Устройство для измерения динамических параметров четырехполюсных микросхем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 1 011 01 К 31/28 Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСА К В ТОРСИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Ц Авторское свидетельство СССР 9 1317370, кл. С 01 К 27/32, 1983.21. Авторское свидетельство СССР Гф 741195, кл. С 01 К 27/28, 1978.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕЙИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЧЕТЬРЕХПОЛЮСНЫХ МИКРОСХИЧ(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 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 10, блоки 19 и 20 питания, дроссель 21 высокой частоты, Сигнал переменного тока поступает с выхода источника 1 ЭДС на кпючи 3, 4 и опорный вход векторного вольтметра 2. Программный блок 5 осуществляет попеременное подключение резисторов 9, 12, 17 и 18 и кощснсаторов 8 и 14 к ф входам и выходам объекта контроля. По результатам измерений рассчитывается У-матрица объекта контроля. 1 ил .Изобретение относится к техникерадиоизмерений и может быть использовано в автоматизированных информационно-измерительных системах измерения5и диагностики качества микросхем навысоких частотах.Дель изобретения - повышение точности измерения четырехполюсных микросхем на высоких частотах за счетисключения влияния паразитных элементов.На чертеже показана структурнаясхема устройства для измерения динамических параметров четырехполюсныхмикр осхем,Устройство содержит источник 1ЭДС, векторный вольтметр 2, первый 3и второй 4 управляемые ключи, программный блок 5, выполненньлЗ, например, на переключателях,третий 6 ичетвертый 7 управляемые ключи, первый конденсатор 8, первый резистор 9,контактный блок 10 второй конденсатор 11, второй резистор 12, пятый управляемый ключ 13, третий конденсатор14, шестой управляемый ключ 15, четвертый конденсатор 16, первый 17 ивторой 18 образцовые двухполюсники,первый 19 и второй 20 источники пита 3ния, высокочастотный дроссель 21 ипятый конденсатор 22.Выход источника 1 ЭДС соединен спервым входом векторного вольтметра 2и первыми входами перого 3 и вр4 управляемых ключей, вторые входыкоторых соединены с общей шиной. Выход первого источника 19 питания соединен с входом программного блока 5,первый, второй, третий, четвертый, 40пятый, шестой выходы которого соединены соответственно с управляющимивходами первого 3, второго 4, третьего б, четвертого 7, пятого 13 и шестого 15 управляемых ключей. Входы пятого 13 и шестого 15 управляемых ключей соединены соответственно с первыми выводами первого 9 и второго 12резисторов. Выходы пятого 13 и шестого 15 управляемых ключей соединены сизмерительным входом векторного вольтметра 2. Выход первого управляемогоключа 3 соединен через первый конденсатор 8 с вторым выводом первого резистора 9, первый вывод которого соединен с входной шиной контактного55блока 10 и через третий конденсатор14 - с входом третьего управляемогоключа 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 2соединен 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 У- матрицы 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 срабаты- вает. Сигнал от источника 1 ЭДС через ключ 3, конденсатор 8 и резистор 9 поступает на входную шину контактногоблока 10. Резистор 9 при этом моделирует, внутреннее сопротивлениеисточника 1ЭДС,Резистор 12 через конденсатор 11ключ 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 с5входной 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 ЭДСподается на схему устройства таким,же образом, как и при первом положении программного блока 5. Регистрируется напряжение бпла, которое вырабатывается на выходной шине контактного 20блока 10 благодаря действию паразитных электромагнитных связей, которыенеизбежно существуют между входной и.выходной шинами контактного блока 10,В третьем положении переключателей программного блока 5 срабатываютключи 3, 4 и 18. Сигнал от источника1 ЭДС через ключ 4, конденсатор 11 ирезистор 12 поступает на выходную шину контактного блока 10. Резистор 12моделирует при этом внутреннее сопротивление источника 1 ЭДС, а резистор9, соединенный через конденсатор 8 иключ 3 с общей шиной, является нагрузкой входной шины контактногоблока 10 по переменному току. Так какизмерительный вход векторного вольтметра 2 через ключ 13 соединен свходной шиной контактного блока 10,то регистрируется напряжение 60 которое вырабатывается на входной шинеблагодаря действию паразитных электромагнитных связей, которые неизбежно существуют между входной и выходной шинами контактного блока 10. 