пя- 45 того 13 и шестого 15 управляемых ключей соединены соответственно с первыми выводами первого 9 и второго 12 резисторов. Выходы пятого 13 и шестого 15 управляемых ключей соединены с измерительным входом векторного вольтметра 2. Выход первого управляемого ключа 3 соединен через первый конденсатор 8 с вторым выводом первого резистора 9, первый вывод которого соединен с входной шиной контактного

55 блока 10 и через третий конденсатор

14 — с входом третьего управляемого ключа 6. Выход ключа 6 через первый образцовый двухполюсник 17 соединен с обцей шиной. Выход второго управляемого ключа 4 соединен через второй конденсатор 11 с вторым выводом второго резистора 12. Первый вывод резистора 12 соединен с выходной шиной контактного блока 10 и через четвертый конденсатор 16 — с входом четвертого управляемого ключа 7. Выход ключа 7 через второй образцовый двухполюсник 18 соединен с общей шиной.

Выход второго источника 20 питания через высокочастотный дроссель 21 соединен с шиной питания контактного блока 10 и с первым выводом пятого конденсатора 22, второй вывод которого соединен с общей шиной контактного блока 10, с общей, шиной источника 1

ЭДС, с общей шиной векторного вольтметра 2, с общей шиной второго источника 20 питания и с общей шиной.

Устройство работает следующим образом.

Питание микросхемы по постоянному току осуществляется от программированного источника 20, напряжение с выхода которого через дроссель 21 поступает на шину питания контактного блока 10. Конденсатор 22 совместно с дросселем 21 образует фильтр, который служит для развязки источника 20 питания по переменному току. Конденсаторы 8, 11, 14 и 16 служат для развязки цепей переменного и постоянного тока, Сигнал переменного тока с выхода источника 1 ЭДС поступает на ключи 3 и 4 и на опорный вход векторного вольтметра 2.

Из мер ение динамических параметр ов микросхемы, в качестве которых в данном случае приняты коэффициенты Yматрицы микросхемы, производится следующим образом.

Выполняют шесть опытов для отключенной От контактного блока 10 измеряемой микросхемы (опыты холостого хода) . Каждому из опытов соответствует одно из положений программного блока 5.

В первом положении переключателей программного блока 5 ключ 13 срабатывает. Сигнал от источника 1 ЭДС через ключ 3, конденсатор 8 и резистор 9 поступает на входную шину контактного блока 10. Резистор 9 при этом моделирует, внутреннее сопротивление источника 1

ЭДС.Резистор 12 через конденса: îð 11

1619209 ключ 4 соединен с общей шиной и является нагрузкой выходной шины контактного блока 10 по переменному току.

Измерительный вход векторного вольт-. метра 2 через ключ 13 соединен с

5 входной шиной контактного блока 10.

Регистрируется напряжение Б„... которое вырабатывастся на этой пине.

Во втором положении переключателей программного блока 5 ключ 15 срабатывает. Измерительный канал векторного вольтметра 2 через ключ 15 соединен с выходной шиной контактного .блока 10. Сигнал от источника 1 ЭДС подается на схему устройства таким ,же образом, как и при первом положении программного блока 5. Регистриру ется напряжение бпла, которое выраба тывается на выходной шине контактного 20 блока 10 благодаря действию паразитных электромагнитных связей, которые неизбежно существуют между входной и .выходной шинами контактного блока 10, В третьем положении переключате- 25 лей программного блока 5 срабатывают ключи 3, 4 и 18. Сигнал от источника

1 ЭДС через ключ 4, конденсатор 11 и резистор 12 поступает на выходную шину контактного блока 10. Резистор 12 моделирует при этом внутреннее сопротивление источника 1 ЭДС, а резистор

9, соединенный через конденсатор 8 и ключ 3 с общей шиной, является нагрузкой входной шины контактного блока 10 по переменному току. Так как измерительный вход векторного вольт1 метра 2 через ключ 13 соединен с входной шиной контактного блока 10, то регистрируется напряжение Vo«, ко- 40 торое вырабатывается на входной шине благодаря действию паразитных электромагнитных связей, которые неизбежно существуют между входной и выходной шинами контактного блока 1 0 ° 45

В четвертом положении переключателей программного блока 5 срабатывают ключи 3, 4 и 15. Сигнал от источника

1 ЭДС поступает на схему устройства таким же образом, как и при третьем положении переключателей программного блока 5, но измерительный вход векторного вольтметра 2 через ключ 15 соединен с выходной шиной контактного блока 10. Регистрируется напряжение Vo, которое вырабатывается на этой шине.

