книги / Приборы и методы измерения электрических величин.-1

в качестве ведущего модуля, подающего команды на ведомые мо­ дули для выполнения соответствующих задач. Каждый модуль обладает определенной степенью «интеллекта», а между модулями протекают интенсивные потоки данных с высокой информационной скоростью. Вся связь с управляющим процессором осуществляется через шину управления. Модуль, к которому обращаются, опреде­ ляется стробами селекции блоков. Чтобы передать масштабный мно­ житель по вертикали (коэффициент отклонения), управляющий процессор подает соответствующий код на шину и затем вводит нужный строб селекции блоков, который и пропускает его на тре­ буемый блок. Если необходимо передать информацию на управляю­ щий процессор от ведомого модуля, то последний передает сигнал прерывания. Сигналы прерывания поступают на процессор от

Рис. 13.2. Цифровой микропроцессорный осциллограф

клавиатуры, интерфейса, генератора развертки, контроллера ка­ нала, а также от входного процессора. Сигналы прерывания от генератора развертки, появляющиеся через каждые 20 мс, подсчи­ тываются управляющим процессором и используются для синхро­ низации системы, информируя процессор о начале очередного зада­ ния. Все передачи по шине данных осуществляются в виде групп данных, состоящих либо из определенных чисел временных точек, либо частотных точек (соответствующих действительной и мнимой осям координат). Между каналом вертикального отклонения и вход­ ным процессором введена прямая шина. Тогда выходной процессор выбирает точки данных из основного ЗУ, выполняет вычисления, связанные с индикацией, в то же время на вход У поступает новый сигнал, который затем обрабатывается. Таким образом МП следит за установкой диапазонов, автоматически вычисляет значения вре­ менных интервалов и уровней напряжения, выдает сигнал опера­ тору в случае ошибочной установки режимов. Информация в циф­ ровой форме (секунда, герцы, вольты и проценты) выдается на алфавитно-цифровой индикатор, экран ЭЛТ.

§ 13.4. Автоматический измеритель параметров маломощных транзисторов

Многофункциональный измеритель предназначен для измерения параметров и характеристик транзисторов р-п-р и п-р-п типов на постоянном токе в автоматическом и ручном режимах с выводом

Рис. 13.3. Схема измерителя параметров транзистора

информации о значениях задаваемых и измеряемых величин на цифровой прибор В7-21 (ВК2-20) и цифропечатающее устройство (ЦПУ) МПУ16-3. Число каналов съема информации 10, опрос ка­ налов последовательный. Задание режимов по току 1 мкА — 20 мА; по напряжению 0,1—30 В. Прибор обеспечивает измерение следую­ щих характеристик транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером:

входных (/бэ (/б) !1/к>_ сом1; ВЫХОДНЫХ / к {1/кь) | —СОЛ$Ь

Схема измерителя представлена на рис. 13.3. Один из испытуе­ мых транзисторов последовательно через входной коммутатор включается в необходимую схему измерения. Программированные стабилизированные источники напряжения и тока задают в схему измерения дискретные значения напряжения и тока. Коммутатор режимов работы источников напряжения и тока включает схемы управления источниками, реализующие выбранные режимы работы источников: автоматический или ручной; независимый или взаимо­ зависимый. При взаимозависимом режиме управления управление одним из источников осуществляется после окончания другим заданного цикла работы.

Информация о значениях измеряемых величин через выходной коммутатор поступает на цифровой прибор, а затем с выхода по­ следнего на цифропечатающее устройство. Устройство ввода зна­ чений задаваемых величин напряжения и тока в схемы измерения, состоящие из дешифраторов и схем сопряжения, обеспечивает вывод информации на ЦПУ. В измерителе предусмотрена также визуаль­ ная индикация информации о задаваемых величинах И, /, на све­ тодиодное табло. Измеритель содержит схему защиты по току, которая предотвращает выход испытуемого транзистора из строя при перегрузках. Прибор обеспечивает возможность измерения се­ мейства характеристик, отдельных участков характеристик, с фик­ сацией начала и конца отсчета. Время одного измерения 0,3 с. Погрешность измерения ± 3 %.

§ 13.5. Измеритель параметров полупроводниковых приборов,

управляемый ЭВМ

Измерительная система позволяет достигнуть сложной автома­ тизации измерений различных характеристик полупроводниковых приборов без потери точности и гибкости. Аналоговые величины измеряются с помощью цифровых приборов, управляемых ЭВМ, и представляются в виде токов, напряжений. Измерения выполняются в соответствии с программой. ЭВМ контролирует все приборы, экспериментальные параметры, храни-г-данные и, если необходимо, оценивает эти данные немедленно, непрерывно выдает результаты измерений на экран дисплея для непосредственного наблюдения за измерениями.

