SU699456A1 - Цифровой анализатор временных характеристик полупроводниковых приборов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области измерительной техники, а именно к контро но-измерительному оборудованию дл  полупроводникового производс.тва и предназ начено, в частности, дл  измерени  динамических параметров интегральных схем. Известно устройство дл  измерени  параметров цифровых полупроводниковых элементов, содержащее генератор сигналов , систему автосдвига строб-импульсов и двухканальный стробоскопический преобразователь l . Однако это устройство имеет недостаточно высокую точность измерени , обусловленную неточностью и нестабильностью системы автосдвига строб-импул сов, выполненной на генераторах быстро го пилообразного напр жени  (БПН), дающих значительную погрещность . Кроме того, неидентичность каналов дву канального стробоскопического преобразовател  вызывает разность задержек между ними, дополнительно увеличнвак щую погрешность измерительного устройства . Известен также цифровой анализатор временных характеристик полупроводниковых приборов, содержащий контактное устройство дл  подключени  испытуемого прибора, генератор тестовых импульсов, соединенный с контактным устройством и через коммутатор - со стробоскопическим дискриминатором, схему автосдвига строб-импульсов, включающую два кварцевых генератора, два счетчика, три схемы совпадени  и триггер, блок управлени , соединенный со схемой автосдвига, стробоскопическим дискриминатором, генератором тестовых импульсов и коммутатором 2. Однако это устройство имеет ограниченный диапазон измерени , обусловленный применением схемы автосдвига стробимпульсов на кварцевых генераторах, котора  обеспечивает диапазон лишь в 1ООО днскретностей по 5 не и лает возможность проводить измерени  только

на одной фиксированной частоте. Недостаточна  разрешающа  способность схем вычитани  и амплитудных дискриминаторов обуславливает также относительно невысокую точность контрол . Особенно это про вл етс  в наносекундном диапазоне {1 - 1О) НС, где погрешность измерени  составл ет 15 - 25%. Кроме, того, на точности измерени  отрицательно сказываетс  нестабильность шага считывани , обусловленна  нестабильностью частотыкварцевых .генераторов, котора  при отсутствии термостатироваШ1Я даеу погрешность 1 - 2 %.

Цель изобретени  - повьпдение точности измерени .

Это достигаетс  тем, что в цифровой анализатор временных характеристик полупроводниковых приборов введены схема фазовой абтоподстройки разности частот кварцевых генераторов, включающа  два счетчика и фазовый детектор, и формирователь частоты тестовых им пульсов, включающий счетчики, триггер, схемы совпадени ,. Каждый счетчик схемы фазовой автоподстройки разности частот соединен с одним из кварцевых генераторов и с фазовым детектором, выход которого соединен с одним из кварцевых генераторов. Формирователь частоты тестового импульса соединен с одним из счетчиков схемы автосдвига, с одним из.кварцевых генераторов, блоком управлени  и генератором тестовых импульсов.

Функциональна  схема цифрового ана лизатора временных характеристик полупроводниковых приборов приведена на чертеже.

Устройство содержит систему автосдвига строб-импульсов 1, включающую в себ  кварцевые генераторы 2 и 3, схему фазовой автоподстройки разности частот кварцевых генераторов 2 и 3, образованную фазовым детектором 4 и двум  дес тичными счетчиками 5 и 6, схемы совпадени  7-9, триггер 10 и дес тичные счетчики 11 и 12, блок управлени  13, формирователь частоты тестовых импульсов 14, состо$пций из схем еовпадени  1 5 te 16, дес тичных счетчиков 17 и 18 и триггера 19; генератор тестовых Шvmyльcoв 2О, контактное устройство ДЛЯвключени  испытуемого прибора 21, коммутатор 22 та. стробоскопический дискриминатор 23. Режимные источники и нагрузки на чертеже не показаны

Блок управлени  измерением 13 координирует работу узлов анализатора. Через счетчики 11 и 12 он управл ет работой системы автосдвига строб-импулсов 1; через счетчики 17 и 18 - формирователем частоты тестовых импульсов 14. Блок управлени  13 св зан своими выходами с генератором тестовых импульсов 20 и через коммутатор - 22 - со стробоскопическим -дискриминатором 23. Формирователь частоты тестовых импульсов 14 со вместно со схемой автоподстройки разности частот кварцевых генераторов 2 и 3 предназначен дл  задани  частоты генератора тестоЕЛ.1х импульсов 20, который в свою очередь служит дл  ровашш амплитуды, смещеш1 , длительности и задержки тестовых импульсов, подаваемых на вход испытуемого прибора , например, интегральной схемы (ИС) помещенной в контшстное устройство 21. Коммутатор 22 осуществл ет подключение выводов испытуемой ИС к стробоскопическому дискри динатору 23, источникам шпани  и нагрузкам (на чертеже не показаны). Стробоскопический дискриминатор 23 выполн ет функции амплитуг ных дискриминаторов.

Анализатор работает следующим образом .

