SU798647A1

SU798647A1 - Apparatus for remote measuring four-terminal network volt-ampere characteristics

Info

Publication number: SU798647A1
Application number: SU762416826A
Authority: SU
Inventors: Владимир Викторович Абрамов; Александр Иванович Мотягин; Вячеслав Сергеевич Першенков
Original assignee: Московский Ордена Трудовогокрасного Знамени Инженерно- Физический Институт
Priority date: 1976-11-01
Filing date: 1976-11-01
Publication date: 1981-01-23

Description

Изобретение относится к измерению электрических характеристик быстродействующих полупроводниковых приборов и интегральных схем и может быть . использовано в физике твердого тела, радиационной физике, например, при дистанционных^ измерениях характеристик приборов, находящихся в условиях непосредственного воздействия .θ внешних дестабилизирующих факторов.The invention relates to the measurement of electrical characteristics of high-speed semiconductor devices and integrated circuits and can be. used in solid state physics, radiation physics, for example, with remote measurements of the characteristics of devices under direct exposure to .θ external destabilizing factors.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройстве для измерения и отображения вольтамперных характеристик, содержащее '5 задающий генератор, соединенный с регистратором и генератором импульсов, выход которого подключен к входу исследуемого четырехполюсника.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a device for measuring and displaying current-voltage characteristics, containing a '5 master oscillator connected to a recorder and a pulse generator, the output of which is connected to the input of the four-terminal under study.

Для получения вольтамперных характе- 20 ристик на исследуемый прибор подается последовательность модулированных по амплитуде импульсов. Сигналы, пропорциональные току через измеряв- _ мый прибор и падению напряжения на нем, поступают на каналы горизонтального и вертикального, отклонения -осциллографа [1] .To obtain current – voltage characteristics, a sequence of pulses modulated in amplitude is supplied to the instrument under study. Signals proportional to the current through the instrument being measured and the voltage drop across it arrive at the channels of horizontal and vertical, deviations of the oscilloscope [1].

Недостатком известного устройства для измерения и отображения вольт- 30 амперных характеристик является низкое быстродействие, вследствие чегэ указанное устройство не может быть использовано в условиях, когда воздействие внешних дестабилизирующих факторов приводит к быстрым изменениям вольтамперных характеристик измеряемых приборов.A disadvantage of the known device for measuring and displaying volt-30 ampere characteristics is low speed, due to which the indicated device cannot be used in conditions where the influence of external destabilizing factors leads to rapid changes in the current-voltage characteristics of the measured devices.

Кроме того, известное устройство не предназначено для проведения дистанционных измерений, когда Исследуемый прибор находитсп на значительном расстоянии от импульсных генераторов и блока регистрации. В этом случае для предотвращения искажения формы импульсов требуется согласование, что в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, изменяющих как параметры прибора, так и параметры элементов узлов согласования, становится неразрешимой проблемой.In addition, the known device is not intended for remote measurements when the instrument under study is located at a considerable distance from the pulse generators and the recording unit. In this case, to prevent distortion of the shape of the pulses, coordination is required, which under the influence of destabilizing factors that change both the parameters of the device and the parameters of the elements of the matching nodes becomes an insoluble problem.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерения при воздействии внешних дестабилизирующих факторов на четырехполюсник.The purpose of the invention is to increase the measurement performance when exposed to external destabilizing factors on the four-terminal network.

Указанная цель достигается тем, что выход исследуемого четырехполюсника соединен со входом регистратора импульсов посредством длинной ли нии рассогласованной на входе и выходе.This goal is achieved by the fact that the output of the four-terminal under study is connected to the input of the pulse recorder by means of a long line mismatched at the input and output.

На фиг. 1'изображена блок-схема Устройства для дистанционных измерений нольтамперных характеристик четырехполюсников*, на фиг. 2 - эпюра регистрируемого напряжения и выходная вольтамперная характеристика исследуемого четырехполюсника.In FIG. 1'is a block diagram of a device for remote measurement of the current-voltage characteristics of the four-terminal *, in FIG. 2 - plot of the recorded voltage and the output current-voltage characteristic of the studied four-terminal network.

Устройство содержит исследуемый четырехполюсник 1, выход которого соединен с длинной линией 2, подключенной другим концом к регистратору 3 импульсов. Задающий генератор 4 служит для синхронизации регистратора 3 импульсов и запуска генератора 5 тестовых импульсов, подключенного к входу исследуемого четырехполюсника 1. В качестве измеряемой вольтамперной характеристики представлена выходная характеристика транзисторно-транзисторная 'логическая схема (ТТЛ )- вентиля 6 (в состоянии логического О) .The device contains the studied quadrupole 1, the output of which is connected to a long line 2 connected to the other end of the recorder 3 pulses. The master oscillator 4 serves to synchronize the 3 pulse pulser and start the 5 test pulse generator connected to the input of the four-terminal 1 under study. The output characteristic is the transistor-transistor 'logic circuit (TTL) - gate 6 (in the state of logical O).