В пятом положении переключателей программного блока 5 срабатывают ключи 13 и 6. Сигнал от источника 1 ЭДС поступает на схему таким же образом, как и при первом положении переключателей программного блока 5, но входная шина контактного блока 10 оказывается шунтированной образцовым двухполюсником 17, который соединен с этой шиной через ключ 6 и конденсатор

14. Так как измерительный канал векторного вольтметра через контакты ключа 13 соединен с входной шиной контактного блока 10, то регистрируется калибровочное напряжение U, которое вырабатывается на этой шине.

В шестом положении переключателей программного блока 5 ключи 3, 4, 15 и 7 срабатывают. Цепи электропитания устройства от источника 1 ЭДС и съема сигнала измерительным каналом векторного вольтметра 2 оказываются такими же, как и при четвертом положении переключателей программного блока 5, но выходная шина контактного блока 10. оказывается шунтированной последовательно соединенными образцовым двухполюсником 18 и конденсатором 16. Регистрируется калибровочное напряжеl ние U, которое вырабатывается при этом на выходной шине контактного блока 10. напряжения Uo U „ Uoi< и L zz образуют матрицу напряжении холостого хода устройства. Напряжения Uq< и Uqсоставляют вектор калибровочных напряжений U q, Следующие четыре опыта выполняют при подключенной к контактному блоку

10 измеряемой микросхеме. При этом используются первые четыре положения переключателей программного блока 5 так что положения ключей 3, 4, 6, 7, 13 и 14 полностью соответствуют первым четырем опытам, при которых измеряют матрицу Uo .

В первом положении переключателей программного блока 5 измеряемая микросхема включена по переменному току в прямом направлении передачи. Измеряется напряжение би на ее входе, так как ключ 13 замкнут.

Во втором положении переключателей программного блока 5 микросхема также включена по переменному току в прямом направлении передачи, но измеряется напряжение Uz, на ее выходе, так как ключ 15 срабатывает.

В третьем положении переключателей программного блока 5 измеряемая мик"

1619209

2(- — — — 1)

Uî«

Uot

М о« Ф

U0« — Y (--.-- — — 1)

УК1

Юогл r 1-1 рлл

U0«О ол

М Ф

001 0 022

Укг Ур(02

1 ) У112

1 УК1

2Uon. Uo22 — - — — (— — —U0zz Сот

"Олг

U0«

-Y(. —— кл р

1) Укл. 35

1) Ууг

2 (—.—; — — 1)

11 022

Uo2

022

Uîz2

У -Y (— — — 1) т, Р ЦР2

2 1« . болл

1) о«Пол

М

«

Укл

Олл ° U р«

-Y- — — - — — -1 атолл Нол

У

2 021 (Болл 1)У

U0«U01

М

Ю1 (122 0022

Y z - Y - — -(-- — — 1)К, U022 UZ2 . )

2Un (фогт 1)у хогг U02

M Ф

О«Uî«

1) Ук атолл и

2- - — (- - — - 1)

1122 11 2

Uoz2 О ог, гг U22 Uo22 — --.— — (— — - 1)

Н022 Ног росхема оказывается включенной по переменному току в обратном направлении передачи, так как срабатывают ключи

3, 4 и 13 и сигнал поступает на ее

5 выход. Измеряется напряжение U<< на входе микросхемы, так как к нему через ключ 13 подключен измерительный вход векторного вольтметра 2.

