RU1775691C - Устройство дл измерени электрических параметров интегральных микросхем - Google Patents

Abstract

Устройство содержит измерительный усилитель 1, блок задани  масштабов 2, компаратор 3, первый источник опорного напр жени  4, второй источник опорного напр жени  5, повторитель 6, переключатели 8 и 9, первый резистивный делитель напр жени  10, второй резистивный делитель напр жени  11с соответствующими св з ми . 2 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение касаетс  контрол  качества и надежности интегральных микросхем (ИМС), электрорадиоэлементов, электронных устройств и блоков и может быть использовано дл  контрол  их статистических параметров и функционального контрол .

Известно устройство задани  входных воздействий и измерени  при контроле статических параметров ИМС, содержащее повторитель , усилитель мощности, усилитель с масштабными резисторами, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), измерительные резисторы тока и напр жени . Данное устройство  вл етс  по своей сути преобразователем напр жени  и тока и предназначено дл  работы в составе системы, выполненной по так называемой централизованной структуре размещени  измерительных ресурсов. В известном устройстве не рационально используютс  измерительные ресурсы, что приводит к значительным аппаратным затратам.

В указанной структуре устройство находитс  на значительном удалении от контролируемой ИМС, к тому же, может поочередно подключатьс  к нескольким рабочим местам при помощи релейного коммутатора . Все перечисленное представл ет наличие длинных св зей (измерительных линий), имеющих в своем составе, как правило , и контакты реле коммутатора. Это, с одной стороны, приводит к увеличению электрической емкости указанных св зей, а с другой стороны - активного сопротивлени . С целью уменьшени  вли ни  перечисленных факторов на точностные характеристики устройства с него введены дополнительные элементы, выполненные на основе операционных усилителей (ОУ), которые характеризуютс  таким параметром вли ющим на точность работы устройства , как напр жение смещени . Известно, что приведенна  ко входу преобразователей напр жени  и тока погрешность пр мо пропорциональна сумме напр жений смещений вход щих в устройство ОУ. В данном устройстве таких ОУ три. Наличие указанных дополнительных элементов обуславливает не только низкую точность измерени  устройства, но и его низкую устойчивость за счет повышени  чувствительности к высокочастотным воздействи м, неизбежным при контроле ИМС, вызванной расширением полосы пропускани  при последовательном включении нескольких ОУ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  электрических параметров интегральных микросхем, которое содержит измерительный усилитель, блок задани  масштабов, входом соединенный с выходом измерительного усилител , выходом - с первым выходом устройства, компаратор , первый вход которого подключен к выходной клемме первого источника опорного напр жени , а выход св зан с вторым выходом устройства, второй источник опорного напр жени , повторитель, блок задани  режимов , блок вычитани .

Основными недостатками устройства  вл ютс , во-первых, большие аппаратные затраты, вызванные нерациональным использованием имеющихс  блоков на основе ОУ, во-вторых, недостаточно высокиеточности измерени  и устойчивость, вызванные наличием блока вычитани  в цепи обратной св зи (ОС) - источника дополнительных погрешностей и дестабилизирующих факторов в режиме задани  тока и измерени 

напр жени .

Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства и повышение точности изме- рени  при обеспечении устойчивости работы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  электрических параметров интегральных микросхем, содержащее измерительный усилитель, блок задани  масштабов, входом соединенный с

выходом измерительного усилител , выходом - с первым выходом устройства, компаратор , первый вход которого подключен к выходной клемме первого источника опорного напр жени , а выход св зан с вторым

выходом устройства, второй источник опорного напр жени , повторитель, вход которого св зан с выходом блока задани  масштабов, блок задани  режимов, в него введены первый резистивный делитель напр жени , пераый вход которого св зан с выходом второго источника опорного напр жени , второй вход через первый пере- ключатель блока задани  режимов соединен с выходом повторител , а выход

св зан с первым входом измерительного усилител , и второй резистивный делитель напр жени , первый вход которого подключен к общей шине, второй вход св зан с выходом измерительного усилител , а вы0 ход св зан с вторым входом компаратора, при этом второй вход измерительного усилител  через второй переключатель блока задани  режимов соединен либо со входом повторител , либо со вторым входом компа5 ратора.

