CN108023576B - 一种用于快沿脉冲发生器上升时间校准的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于快沿脉冲发生器上升时间校准的方法，包括：取样示波器测量被校快沿脉冲发生器波形，测得上升时间τ(y)’；取样示波器作为标准设备，获取上升时间τ(a)’，求得τ(y)’/τ(a)’值；获取修正因子的均值曲线；根据τ(y)’/τ(a)’值和修正因子的均值曲线，查找得到对应的修正因子均值C’以及标准偏差σ’；获得被校快沿脉冲发生器上升时间校准结果τ(x)’＝τ(y)’×C’，不确定度分量u’＝τ(y)’×σ’。本发明方法可用于上升时间小于10ps设备的校准之中，获得误差很小的校准结果，并可给出对应的不确定度。

Description

一种用于快沿脉冲发生器上升时间校准的方法
技术领域
本发明涉及上升时间校准技术领域。更具体地，涉及一种用于快沿脉冲发生器上升时间校准的方法。
背景技术
随着半导体技术的飞速发展，快沿脉冲发生器的上升时间已经小于10ps。传统的上升时间校准方法要求标准设备(取样示波器)的上升时间小于被校设备(快沿脉冲发生器)上升时间的1/3，此时校准结果可不做任何修正直接使用，对于目前的工艺水平而言，这是很难实现的。高带宽时，标准设备(取样示波器)的上升时间较被校设备(快沿脉冲发生器)的上升时间小的有限，两者基本是可比拟的，因此需要对校准结果进行修正。目前最为常用的修正方法为方和根法，认为测得上升时间是标准的上升时间与被测上升时间的方和根，但该方法在被校设备(快沿脉冲发生器)与标准设备(取样示波器)上升时间可比拟时存在很大的误差，且其引入的不确定度大小无法确定。
因此，需要提出一种用于快沿脉冲发生器上升时间校准的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于快沿脉冲发生器上升时间校准的方法，解决上升时间小于10ps脉冲发生器的校准问题。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明提供了一种用于快沿脉冲发生器上升时间校准的方法，包括以下步骤：
1)取样示波器测量被校快沿脉冲发生器波形，测得上升时间τ(y)’；
2)取样示波器作为标准设备，获取上升时间τ(a)’，求得τ(y)’/τ(a)’值；
3)获取修正因子的均值曲线；
4)根据τ(y)’/τ(a)’值和修正因子的均值曲线，查找得到对应的修正因子均值C’以及标准偏差σ’；
5)获得被校快沿脉冲发生器上升时间校准结果τ(x)’＝τ(y)’×C’，不确定度分量u’＝τ(y)’×σ’。
进一步，所述步骤3)具体包括以下步骤：
a)利用标准冲激函数定义
Figure BDA0001523453390000021
生成h1(t)，此处σ1为决定标准冲激函数脉冲宽度的常数，σ1＝1×10-12s；
b)将h1(t)与滤波器卷积，得到取样示波器冲激响应函数的一个模拟值hosc(t)；
c)对hosc(t)积分，得到取样示波器阶跃响应函数ha(t)；
d)计算阶跃响应ha(t)的上升时间τ(a)；
e)利用标准冲激函数定义
Figure BDA0001523453390000022
生成h2(t)，此处σ2为为决定标准冲激函数脉冲宽度的变量，σ2从1×10-12s开始，以1×10-13s为间隔步进199次，得到200个冲激波形h2(t)；
f)将h2(t)与步骤b)所述滤波器卷积，得到快沿脉冲发生器冲激响应函数的一个模拟值hgen(t)；
g)对hgen(t)积分，得到快沿脉冲发生器阶跃响应函数hx(t)；
h)计算阶跃响应hx(t)的上升时间τ(x)；
i)将取样示波器冲激响应函数hosc(t)与快沿脉冲发生器冲激响应函数hgen(t)卷积，得到测得波形的响应函数hmea(t)；
j)对hmea(t)积分，得到测得波形的阶跃响应函数hy(t)；
k)计算阶跃响应hy(t)的上升时间τ(y)；
l)改变滤波器的类型和阶数得到n组的τ(a)、τ(x)以及τ(y)值数据；
m)将n组的τ(y)/τ(a)作为坐标轴横轴，修正因子C＝τ(x)/τ(y)，作为坐标轴纵轴，得到n条修正因子曲线；
n)将n条曲线值取平均，得到修正因子的均值曲线；n组数据求标准偏差，得到对应的标准偏差；
其中，所述n为(类型×阶数)2。
进一步，所述滤波器的类型为巴特沃斯、契比雪夫、贝塞尔；所述滤波器的阶数为二阶、四阶、六阶。因为h1(t)与滤波器卷积的滤波器有9种(3种类型×3种阶数)，h2(t)与滤波器卷积的滤波器同样有9种，因此，得到81组不同的τ(a)、τ(x)以及τ(y)值。
本发明的有益效果如下：
本发明用于快沿脉冲发生器上升时间校准的方法可用于上升时间小于10ps设备的校准之中，获得误差很小的校准结果，并可给出对应的不确定度。该方法使用方便，不需获得标准设备与被测设备的响应函数，不需要进行复杂的反卷积运算，极大的节省了校准的成本与时间。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出标准冲激波形(实线)，50％参考电平(水平虚线)以及脉冲宽度的起止线(竖直点划线)。
图2示出不同滤波器组和对应的修正因子、修正因子均值以及对应的标准偏差。
图3示出单独的修正因子均值以及对应的标准偏差。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明提供了一种用于快沿脉冲发生器上升时间校准的方法，包括以下步骤：
1)取样示波器测量被校快沿脉冲发生器波形，测得上升时间τ(y)’；
2)取样示波器作为标准设备，获取上升时间τ(a)’，求得τ(y)’/τ(a)’值；
3)获取修正因子的均值曲线；
4)根据τ(y)’/τ(a)’值和修正因子的均值曲线，查找得到对应的修正因子均值C’以及标准偏差σ’；
5)获得被校快沿脉冲发生器上升时间校准结果τ(x)’＝τ(y)’×C’，不确定度分量u’＝τ(y)’×σ’。
进一步，所述步骤3)具体包括以下步骤：
a)利用标准冲激函数定义
Figure BDA0001523453390000031
生成h1(t)，此处σ1为决定标准冲激函数脉冲宽度的常数，σ1＝1×10-12s，标准冲激波形图像如图1实线所示，其中水平虚线为定义脉冲宽度所需的50％参考点评，竖直点划线为脉冲宽度的起止线，脉冲宽度为图中两条竖直点划线之间的区域；
b)将h1(t)与滤波器卷积，得到取样示波器冲激响应函数的一个模拟值hosc(t)；
c)对hosc(t)积分，得到取样示波器阶跃响应函数ha(t)；
d)计算阶跃响应ha(t)的上升时间τ(a)；
e)利用标准冲激函数定义
Figure BDA0001523453390000041
生成h2(t)，此处σ2为为决定标准冲激函数脉冲宽度的变量，σ2从1×10-12s开始，以1×10-13s为间隔步进199次，得到200个冲激波形h2(t)；
f)将h2(t)与步骤b)所述滤波器卷积，得到快沿脉冲发生器冲激响应函数的200个模拟值hgen(t)；
g)对hgen(t)积分，得到快沿脉冲发生器阶跃响应函数hx(t)；
h)计算阶跃响应hx(t)的上升时间τ(x)；
i)将取样示波器冲激响应函数hosc(t)与快沿脉冲发生器冲激响应函数hgen(t)卷积，得到测得波形的响应函数hmea(t)；
j)对hmea(t)积分，得到测得波形的阶跃响应函数hy(t)；
k)计算阶跃响应hy(t)的上升时间τ(y)；
l)改变标准冲激函数h1(t)与h2(t)的参数，以及滤波器的类型(巴特沃斯、契比雪夫、贝塞尔)和阶数(二阶、四阶、六阶)，得到81组不同的τ(a)、τ(x)以及τ(y)值，因为h1(t)与滤波器卷积的滤波器有9种(3种类型×3种阶数)，h2(t)与滤波器卷积的滤波器同样有9种。
m)将81组数据中的τ(y)/τ(a)作为坐标轴横轴，定义修正因子C＝τ(x)/τ(y)，作为坐标轴纵轴，得到81条修正因子曲线，如图2所示。
n)将81条曲线值取平均，得到修正因子的均值曲线，如图3中所示；81组数据求标准偏差，得到对应的标准偏差，如图3中误差棒所示。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (2)

