CN103592589A - 数字式存储半导体管特性图示仪测试系统 - Google Patents

数字式存储半导体管特性图示仪测试系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于测试仪器技术领域，本发明的数字式存储半导体管特性图示仪测试系统，包括集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元、偏置电压/电流产生单元、FPGA可编程逻辑控制单元、嵌入式监控系统、电源电路单元，FPGA可编程逻辑控制单元分别与集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元、偏置电压/电流产生单元、嵌入式监控系统、电源电路单元电连接，集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元分别连接被测器件。实现数字式测试仪器，克服模拟仪器的弊端，使仪器性能大幅度提升、大大提高工作效率。

Description

数字式存储半导体管特性图示仪测试系统
技术领域
本发明属于测试仪器技术领域，尤其涉及一种新型数字式存储半导体管特性图示仪测试系统技术。
背景技术
当前的半导体管特性图示仪采用模拟技术，通过模拟电路产生集电极电压源，阶梯电压/电流源：其缺点是电路复杂，精度低，稳定度差，效率低。如想克服如上缺点模拟技术很难达到。
发明内容
本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种数字式存储半导体管特性图示仪测试系统，其使仪器性能大幅度提升、大大提高工作效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元、偏置电压/电流产生单元、FPGA可编程逻辑控制单元、嵌入式监控系统、电源电路单元，FPGA可编程逻辑控制单元分别与集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元、偏置电压/电流产生单元、嵌入式监控系统、电源电路单元电连接，集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元分别连接被测器件。
集电极/漏极电源发生单元对被测器件提供集电极或漏极电源，系统设置两个集电极/漏极电源发生器：一个是50W高压集电极/漏极电源发生器，另一个是峰值功率2kW低压集电极/漏极电源发生器；其中，50W高压集电极/漏极电源发生器由高性能FPGA合成正弦平方波形信号，经变压器升压供给被测件;峰值功率2kW的低压集电极电源仍由高性能FPGA合成三角波信号，由能量存储功能的功率驱动电路给被测件提供大电流脉冲。
基极/栅极电流电压及偏置电压/电流发生单元是对被测件提供基极电流或栅极电压，具有能量存储电路；偏置电压/电流产生单元对场效应管产生偏置电压，对双极性管产生偏置电流。
电压/电流数据采集存储单元包括电压取样电路、电流取样电路、转换电路、电压A/D模块、电流A/D模块、存储器，同步测量集电极电压与集电极电流，并将测量结果分别写入电压和电流的相应存储器地址单元。
FPGA可编程逻辑控制单元为集电极/漏极电源发生单元，基极/栅极电流电压发生单元、偏置电压/电流产生单元、电压和电流数据采集单元提供逻辑控制时序，为各单元提供可编程的逻辑控制，FPGA可编程逻辑控制单元包括占空比可编程的时序信号发生器，用于基极阶梯信号生成的可预置数计数器，用于集电极信号生成的可预置数加减计数器，以及用于存储高精度A/D转换结果的FIFO存储器。
嵌入式监控系统由控制面板、显示器、RS232、USB接口组成嵌入式计算机系统，由此来完成系统控制、数据采集与处理、参数测量、曲线图形显示、存储、调出、按键处理和程控通信工作，控制面板为系统提供人机交互的平台，根据面板操作，实现放大器增益的选择、集电极功耗电阻选择、采样电阻选择功能。
一种新型数字式存储半导体管特性图示仪测试系统技术，其采用Windows嵌入式操作系统作为程序的运行平台，开发环境为VisualC++，Windows，通过Windows丰富的图形显示能力及外围接口，可以开发出具有良好的人机交互性能的图形用户界面。Windows.NET提供流接口驱动程序和本机设备驱动程序模型。
采用WinDriver开发工具开发PCI总线接口设备的驱动程序，结合高性能FPGA可编程逻辑控制为各单元提供可编程的逻辑控制，包括占空比可编程的时序信号发生器，用于基极阶梯信号生成的可预置数计数器，用于集电极信号生成的可预置数加减计数器，以及用于存储的高精度A/D转换结果的FIFO存储器，实现数字式测试仪器，克服模拟仪器的弊端，使仪器性能大幅度提升、大大提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图；
图2为本发明的集电极/漏极电源原理框图；
图3为发生单元电路原理图；
图4为电压/电流数据采集存储单元示意图。
具体实施方式
如图1所示,本发明的数字式存储半导体管特性图示仪测试系统，包括集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元、偏置电压/电流产生单元、FPGA可编程逻辑控制单元、嵌入式监控系统、电源电路单元，FPGA可编程逻辑控制单元分别与集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元、偏置电压/电流产生单元、嵌入式监控系统、电源电路单元电连接，集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元分别连接被测器件。
集电极/漏极电源发生单元是对被测件提供集电极/漏极电源，是非常关键的功率部件。系统设置两个集电极/漏极电源发生器：一个是50W高压（3kVpp）集电极/漏极电源发生器，另一个是峰值功率2kW低压（10Vpp）集电极/漏极电源发生器。50W高压集电极/漏极电源发生器由高性能FPGA合成正弦平方波形信号，经变压器升压供给被测件。峰值功率2kW的低压集电极电源仍由高性能FPGA合成三角波信号，由能量存储功能的功率驱动电路给被测件提供大电流脉冲。集电极/漏极电源原理框图如图2所示。
基极/栅极电流电压及偏置电压/电流发生单元是对被测件提供基极电流或栅极电压，同样具有能量存储电路；偏置电压/电流产生单元对场效应管产生偏置电压，对双极性管产生偏置电流。发生单元电路原理图如图3所示。
电压、电流数据采集存储单元如图4所示。主要由取样电路、转换电路、电压A/D、电流A/D、RAM等电路组成，同步测量集电极电压与集电极电流，并将测量结果分别写入电压RAM和电流RAM的相应地址单元。
高性能FPGA可编程逻辑控制单元为集电极/漏极电源发生单元，基极/栅极电流电压发生单元，偏置电压/电流产生单元，电压和电流数据采集单元等单元提供逻辑控制时序，为各单元提供可编程的逻辑控制，包括占空比可编程的时序信号发生器，用于基极阶梯信号生成的可预置数计数器，用于集电极信号生成的可预置数加减计数器，以及用于存储高精度A/D转换结果的FIFO存储器。
嵌入式监控系统由控制面板、显示器、RS232、USB接口组成嵌入式计算机系统，由此来完成系统控制、数据采集与处理、参数测量、曲线图形显示、存储、调出、按键处理和程控通信工作，控制面板为系统提供人机交互的平台，根据面板操作，实现放大器增益的选择、集电极功耗电阻选择、采样电阻选择功能。