Исследуемый четырехполюсник 1 в исходном состоянии закрыт и его выходное напряжение равно напряжению логической 1 (точка о на фиг. 2). До этого же напряжения заряжена длинная линия 2 по всей длине.The studied quadrupole 1 in the initial state is closed and its output voltage is equal to the logical voltage 1 (point o in Fig. 2). Up to the same voltage, a long line 2 is charged along its entire length.

Задающий генератор 4 при t = О осуществляет синхронный запуск регистратора 3 и генератора 5 тестовых импульсов.The master oscillator 4 at t = 0 synchronously starts the recorder 3 and the generator 5 test pulses.

При подаче на вход четырехполюсника 1 тест-импульса он переходит в состояние логического О на выходе за время, много меньше времени распространения сигнала вдоль длинной линии 2, которая начинает разряжаться через открытый четырехполюсник 1. Выходной ток четырехполюсника, задаваемый разрядом длиной линии 2, и напряжение, устанавливающееся при этом, определяются пересечением вольтамперной характеристики четырехполюсника 1 и прямой с наклоном, равным характеристическому сопротивлению линии (точка 5 на фиг. 2). Этот перепад напряжения распространяется вдоль длинной линии 2 по направлению к регистратору 3. Так как входное сопротивление регистратора 3 μηοϊό больше характеристического сопротивления линии 2, то первоначальный перепад напряжения на выходе линии 2 удвоится. В результате регистратор 3 зафиксирует ступеньку напряжения,соответствующую точке й на фиг. 2.После отражения от выхода длинной линии 2 перепад напряжения снова распространяется ко входу линии 2 и отражается от выхода четырехполюсника 1 (точка г на фиг. 2). На выходе линии 2 этот перепад снова удваивается й на регистраторе 3 появляется новая ступенька, соответствующая точке 3 (фиг. 2). Длительность ступеньки равна удвоенному времени распространения сигнала вдоль линии 2 (2t_?). Таким образом, на выходе регистратора 3 формируются ступеньки напряжения, амплитуды которых соответствуют раз-: личным точкам вольтамперной характеристики исследуемого четырехполюсника 1.When a test pulse is fed to the input of a four-terminal 1, it switches to a logical O state at the output in a time much shorter than the signal propagation time along a long line 2, which starts to discharge through an open four-terminal 1. The output current of the four-terminal, specified by the discharge by the length of line 2, and the voltage established in this case are determined by the intersection of the current-voltage characteristics of the four-terminal 1 and a straight line with a slope equal to the characteristic resistance of the line (point 5 in Fig. 2). This voltage drop propagates along the long line 2 towards the recorder 3. Since the input resistance of the recorder 3 μηοϊό is greater than the characteristic resistance of line 2, the initial voltage drop at the output of line 2 will double. As a result, the recorder 3 will fix the voltage step corresponding to point d in FIG. 2. After reflection from the output of the long line 2, the voltage drop propagates again to the input of line 2 and is reflected from the output of the four-terminal 1 (point r in Fig. 2). At the output of line 2, this difference doubles again; on the recorder 3, a new step appears, corresponding to point 3 (Fig. 2). The duration of a step is equal to twice the propagation time of the signal along line 2 (2t _? ). Thus, voltage steps are formed at the output of the recorder 3, the amplitudes of which correspond to different points of the current-voltage characteristics of the four-terminal 1 under study.

Регистрация отраженных импульсов, появляющихся за счет рассогласования выходного сопротивления четырехполюсника 1 относительно характеристического сопротивления длинной линии 2 позволяет получить вольтамперную характеристику исследуемого четырехполюсника 1 .Registration of reflected pulses arising due to the mismatch of the output resistance of the four-terminal 1 relative to the characteristic resistance of the long line 2 allows to obtain the current-voltage characteristic of the studied four-terminal 1.

Устройство позволяет также получить вольтамперную характеристику, соответствующую логической 1 на выходе вентиля, а также входную характеристику логической микросхемы. Кроме того, возможно исследование выходной характеристики обычного транзистора и любого другого четырехполюсника, время переключения которого много меньше времени распространения сигнала вдоль длинной линии.The device also allows to obtain a current-voltage characteristic corresponding to the logical 1 at the output of the valve, as well as the input characteristic of the logic microcircuit. In addition, it is possible to study the output characteristics of a conventional transistor and any other quadrupole, the switching time of which is much shorter than the propagation time of the signal along a long line.