В систему входят следующие измерительные приборы:

два цифровых интегрирующих амперметра с автоматическим изменением диапазонов токов 1 • 10-12—2 -10'2 А и с очень низким входным сопротивлением; цифровой интегрирующий вольтметр с автоматическим изменением диапазонов напряжений 100 мкВ — 1000 В и высоким входным сопротивлением;

источники постоянного тока с диапазоном 10-7—1 А и постоян­ ного напряжения с диапазоном 10~3—103 В;

блок термостата для диапазона температур от —73,3 до 200 °С; коммутатор измеряемых позиций для 100 позиций измерения. Сопряжение оборудования с ЭВМ осуществляется с помощью

модульной системы «САМАС».

Система «САМАС» пригодна для всех видов обработки данных, использующих ЭВМ, и обеспечивает унификацию построения сов­ местных модульных систем. Измерительные и управляющие си­ стемы создаются установкой соответствующих вставных модулей в стандартные секции.

Линия связи состоит из шин для передачи данных, сигналов управления и питания. Основу системы «САМАС» составляет уни­ фицированный набор функциональных модулей обработки данных, каждый из которых приведен к единообразной внутренней и внеш­ ней системной организации. Из набора таких модулей можно кон­ струировать оптимальные и экономичные системы.

Последовательность измерений с помощью описываемой изме­ рительной системы рассматривается на примере измерения токов базы / б и коллектора / к транзистора в функции изменения напря­ жения 1/бэ. Среднее время измерения составляет 1 с на измеряемую точку. После пуска программы все приборы и источники устанав­ ливаются в нуль. Любая ошибка установки корректируется непо­ средственно ЭВМ. Температура в камере термостата устанавли­ вается согласно программе. Программа ЭВМ считывает из списка величин необходимую величину, номер образца, параметры, гра­ ничные данные и номер рассчитываемой позиции и устанавливает соответственно внешние приборы.

После контроля нуля двух амперметров для коллекторного и базового токов транзистора, который следует измерить, напряже­ ние II6ь, приложенное генератором напряжения, устанавливается в соответствии со списком величин с помощью выходного регистра системы «САМАС». Напряжение Ц6а измеряется цифровым вольт­ метром и сообщается выходным регистром системы «САМАС» ЭВМ и проверяется. Затем после определенного времени, необходимого для преобразования, цифровые значения токов и напряжения вы­ зываются на входные регистры системы «САМАС» и считываются ЭВМ, ’ которая переводит эти значения в форму, подходящую для визуальногонаблюдения, и хранит их в этой форме. Значения токов и напряжений представляются на экран дисплея в полулогариф­ мическом масштабе как /1С= / (1/6з) и 16 — } (IIб9). ЭВМ сравни­ вает значение измеряемой величины / к с определенным максималь­ ным значением, хранящимся в списке величин. Это сравнение ре­ шает, действительно ли измерения / к на отдельном рассматривае­ мом транзисторе завершены или нет. Если значение / к.макс не до­ стигнуто, то ЭВМ увеличивает напряжение IIбв на фиксированное значение и последовательность измерений повторяется сначала. Если значение / к достигло определенного максимального значения, напряжение генератора приводится к нулю, и данные, накопленные

в .ЗУ, выводятся на перфоленту. Затем ЭВМ решает на основе списка данных, параметры всех ли образцов транзисторов изме­ рены? Если все еще остаются транзисторы, параметры которых следует измерить, то ЭВМ дает команду и процесс измерения повто­ ряется. Когда параметры всех транзисторов измерены, ЭВМ сигна­ лизирует об этом с помощью телетайпа и ожидает для телетайпа команды: следует или нет повторять всю последовательность изме­ рений для всех транзисторов при другой температуре; если да, то ЭВМ устанавливает новую температуру для камеры термостата и, после ожидания установления температуры, измерения повторно начинаются от первой измеряемой позиции. Схемы измерения со­ держат устройство защиты транзисторов от перегрузок. В случае ошибки последовательность измерений прерывается, все приборы возвращаются в исходное состояние и ошибка выводится на печать. Программа для последовательности измерений хранится в оператив­ ной памяти ЭВМ. Пользователь может следить также за измеряе­ мыми данными в ходе измерений и контролировать правильность функционирования системы. Система позволяет измерять также отношение коэффициента передачи тока базы к его максимальному значению как функцию коллекторного тока; обратного тока кол­ лектора; напряжения коллектор — база. Напряжение база — эмит- •тер изменяется шагами в 25 мВ, токи измеряются в диапазоне 10 пА— 25 мА.

§13.6. Аппаратура для испытаний интегральных схем

Всвязи с резким увеличением количества ИС, а также повыше­ нием требований к их качеству проблема быстрой и полной проверки параметров ИС приобретает большое практическое значение. Испы­ тания ИС выполняют вручную или автоматически, соответственно этому проектируют испытательную аппаратуру.