Кварцевые генераторы 2 и 3 системы автосдвига строб-импульсов 1 вырабатывают импульсы с чатотами 1О,00 и 10,01 мГц соответственно. Импульсы через счетчики 5 и 6, имеющие соответственно коэффициенты делени  1000 и 1001, поступают на входы фазового детектора 4, Сигнал с выхода детектора 4 управл ет кварцевым генератором 3 таким образом, что разность периодов генераторов 2 и 3 эталонного и управл емого соответственно - обеспечиваетс  посто нной и равной 0,1 не, т.е.

At Л.Т 0,1 НС, где At - шаг считывани ,

i.T- разность периодов кварцевых

генераторов.

Эта величина  вл етс  шагом считывани  дл  стробоскопического дискриминатора 23, Благодар  введению схемы фазовой автоподстройки, точность формировани  шага считывани , равного разности периодов кварцевых генераторов практически соответствует точности формировани  частоты кварцевого генератора (10 не). Импульсы с кварцевых генераторов 2 и 3 поступают на входы схемы совпадени  7, срабатывание которой служит началом отсчета, т.е. моментом, от кото-. рого счетчиком 11 отсчитываетс  число Периодов, через которое сдвиг между импульсами генераторов 2 и 3 изменитс на величину, равную шагу считывани  Ai 0,1 НС, умноженную на значение числа Н в счетчике 11. Поскольку число в счетчике 11, работающем на вычитание , программируетс  посредством блока управлени  13 ,от О до 999, то имеетс  возможность программировать задержку между импульсами кварцевых генераторов 2 и 3 от момента срабатывани  схемы совпадени  7, когда задержка между им.пульсами генераторов принимаетс  за нуль, до момента полног запрл1нени  счетчика 11, т.е. в диапазоне 0-99,9 НС. Счетчик 12 систеьп 1 автосдвига строб-импульсов 1 также программируетс  посредством блока управлени  13. В нем записываетс  число от О до 999, Момент полного заполнени  счетчика .будет соответствовать значению задержек импульсов между выходами сче чиков 11 и 12 в диапазоне О - 99,9 м Полна  задержка импульса, формируема  системой автосдвига 1, складываетс  из задержки, обусловленной счетчиком 11 импульсов кварцевых генераторов 2 и 3, задержка между которыми в диапазоне О - 99,9 НС определ етс  разнос тью периодов кварцевых генераторов, и задержки, определ емой счетчиком 12 и равной длительности определенного числа периодов от найденной счетчиком 11 пары импульсов. Эта задержка находитс  в диапазоне О - 99999,9 не. Импульс с выхода счетчика 12 системь автосдвига строб-импульсов 1 осуществл ет запуск стробоскопического преобразовател  23 с полученным сдвигом относительно импульсов генератора тестовых импульсов 20, запускаемого выходными импульсами эталонного генератора 2 через формирователь частоты тестовых импу сов 14. Поскольку, благодар  фазовой автоподстройке , частоты кварцевых генераторов различаютс  ровно на одну тыс чную , и разность периодов кварцевых генераторов  вл етс  шагом считывани  дл  стробоскопического преобразовател  23, каждый последующий строб-импульс будет отсто ть от предыдуш;его на врем , равное времени прохождени  10О1 импульса частоты кварцевого ге- ератора 2. Чтобы приурочить тестовый мпульс генератора тестовых импульсов 2О к приходу строб-импульса, необходимо период импульсов генератора 20 задавать в соответствии с условием 100-1 Т N N.-T. где Т период импульсов кварцевого генератора 1; число, aanncajiHoe в счетчике 12, определ ющее частоту тестовых импульсов; период импульсов генератора тёбтовых импульсов 20; число импульсов генератора тестовых импульсов, укладывающихс  в интервале времеш, равном 1001 периоду импульсов кварцевого генератора; число нмпульсов кварцевого генератора, которые необходимо исключить после очередного строб-импульса, чтобы оставшеес  число импульсов кварцевого генератора было кратно числу Ng . Таким образом осуществл етс  синхронизаци  стробоскопического дискриминатора 23 и широкодиапазонного генераора тестовых импульсов, образованного ормирователем частоты тестовых импульов 14 и генератором тестовых импульсов 20. Получаема  таким образом частота генератора тестовых импульсов имеет погрешность меньше 1О%. Изменение частоты генератора тестовых импульсов 20 осуществл етс  в соответствии с вьпиеприведенными условием посредством формировател  частоты тестовых импульсов 14. По выходному сигналу со. счетчика 12 системы автосд- вига строб-импульсов 1 посредством блока управлени  13 в счетчик 17 записываетс  число Nj , а в счетчик 18 - число . По этому же сигналу триггер 19 переключаетс  и тем самым разрешает поступление импульсов с эталонного кварцевого генератора 2 на вход счетчика 17, по заполнении которого триггер 19 возвращаетс  в исходное состо ние, что запрещает прохождение импульсов в счетчик 17, а в счетчик 18 - разрешает. Счетчик 18 формирует сигнал требуемой длительности, по истечении которого осуществл етс  запуск генератора тестовых импульсов 20. С приходом следующего импульса со счетчика 12 процесс формироваш1  частоты повтор ет