Устройство для контроля параметров линейных интегральных микросхем

(72) Авторы изобретенияинс итут;,., 1 Ю, Н. Самарцев и В. В. Волохин Киевский ордена Ленина политехнический им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(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 разпичных этапвх их производства.Известно устройство для контроля параметров линейных интегральных микросхем, содержащее генератор испытательных сигналов, преобразователь сигналов, блок сравнения 11.Однакое известное устройство характеризуется ограниченными функциональными возможностями, так как не обеспечивает измерения и контроля полного 15 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, блоксогласования, вычислитель, блок выводаинформации, блок сравненияисточникопорного 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 23. 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, напоимер, для расширения динамического диапазона измеряемых импедвнсов в данном устройстве путем подачи на последовательно включенные эталонный резистор, находящийся в блоке эталонных нагрузок, и измеряемый импеданс напряжения сину906 4 10 15 20 25 30 35 45 50 55 3 981соидальной формы, необходимо повышатьчастоту задаюших сигналов, так как аргумент импеданса зависит от частотывоспринимаемых сигналов. При передачевысокочастотных сигналов от генераторазадающих сигналов ко входу интегральной схемы и с выхода ее через коммутатор режимов работы к измерителю среднеквадратического значения напряжениятребуется построение каналов связи в виде согласованных коаксиальных кабелей,а при измерении, например входных и выходных импедансов микросхем волновоесопротивление кабеля будет шунтироватьизмеряемые входной и выходной импедансы. При этом значительная погрешностьвносится не только при измерении модуля импедансов, но и, что значительносущественнее, при измерении их аргументов. Йзвестное устройство не может автоматически измерять аргумент импедансов, а также комплексный коэффициентпередачи испытуемых микросхем, что всовокупности с узким динамическим диапазоном контраля в значительной степени снижает достоверность проводимогоконтролч,Кроме того, известное устройствоимеет выходы для подключения толькок двум выводам (вход, выход) испытуемых схем, что не позволяет автоматизировать процесс контроля параметров, требуюший возможности передачи и съемасигналов с любого вывода микросхемы.Например, при смене типов или корпусовмикросхем могут меняться номера вывода, соответствующих одинаковым функциональным точкам схемной реализации.Цель изобретения - повышение достоверности и производительности контролялинейных интегральных микросхем,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для контроля параметров линейных интеральных микросхем, содержащее блок управления, соединенныйвыходами с соответствующими первымивходами задающего генератора, блока вывода, коммутатора режимов работы иблоков эталонных нагрузок, соединенныувыходами с выводами контролируемоймикросхемы, фильтр высоких частот, сое"диненный выходом с вторым входом коммутатора режимов работы, выход которого соединен через измеритель среднеквадратического значения напряжения. спервым входом блока согласования, соединенного выходом спервым входом вычислителя, соединенного выходом с вторым входом блока вывода, вторым входом - с соответствуюшим выходом блокауправления, вход которого соединен свыходом блока сравнения, соединенногопервым входом с источником опорногонапряжения, вторым входом - с входомфильтра высоких частот, введены формирователь строб-импульсов, первый и второй нормирующие усилители, высокочастотный и низкочастотный коммутаторы,фазометр, измеритель амплитудных зна 1чений напряжения, первый смеситель и по числу выводов контролируемой микросхемы вторые смесители, соединенные первыми входами с выводами контролируемой микросхемы, выходами - с первымивходами низкочастотного коммутатора,вторыми входами с выходом формирователя строб-импульсов и первым входомпервого смесителя, второй вход которого соединен с выходом задаюшего генератора и через высокочастотный коммутатор - с вторыми входами соответствующих блоков эталонных нагрузок, выход через первый нормируюший усилитель - с первым входом фазометра и стретьим входом коммутатора режимовработы, соединенного выходом через измеритель амплитудных значений напряжений с вторым входом блока согласования,третий вход которого соединен с выходомфазометра, соединенного вторым входомс выходом коммутатора регкимов работы,соединенного четвертым входом непосредственно с входом фильтра