1.一种用于快沿脉冲发生器上升时间校准的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取样示波器测量被校快沿脉冲发生器波形，测得上升时间τ(y)’；
2)取样示波器作为标准设备，获取上升时间τ(a)’，求得τ(y)’/τ(a)’值；
3)获取修正因子的均值曲线，包括以下步骤：
a)利用标准冲激函数定义
Figure FDA0002693605500000011
生成h1(t)，σ1为决定标准冲激函数脉冲宽度的常数，σ1＝1×10-12s；
b)将h1(t)与滤波器卷积，得到取样示波器冲激响应函数的一个模拟值hosc(t)；
c)对hosc(t)积分，得到取样示波器阶跃响应函数ha(t)；
d)计算阶跃响应ha(t)的上升时间τ(a)；
e)利用标准冲激函数定义
Figure FDA0002693605500000012
生成h2(t)，σ2为决定标准冲激函数脉冲宽度的变量，σ2从1×10-12s开始，以1×10-13s为间隔步进199次，得到200个冲激波形h2(t)；
f)将h2(t)与步骤b)所述滤波器卷积，得到快沿脉冲发生器冲激响应函数的200个模拟值hgen(t)；
g)对hgen(t)积分，得到快沿脉冲发生器阶跃响应函数hx(t)；
h)计算阶跃响应hx(t)的上升时间τ(x)；
i)将取样示波器冲激响应函数hosc(t)与快沿脉冲发生器冲激响应函数hgen(t)卷积，得到测得波形的响应函数hmea(t)；
j)对hmea(t)积分，得到测得波形的阶跃响应函数hy(t)；
k)计算阶跃响应hy(t)的上升时间τ(y)；
l)改变滤波器的类型和阶数得到n组的τ(a)、τ(x)以及τ(y)值数据；
m)将n组的τ(y)/τ(a)作为坐标轴横轴，修正因子C＝τ(x)/τ(y)，作为坐标轴纵轴，得到n条修正因子曲线；
n)将n条曲线值取平均，得到修正因子的均值曲线；n组数据求标准偏差，得到对应的标准偏差；
其中，所述n为(类型×阶数)2；
4)根据τ(y)’/τ(a)’值和修正因子的均值曲线，查找得到对应的修正因子均值C’以及标准偏差σ’；
5)获得被校快沿脉冲发生器上升时间校准结果τ(x)’＝τ(y)’×C’，不确定度分量u’＝τ(y)’×σ’。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤波器的类型为巴特沃斯、契比雪夫、贝塞尔；所述滤波器的阶数为二阶、四阶、六阶；所述n为81。
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