Благодар  тому, что в предложен ном устройстве к неинвертирующему входу измерительного усилител  подключен выход первого резистивного делител , в режиме

задани  тока на вход измерительного усилител  подаетс  разностный сигнал U0ni - Вых I (в то врем , как в прототипе на неинвертирующий вход измерительного усилител  подавалс  только сигнал Uoni). Следовательно, на выходе измерительного усилител  выдаетс  сигнал, пропорциональный разности указанных сигналов без использовани  блока вычитани . В результате обеспечиваетс  рациональное использование измерительного усилител  и достигаетс  сокращение аппаратных затрат , что позвол ет значительно упростить устройство. Данный положительный эффект еще более ощутим при контроле сложных объектов, имеющих большое количество вы- водов и требующих, следовательно, адекватное количество за вл емых устройств.

Кроме того, исключение блока вычитани  позвол ет исключить одно из слагаемых , а именно напр жение смещени  в формуле„приведенной погрешности преобразователей тока и напр жени , что позвол ет увеличить точность измерени .

С другой стороны, наличие в устройстве резистивных делителей вместо блока вычи- тани  в цепи обратной св зи измерительного усилител  позвол ет сузить полосу пропускани  и снизить, чем самым, чувствительность к ВЧ воздействи м, неизбежным при контроле ИМ С при последовательном включении нескольких операционных усилителей .

В научно-технической и патентной литературе не обнаружены технические решени , содержащие признаки, сходные с признаками, отличающими за вл емое устройство от прототипа.

На фиг, 1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - вариант включени  устройства в систему контрол  ИМС.

Устройство содержит измерительный усилитель 1, выходом подключенный ко входу блока задани  масштабов 2, выход которого соединен с первым выходом устройства, компаратор 3, первый вход которого подключен к выходной клемме первого источника опорного напр жени  4, а выход св зан со вторым выходом устройства , второй источник опорного напр жени  5, повторитель 6, выход которого подключен ко входу блока задани  масштабов 2. Блок задани  режимов с переключател ми 8 и 9, первый резистивный делитель напр жени  10, первый вход которого соединен с источ- ником опорного напр жени  4, второй его вход св зан через переключатель 8 с сыхо- дом повторител  6, а выход св зан с первым входом измерительного усилител  1,второй резистивный делитель напр жени  11, первый вход которого подключен к общей шине , второй вход св зан с выходом тельного усилител  1, а выход св зан с вторым входом компаратора 3. при этом второй вход измерительного усилител  1 чрез переключатель 9 блока задани  режимов 7 соединен либо с входом повторител  б либо с вторым входом компаратора 3.

Измерительный усилитель 1 представл ет собой ОУ, включенный по схеме вычитани  напр жений и может быть выполнен на микросхеме К544УД1.

Блок задани  масштабов 2 представл ет собой магазин образцовых резисторов. Блок задани  режимов 7 предназначен дл  управлени  переключател ми 8 и 9, определ ющими режим работы устройства. Компаратор 3 может быть выполнен на микросхеме К554САЗ.

Повторитель 6 может быть выполнен на микросхеме К554УД1,

Устройство работает следующим образом . Входными сигналами устройства  вл ютс  опорные напр жени  Uoni, U0n2. К выходу Вых. I устройства подключаетс  вывод провер емой ИМС, с выхода Вых. II снимаетс  информаци  о взаимном соответствии контролируемой величины и заданного интервала допустимых значений,

Устройство работает в трех режимах. Положение переключателей блока задани  режимов 7 соответствующее каждому режиму работы указано в таблице.

Режим исходное состо ние соответствует режиму задани  напр жени  равного нулю на Вых. 1, что обеспечиваетс  программной установкой второго источника опорного напр жени  5 в ноль, Так как измерительный усилитель 1 через блок задани  масштабов 2 и контакты второго переключател  9 схвачен отрицательной обратной св зью, то напр жение на инвертирующем входе измерительного усилител  I, а значит и на выходе устройства Вых. I, поддерживаетс  равным напр жению на его неинвертирующем зходе, то есть, равным нулю.

В рэжимс задани  напр жени  и контрол  тока зходным сигнале;.; измерительного усилител  1  злкете  опорное напр жение U0n2. Нагф5-,жзние на инвертирующем сходе измерительного усилител  1 равно выходному мспрч::сенил второго источника оперного напр жени  5. Выходное напр жение измерительного усилител  1 ивых 1 при этом равно

Ueuxl - Uon:(1 + RO/RH),(1)

где Uoi - выходное напр жение псточьи/з опорного напр жени ,

RO сопротивление образцового резистора блока задани  масштабов 2,

RH - сопротивление нагрузки.