высоких частот и через второй нормируюший усилитель с выходом низкочастотного коммутатора, соединенного вторым входом ссоответствующим выходом блок% управления, соединенного выходами с первым входом формирователя строб-импульсов,вторыми входами высокочастотного инизкочастотного коммутаторов,На фиг, 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2- блок-схема блока управления; на фиг. 3 - блок-схема блока эталонных нагрузок; на фиг. 4 - векторная диаграмма и эквивалентная схема измерения параметров микросхемы,Устройство содержит задаюший генератор 1, первый смеситель 2, первый нормируюший усилитель 3, высокочастотный коммутатор 4, контролируемую микросхему 5, вторые смесители 6=1-6= л блоки 7 = 1-7= и эталонных нагрузок, формирователь 8 строб-импульсов, низкочастотный коммутатор 9, второй нормнрующий усилитель 10, фильтр 11 высоких98190 5частот, коммутатор 12 режимов работы,измеритель 13 среднеквадратического значения напряжения, измеритель,14 амплитудного значения напряжения, фазометр 15, блок 1 6 сравнения, источник 5 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, ад- й ресный регистр 23 и регистр 24 команд.Каждый блок эталонных нагрузок (фиг. 3) содержит резистор 25 согласования эталонные резисторы 26=1-26= О и переключатель 27.35Эквивалентная схема измерения параметров (фиг. 4) содержит последовательно соединенные сопротивления К э эталонного резистора каждого блока 7=1-7= иэталонных нагрузок и входного или вы фходкого импеданса 2 х. При этом на векторной диаграмме и на эквивалентнойсхемеО оп - вектор напряжения, формируемого задающим генератором;О- вектор напряжения, падающего на эталонном сопротивлении эталонного резистора блока 7;О- вектор напряжения, падающегона входном или выходном импедансе ис 36пытуемой микросхемы;О , - вектор выходного напряженияиспытуемой микросхемы;; - вектор тока, протекающего по , цепи последовательно соединенных эта лонного сопротивления и входного иливыходного импеданса;Ч, Ч, Д - сдвиги фаз соответственно между векторами тока 3 и напряжения ОМ .2 хнапряжений О и О , Ооп и О уЭталонные резисторы 26 имеют активное сопротивление, их номиналы подбираются с учетом пределов значений входных и выходных импедансов испытуемыхмикросхем. 45 Устройство работает следующим ооразом,В режиме контроля модуля и аргуменЯ 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 амплиту 55 ды. Команда от блока 2:1 управления поступает также на высокочастотный коммутатор 4. Го 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=д 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 происходилоЪ -стробоскопическое преобразование выходного сигнала генератора 1 в сигнал промежуточной частоты одного и того жезначения независимо от частоты выходного сигнала генератора 1 в сигнал промежуточной частоты одного и того жезначения независимо от частотьч выходного сигнала генератора 1 (например,сигнал частоты 10 кГц).Напряжение синусоидальной формы высокой частоты, модуль и фаза которогоопределяются входным импедансом микросхемы 5 и значением активного сопротивления последовательно включенного с нимэталонного резистора 26, снимаемое спервого вывода микросхемы 5, поступаетна вход смесителя 6=1, где происходитстробоскопическое преобразование этогосигнала в сигнал промежуточной частоты, Нормируюший усилитель 10 сигнального канала устанавливает нормированное значение коэффициента передачи преобразуемого смесителями 6 сигнала сцелью устранения влияния искажений сигнала на результат контроля,Нормируюший усилитель 3 формирует преобразованное опорное напряжение О 5Измеритель 14 амплитудного значения измеряет амплитудное значение О . напряжения О о формируемого нормируюшим1 25 где Р - значение сопротивления, соответствуюшего эталонного резистора 26=1 в блоке 7=1-7=10 эталонных нагрузок значение аргумента Ч контропируемогохвходного импеданса по формуле30О -Оо М 10 М 3 Ъ,В вычислителе 19 значения модуЕ ) и аргумента Ч входного им35х Ухданса микросхемы сравниваются с зными установками, занесенными с б21 управления, а результаты сравненияи измерения поступают в блок 20 вывода информации дпя регистрации,Лналогичным образом измеряется иконтролируется выходной импеданс микросхемы 5. Для этого выход задающего генератора 1 подключается через высокочастотный коммутатор 4 к блоку 7= пэталонных нагрузок, соединенному с-ымвыводом микросхемы 5, являюшемуся выходом; низкочастотный коммутатор 9подключает ко входу нормируюшего уси 5лителя 10 сигнального канала выход смесителя 6= и сигнального канала, подключенного к и -му выводу микросхемы 