45В четвертом положении переключателей программного блока 5 срабатываютключи 3, 4 и 15. Сигнал от источника1 ЭДС поступает на схему устройстватаким же образом, как и при третьемположении переключателей программногоблока 5, но измерительный вход векторного вольтметра 2 через ключ 15соединен с выходной шиной контактного блока 10. Регистрируется напряжение Ущп, которое вырабатывается наэтой шине.В пятом положении переключателейпрограммного 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 пеной контактного блока 10, то регистрируется калибровочное напряжение боп, которое вырабатывается на этой шине.В шестом положении переключателей программного блока 5 ключи 3, 4, 15 и 7 срабатывают. Пепи 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 1 О. оказавается шунтированной последовательно соединенными образцовым двухполюсником 18 и конденсатором 16. Регистрируется калибровочное напряже(ние У, которое вырабатывается при этом на выходной шине контактного блока 10.Напряжения Б,и, Уп, 11 о и -охи образуют матрицу напряжении холостого хода устройства. Напряжения 11 ди 0., составляют вектор калибровочных напряжений б.п.1:ледующие четыре опыта выполняют при подключенной к контактному блоку 1 О 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 котораи измеряют матрицу Уо .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 11, на ее выходе, так как ключ 15 срабатывает.В третьем положении переключателей программного блока 5 измеряемая мик"кл 2 Богл 11 о т" щщ( " 1 ) Улт Бом Оол щьтУк. тр(ао 1 к 2 Болт фогт-- (Н 022 Оог 1) клт - ( - 1),1 олл кл р к, -- (т -- - 1)хогг 11 оя,росхема оказывается включенной по переменному току в обратном направлении передачи, так как срабатывают ключи 3, 4 и 13 и сигнал поступает на ее выход. Измеряется напряжение Бл на входе микросхемы, так как к нему че" рез ключ 13 подключен измерительный вход векторного вольтметра 2.В четвертом положении переключателей программного блока 5 микросхема включена по переменному току также в обратном направлении, но измеряется напряжение О на ее выходе, так как ключ 15 срабатывает, Напряжения блл,Цгл У Б лг и Бгг представ ют собой матрицу полюсных напряжений О.Для определения У-матрицы микросхемы предварительно вычисляют коэффициенты ненормированных матриц передачи холостого хода Мо и нагруженно" го режима М, используя расчетные формулы, полученные из известных формул )1 при = 1,2; 1 = 1,2;- коэффициенты матрицы передачи М; 1Чог фбагт - компоненты матрицы полюсных напряжений 0о лУооЛОг 10 Алл э0 т ю У = 2(М - М ),15где У - искомая матрица проводимостей;М - матрица, обратная к матрицеМ;М - матрица, обратная к матрице )М2 - скаляр.Оптимальный режим работы устройства соответствует условиям) для )) Оол) (0,3 - О, 7)Уолл) 1 ) Угг ) -) 13 ог ) й (0,3 - О, 7) ) хогг ) которые просто реализуются путем подбора номиналов резисторов 9 и 12.- компоненты матрицы полюсных напряжений 0;БО 9 Ц от - компоненты вектора ка,либровочных напряжений"к1 л - полная проводимостьпервого образцовогодвухполюсника;20У- полная проводимостьвторого образцовогодвухполюс ника;У - полная проводимостьГвходной цепи измери тельного канала векторного вольтметра.Таким образом, чтобы определитьматрицы передачи Ма и М нужно знатьточные значения полных проводимостейобразцовых двухполюсников 18 и 1 иполной проводимости входной цепи измерительного входа векторного вольтметра 2. Калибровка двухполюсников18 и 17 может быть выполнена, например, с помощью высокочастотного моста. Дпя определения полной проводимости 7 можно также применить высокочастотный мост или использоватьсправочные данные для реального при" 40бора.Для определения 1-матрицы измеряе"мой микросхемы решают матричное урав- нение10 1619209 Формула изобретения Составитель В.Савинов Редактор И.Дербак Техред Л. Сердюкова. Корректор С.ШевкунЗаказ 45 Тираж . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, 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 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 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 выл 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.