Отсутствие необходимости согласования длинной линии на входе и выходе существенно упрощает устройство и позволяет снимать вольтамперные характеристики в широком диапазоне токов и напряжений, для реализации чего в обычных устройствах необходимо использование специальных импульсных генераторов. Малое время, затрачиваемое на одно измерение (при длине кабеля 10 м время 2t_p = 100 нс),позволяет регистрировать быстропротекающие процессы, когда исследуется, например,ударное воздействие дестабилизирующих факторов.The absence of the need to coordinate a long line at the input and output greatly simplifies the device and allows you to take current-voltage characteristics in a wide range of currents and voltages, for which the use of special pulse generators is necessary in conventional devices. The short time spent on one measurement (with a cable length of 10 m, the time 2t _p = 100 ns) allows you to register fast processes when, for example, the impact of destabilizing factors is investigated.

Claims

SRI mismatched inlet and outlet. FIG. 1 shows a block diagram of: devices for remote measurements of current-voltage characteristics of quadrupoles; FIG. 2 - plot of the recorded voltage and output volt-ampere characteristic of the studied quadrupole. The device contains a quadrupole under study .1, the output of which is connected to a long line 2 connected by another end to the recorder of 3 pulses. The master oscillator 4 serves to synchronize the recorder 3 pulses and start the generator 5 test pulses connected to the input of the quadrupole under study 1. The output characteristic of the transistor-transistor logic circuit (TTL) - fan (in the logical state ABOUT) . In the initial state, the studied quadrupole 1 is closed and its output voltage is equal to the logical one voltage (point a in Fig. 2). Until the same voltage is charged, the length of line 2 is along the entire length. The master oscillator 4 at t О performs the synchronous start of the recorder 3 and the generator 5 test pulses. When a test pulse is applied to the quadrupole 1 input, it passes into a state of logic O at the output for a time much shorter than the propagation time of the signal along the length of line 2, which begins to discharge through the open quadrupole 1 Output current of the quadrupole, specified by the discharge length of line 2 and the voltage established in this case is determined by the intersection of the voltage-current characteristic of the four poles 1 and p by the slope equal to the characteristic impedance of the line (point b in FIG. 2). This voltage drop a space along the long line 2 toward the registrar 3. Since the input impedance recorder 3 is much greater than the characteristic resistance of the line 2, the initial voltage drop at the output line 2 udvoits. As a result, the recorder will record a voltage step corresponding to the & in fig.

2. After reflection from the output of the long line 2, the voltage drop again spreads to the input of the line 2 and is reflected from the output of the quadrupole 1 (point r in Fig. 2). At the output of line 2, this differential doubles again. And a new step appears in the recorder 3, corresponding to point 3 (Fig. 2). The step duration is equal to twice the signal propagation time along line 2 (2t ,.). Thus, at the output of the recorder 3, voltage steps are formed, the amplitudes of which correspond to different points of the volt-ampere characteristic of the quadrupole 1 under study. By registering the reflected pulses due to the mismatch of the output voltage of the four-pole 1 relative to the characteristic resistance of the long line 2, the current-voltage characteristic of the test quadrupole 1. The device also makes it possible to obtain a voltage-current characteristic corresponding to logic 1 at the output of the valve, as well as an input characteristic of the logic chip. In addition, it is possible to study the output characteristics of a conventional transistor and any other quadrupole, the switching time of which is much less than the propagation time of the signal along a long line. The absence of the need to match a long line at the input and output greatly simplifies the device and allows one to remove current-voltage characteristics in a wide range of currents and voltages, which requires the use of special pulse generators in conventional devices. The short time spent on one measurement (with a cable length of 10 m, a time of 2tp 100 does not) allows you to record fast flowing processes when, for example, the impact of destabilizing factors is investigated. The invention is a device for remote measurements of the current-voltage characteristics of a quadrupole, comprising a reference generator connected to a pulse recorder and a pulse generator / output of which is connected to the input of the investigated four-terminal circuit, in order to improve the measurement performance when exposed to external destabilizing factors. the output of the studied quadrupole is connected to the input of the pulse recorder by means of a long line mismatched on the input ode and exit. Sources of information taken into account in the examination 1. Patent of Great Britain f 1227113, cl. G 1 V, published 1969.

(i

lit

HP

Zip