Причем RH ивых 1 Лн, где In - ток нагрузки ,

равный n

ПО

В формуле (1) все величины в правой части известны. Величина определ етс  с помощью компаратора 3. Подбира  величину выходного напр жени  Uoni первого источника опорного напр жени  4, поступающего на вход компаратора 3, можно, использу  известные алгоритмы, определить точное значение напр жени  , а следовательно, и величину тока нагрузки ц.

8случае, когда нет необходимости определ ть точное значение н, можно ограничитьс  информацией с нахождени  величины IH в заданном интервале (допусковый вид контрол )

В режиме задани  тока и контрол  напр жени  при помощи переключателей 8 и

9формируетс  схема источника тока с заземленной нагрузкой.

Выходной ток определ етс  падением напр жени  на образцовом резисторе R0. Выходное напр жение измерительного усилител  1 устанавливаетс  при этом таким, чтобы падение напр жени  на образцовом резисторе RO было равным Uon2 и определ етс  из соотношени :

ивых1 - Uon2(1 + Ни/Но)(2)

Величина тока, задаваемою при этом в нагрузку, равна:

, Unuxi Цвых1 1)оп2

IHоо 1

КоКо

Где U Вых1 In RH Uon2/Ho KH.

Точное измерение величины выходного напр жени  измерительного усилител  1, а значит и величины напр жени  UBWXI производитс , как и в предыдущем случае, изменение величины напр жени  Uoni первого источника опорного напр жени  4 по известному алгоритму.

Пример конкретной реализации автоматизированной системы входного контрол  ИМС на основе описанного устройства показан на фиг. 2. Контролироватьс , может одна или несколько ИМС с суммарным количеством выводов не превышающим количество устройст в в системе. Все устройст- ва дл  измерени  электрических параметров ИМС одинаковы по схеме (см. фиг, 1), поэтому возможен одновременный контроль разных типов ИМС о зависимости от потребностей производства.

Работой системы управл ет ЭВМ. В начале производитс  установка исходного со- сто ни , масштаба преобразовани  (величина Ro) и режим работы. Затем уста

навливаютс  необходимые дл  контрол  конкретного параметра величины Uom и Uon2 и производитс  сравнение напр жений Uebixi и Uoni характеризующих соответственно реальное и допустимое значение

0 параметра. В случае необходимости, как уже указывалось, изменением Uoni по известному алгоритму производитс  точное измерение параметра. Результат сравнени  поступает в ЭВМ и там сравнива зтсл с ожи5 даемым. В случае нахождени  значени  параметра в заданном интервале происходит переход к контролю следующего параметра с предварительной установкой необходимых: масштаба преобразовани  и режима

0 работы устройства. В случае выхода значени  параметра за пределы заданного интервала производитс  остановка программы испытаний ИМС и выдаетс  сообщение о браке, одновременно с этим фиксируетс 

5 значение указанного параметра и номер вывода неисправной ИМС, соответствующий номеру канала в системе. Значение вышедшего за установленные пределы параметра может быть использовано, например, при

0 предъ влении рекламаций изготовителю ИМС, сборе статистических данных и т. д.

В предлагаемом устройстве дл  измерени  электрических параметров интегральных микросхем по сравнению с прототипом

5 сокращены аппаратные затрать, что позвол ет упростить устройство. Кроме того, по сравнению с прототипом, достигаетс  повышение точности измерени  и устойчивость работы устройства.

0 Формула и, обретени 

Устройство дл  измерени  электрических параметров интегральных микросхем, содержащее измерительный усилитель, блок задани  масштабов, вход которого со5 единен с выходом измерительного усилител , а выход - с первым выходом устройства, компаратор, первый вход которого подключен к выходной клемме первого источника опорного напр жени , а выход св зан с вто0 рым выходом устройства, второй источник опорного напр жени , повторитель, первый вход которого св зан с выходам блока задани  масштабов, блок задани  режимов, первый и второй резистивные делители

5 напр жени , при этом первый вывод второго рсзистивного делител  напр жени  подключен к общей шине, второй вывод соединен с выходом измерительного усилител , а третий вывод - с инверсным входом компаратора, отличающеес  тем, что,

с целью упрощени  устройства и повышени  точности измерени , выход второго источника опорного напр жени  соединен с первым выводом первого резистивного делител , второй вывод которого подключен к выходу повторител  через первый ключ, а третий вывод соединен с первым входом

измерительного усилител , инверсный вход измерительного усилител  соединен с инверсным входом компаратора и через второй ключ с первым выходом устройства, а входы блока задани  режимов подключены к выходам от ЭВМ.

Примечание: 0- переключатель в положении, указанном на схеме 1 - в противоположном положении.