Claims (6)

1.一种数字式存储半导体管特性图示仪测试系统，其特征在于，包括集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元、偏置电压/电流产生单元、FPGA可编程逻辑控制单元、嵌入式监控系统、电源电路单元，FPGA可编程逻辑控制单元分别与集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元、偏置电压/电流产生单元、嵌入式监控系统、电源电路单元电连接，集电极/漏极电源发生单元、基极/栅极电流电压发生单元、电压/电流数据采集存储单元分别连接被测器件。
2.根据权利要求1所述的数字式存储半导体管特性图示仪测试系统，其特征在于，集电极/漏极电源发生单元对被测器件提供集电极或漏极电源，系统设置两个集电极/漏极电源发生器：一个是50W高压集电极/漏极电源发生器，另一个是峰值功率2kW低压集电极/漏极电源发生器；其中，50W高压集电极/漏极电源发生器由高性能FPGA合成正弦平方波形信号，经变压器升压供给被测件;峰值功率2kW的低压集电极电源仍由高性能FPGA合成三角波信号，由能量存储功能的功率驱动电路给被测件提供大电流脉冲。
3.根据权利要求1所述的数字式存储半导体管特性图示仪测试系统，其特征在于，基极/栅极电流电压及偏置电压/电流发生单元是对被测件提供基极电流或栅极电压，具有能量存储电路；偏置电压/电流产生单元对场效应管产生偏置电压，对双极性管产生偏置电流。
4.根据权利要求1所述的数字式存储半导体管特性图示仪测试系统，其特征在于，电压/电流数据采集存储单元包括电压取样电路、电流取样电路、转换电路、电压A/D模块、电流A/D模块、存储器，同步测量集电极电压与集电极电流，并将测量结果分别写入电压和电流的相应存储器地址单元。
5.根据权利要求1所述的数字式存储半导体管特性图示仪测试系统，其特征在于，FPGA可编程逻辑控制单元为集电极/漏极电源发生单元，基极/栅极电流电压发生单元、偏置电压/电流产生单元、电压和电流数据采集单元提供逻辑控制时序，为各单元提供可编程的逻辑控制，FPGA可编程逻辑控制单元包括占空比可编程的时序信号发生器，用于基极阶梯信号生成的可预置数计数器，用于集电极信号生成的可预置数加减计数器，以及用于存储高精度A/D转换结果的FIFO存储器。
6.根据权利要求1所述的数字式存储半导体管特性图示仪测试系统，其特征在于，嵌入式监控系统由控制面板、显示器、RS232、USB接口组成嵌入式计算机系统，由此来完成系统控制、数据采集与处理、参数测量、曲线图形显示、存储、调出、按键处理和程控通信工作，控制面板为系统提供人机交互的平台，根据面板操作，实现放大器增益的选择、集电极功耗电阻选择、采样电阻选择功能。
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