В четвертом положении переключате-1О лей программного блока 5 микросхема включена по переменному току также в обратном направлении, но измеряется напряжение U на ее выходе, так как ключ 15 срабатывает. Напряжения U« 15

Uz< U qz и U22 представляют собой матрицу полюсных напряжений U, Для определения Y-матрицы микросхемы предварительно вычисляют коэффициенты ненормированных матриц передачи холостого хода Мо и нагруженного режима М, используя расчетные формулы, полученные из известных формул (1)при i=1,2; j =1,2:

rye М.„,Мог,, М 01 и Мог — коэффициенты передачи

Мо;

M« þ,Mz1, Мл и Мгт — коэффициенты матрицы передачи М; л 01< Олг

Чогл э багт — компоненты матрицы полюсных напряжений U

А ? лл °

О!2э

- компоненты матрицы полюсных напряжений U;

UÎ0 ц от — кооненть| вектора калибровочных напряжений

"к

Y q< — полная проводимость первого образцового двухполюсни ка;

Y << — полная проводимость второго образцового двухполюс ника;

Y — полная пр о водимо с т ь

P входной цепи измерительного канала векторного вольтметра.

Таким образом, чтобы определить матрицы передачи Мо и М нужно знать точные значения полных проводимостей образцовых двухполюсников 18 и 17 и полной проводимости входной цепи измерительного входа векторного вольтметра 2. Калибровка двухполюсников

18 и 17 может быть выполнена, например, с помощью высокочастотного моста. Для определения полной проводимости Уо можно также применить высокочастотный мост или использовать справочные данные для реального прибора.

Для определения Y-матрицы измеряемой микросхемы решают матричное уравнение

2(М вЂ” М ), где Y — искомая матрица проводимостей;

М вЂ” матрица, обратная к матрице

М;

М вЂ” матрица, обратная к матрице о

Мое

2 — скаляр .

Оптимальный режим работы устройства соответствует условиям

l бл, ) = I цо,) - (0,3 — О, 7) t U„ l;

) 11гг l ) аког i (0,3 — 0,7) ) хогг) которые просто реализуются путем подбора номиналов резисторов 9 и 12.

1619209

Фор мула изобретения

Составитель В.Савинов

Редактор И.Дербак Техред Л. Сердюкова - Корректор С.Шевкун

Заказ 45 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðaä, ул. Гагарина,10!

Устройство для измерения динамических параметров четырехполюсных микросхем, содержащее первый источник питания, программный блок, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой управляемые ключи, первый и второй резисторы, векторный вольтметр,10 контактный блок для подключения исследуемой микросхемы и источник ЭДС, выход которого соединен с опорным входом векторного вольтметра и первыми входами первого и второго управ- 5 ляемых ключей, вторые входы которых соединены с общей шиной, выход первого источника питания соединен с входом программного блока, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого управляемых ключей, при этом входы пятого и шестого управляе- 25 мых ключей соединены соответственно с первыми выводами первого и второго резисторов, а выходы пятого и шестого управляемых ключей соединены с измерительным входом векторного вольтметра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности .измерения на высоких частотах за счет исключения влияния паразитных элементов, в него введены первый, второй,:. третий, четвертый и пятый конденсаторы, первый и второй образцовые двухполюсники, высокочастотный дроссель и второй источник питания, причем выход первого управляемого ключа соединен через первый конденсатор с вторым выводом первого резистора, первый вывод которого соединен с входной шиной контактного блока и через третий конденсатор с входом третьего управляемого ключа, выход которого через .первый образцовый двухполюбник соединен с общей шиной, выход второго управляемого ключа соединен через второй конденсатор с вторым выL водом второго резистора, первый вывод которого соединен с выходной шиной контактного блока и через четвертый конденсатор — с входом четвертого управляемого ключа, выход которого через второй образцовый двухполюсник соединен с общей шиной, выход второго источника питания через высокочастотный дроссель соединен с шиной питания контактного блока и с первым выводом пятого конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной контактного блока, с общей шиной первого источника питания,с общей шиной источника ЭДС,с общей шиной векторного воль метра, с общей шиной второго источника питания и с общей шиной.