5,Йпя контроля комплексного коэффициентапередачи микросхемы блок 21 управления подключает низкочастотный коммутатор 9 поочереди к смесителям 6=1 и 6= нсигнального канала, соответствуюшимвходу и выходу микросхемы 5; измери 7 9819 усилителем 10 сигнального канала, а фазометр 15 измеряет сдвиг фаз Ч 3 между напряжениями О 3 и О сигналов, формируемых нормируюшимй усилителями 3 и 10, Значение О 1 ои1 по команде 5 блока 21 управления передаются через блок 18 сбгласования в вычислитель 19. Затем коммутатор 12 режимов работы подключает выход нормируюшего усилите ля 3 на вход измерителя 14 амплитудно го значения напряжения и последний измеряет амплитудное значение Онапряжения Оформируемого нормируюшим 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 1 1М 10 Э тель 14 амплитудных значений измеряети амплитудные значения О 7 р и 0,7 напряжения, формируемого в обоих случаях нормируюшим усилителем 10 сигнального канала, Фазометр 15 измеряет при этом значения Ч " и Ч сдвига фаз межи3- 10 3-10ду напряжением О формируемым норми 3руюшим усилителем 3, и напряжением О формируемым нормируюшим усилите 10лем 10 в обоих случаях, Измеренные значения О 1 и Онапряжений и эна 7м 1 о м очений Ч и У" через блок 18 сог 3-10 5-10ласования передаются в вычислитель 19, В последуюшем такте вычислитель 19 осуществляет вычисление модуля коэффициента передачи микросхемы по формуле0"1 К --М 1 аМ 10и аргумента Ч к К 3-10 3-1 ОЗначейия модуля К 1 и аргумента коэффициента передачи микросхемы 5 сравнивается с заданными уставками, а результаты сравнения и измерения передаются в блок 20 вывода информации.Для 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 6=п соединенный с выводом, соответствуюшим 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, поступаюший с выхода нормируюшего усилителя 10 на блок 16 сравнения, не станет равным заданному, поступающему от источника опорных напряжений 17, При этом среднеквадратическое значение напряжения с выхода нормируюшего уси= лителя 10 через измеритель 13 средне- квадратического 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 13 среднеквадратических значений измеряет при этом среднеквадратнческое значениеУстройство для контроля параметров линейных интегральных микросхем содержащее блок управления соединенный вы-ходами с соответствующими первыми входами задающего генератора, блока вывода, коммутатора режимов работы и блоков эталонных нагрузок, соединенных выходами с .выводами контролируемой О микросхемы, фильтр высоких частот, сое диненный выходом с вторым входом коммутатора режимов работы, выход которого соединен через измеритель среднеквадратического значения напряжения с пер- ф вым входом блока согласования, соединенного выходом с первым входом вычислителя, соединенного выходом с вторым входом блока вывода, вторым входом - с соответствующим выходом блока управ 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 25 тем, что, с целью повышения достоверности и производительности контроля, в устройство, введены формирователь строб- импульсов, 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 12водами контролируемой микросхемы,выходами - с первыми входами низко частотного коммутатора, вторыми входамис выходом формирователя строб-импульсов и первым входом первого смесителя,второй вход которого соединен с выходом задающего генератора и через высокочастотный коммутатор - с вторымивходами соответствующих блоков эталонных нагрузок выход через первый нормируюший усилитель - с первым входомфазометра, третьим входом коммутаторарежимов работы, соединенного выходом через измеритель амплитудных значений напряжения с вторым входом блокасогласования, третий вход которого соединен с выходом фазометра, соединенного вторым входом с выходом коммутатора режимов работы, соединенного .четвертым входом непосредственно с входомфильтра высоких частот и через второйнормируюший усилитель с выходом низкочастотного коммутатора, соединенноговторым входом с соответствующим выходом блока управления, соединенного выходами с первым входом формирователястроб-импульсов, вторыми вхопами высокочастотного и низкочастнотного коммутаторов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 661439 кл. ( 01 Я 31/28, 1979,2, Авторское свидетельство СССРМ 325571, кл. С, 01 В 31/28, 1972Дво ки Составитель В, р нРедактор Н, Киштулинец Техред М.Надь Корректор И,шкина 64 ВН Заказ 97 130 ПП."Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 филиал Тираж 717ПИ Государственного кдедам изобретений и5, Москва, Ж 35, Рау Подписномитета СССРткрытийская набд, 4