Автоматические тестеры обладают значительно большими воз­ можностями по сравнению с ручными. Например, в отличие от ручных тестеров, где каждый тест задается и контролируется опе­ ратором отдельно, в автоматических тестерах имеется возможность накопления нескольких испытательных программ в памяти и про­ ведения серии измерений без вмешательства оператора.

Это обстоятельство, а также применение ЭВМ позволяют повы­ сить скорость и надежность измерений, одновременно повышая их точность. Скорость проверки ИС автоматическим тестом достигает

более 10 000 измерений/с. Автоматические тестеры по сравнению с ручными являются универсальными, более гибкими, позволяю­ щими сравнительно легко переключаться от измерений одних пара­ метров ИС к другим.

Схема автоматического тестера с использованием ЭВМ дана на рис. 13.4.

Оператор с пульта управления вводит через телетайп данные, указывающие тип испытываемой ИС, условия испытания, и дает команду пуска. ЭВМ определяет соответствующий участок магнит-

ной ленты или перфоленты и посредством устройства считывания с носителя информации считывает требуемую программу. Пользуясь записанной на ленте таблицей адресов, ЭВМ находит в запоминаю­ щем устройстве подпрограммы тестовых процедур. Значения изме­ ряемых параметров ИС посредством буферного устройства приво-

Рис. 13.4. Схема автоматического тестера с использованием ЭВМ для испыта­ ния ИС

дятся к виду, удобному для обработки в ЭВМ. В состав входят гене­ раторы коммутаторы для автоматического последовательного пере­ ключения входов ИС, эквиваленты нагрузок и источники питания.

В процессе испытаний ЭВМ выдает данные о годности ИС, ука­ зывая при этом причины и источники отказов. Подобный тестер способен проводить испытания ИС с 16 выводами со скоростью 6000 испытаний/с, а БИС с 128 выводами со скоростью 600 испытаний/с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Подгруппа А (приборы для измерения силы тока):

А1 — установки или приборы для поверки амперметров; А2 — амперметры постоянного тока; АЗ — амперметры переменного тока; А7 — амперметры универсальные; А9 — преобразователи тока.

Подгруппа В (приборы для измерения напряжения):

В1 — установки или приборы поверки вольтметров; В2 — вольтметры постоянного тока; ВЗ — вольтметры переменного тока; В4 — вольтметры импульсного тока;

В5 — вольтметры фазочувствительные (векторметры); В6 — вольтметры селективные; В7 — вольтметры универсальные^

В8 — измерители отношения напряжений и (или) разности напряжений; В9 — преобразователи напряжений.

Подгруппа Е (приборы для измерения параметров компонентов и цепей с со­ средоточенными параметрами):

Е1 — меры, установки или приборы для поверки измерителей параметров ком­ понентов и цепей;

Е2 — измерители полных сопротивлений и (или) полных проводимостей; ЕЗ — измерители индуктивностей; Е4 — измерители добротности; Е6 — измерители сопротивлений;

Е7 — измерители параметров универсальные; Е8 — измерители емкостей;

Е9 — преобразователи параметров компонентов и цепей.

Подгруппа М (приборы для измерения мощности):

М1 — установки или приборы для поверки ваттметров; М2 — ваттметры проходящей мощности; М3 — ваттметры поглощаемой мощности;

М5 — преобразователи приемные (головки) ваттметров.

Подгруппа Р (приборы для измерения параметров элементов и трактов с распределенными параметрами):

Р1 — линии измерительные; Р2 — измерители коэффициента стоячей волны;

РЗ — измерители полных сопротивлений;

Подгруппа Ш (приборы для измерения электрических и магнитных свойств материалов):

Ш1 — изм ерители электрических и магнитных свойств материалов на низких

частотах; Ш 2 — измерители электрических и магнитных свойств материалов н а высоких

частотах.

Подгруппа Я (блоки радиоизмерителъных приборов):

ности фаз и группового времени запазды вания; Я4 — блоки приборов д л я наблюдения измерения и исследования формы сигнала

и спектра; Я5 — блоки измерителей характеристик радиоустройств и блоки приборов для

импульсных измерений;

Я6 — блоки приборов д ля измерения напряженности поля и радиопомех и блоки

усилителей измерительных; Я7 — блоки измерительных генераторов и приборов д ля измерения ослаблений;

Я8 — блоки источников питания; Я9 — блоки преобразователей измерительных; блоки д ля индикации результатов

измерений; блоки коммутации.

Подгруппа Э (измерительные устройства коаксиальных и волноводных трак­ тов):

Б2 — источники переменного тока; Б4 — источники калиброванного напряжения и тока; Б5 — источники постоянного тока;

Б6 — источники с регулируемыми параметрами; Б7 — источники постоянного и переменного тока универсальные.