Измерение динамических электрических параметров микросхем. Примеры существующих измерительных установок для проверки цифровых интегральных схем. Особенности практической реализации блока коммутации измерительной установки измерительной системы.
Аннотация к работе
Радиоэлектроника внедрилась во все сферы деятельности человека, начиная от бытовых проблем, заканчивая медициной и космонавтикой. При производстве данных полупроводниковых изделий на заводах радиоэлектронной промышленности используют различные измерительные устройства и установки для контроля параметров данных приборов. Так, например, на Новосибирском заводе полупроводниковых приборов с опытным конструкторским бюро «НЗПП с ОКБ» используют ряд автоматизированных измерительных установок, которые работают под управлением электронных вычислительных машин и предназначены для контроля параметров КМОП интегральных микросхем. Данные установки проверяют интегральные микросхемы по динамическому, функциональному контролю и контролю статических параметров [9]. Но данное оборудование, выпущенное в начале-середине 80-х годов прошлого столетия, полностью выработало свой ресурс и морально устарело, что приводит к постоянным отказам действующего измерительного оборудования и срыву плана производства полупроводниковых изделий, в частности микросхем.Выпускаемые промышленностью интегральные микросхемы в конце своего технологического пути проверяются по нескольким параметрам: контроль динамических параметров, статических параметров и функциональный контроль. Функциональный контроль - это контроль следующих параметров: выполняет ли микросхема свои функции или нет.В данном разделе будут описаны методики измерения времени задержки включения и выключения; измерение времени задержки распространения сигнала при включении и времени задержки распространения сигнала при выключении; измерение времени перехода при включении и времени перехода при выключении; измерение максимальной тактовой частоты; измерение динамических параметров, характеризующих время выполнения функции микросхемы.Измерение следует проводить на измерительной установке, электрическая структурная схема которой приведена в соответствии с рисунком 3.1. Далее на микросхему подают напряжение питания от источника G2, входные постоянные напряжения от источника G1 и входные импульсные напряжения от источника G3, значения которых установлены в стандартах или технических условиях (далее - ТУ) на микросхемы конкретных типов. Интервал времени между входным и выходным импульсами измеряют в соответствии с рисунком 3.2 при значениях уровней отсчета U1, U2, U3, U4, указанных в стандартах или ТУ на микросхемы конкретных типов. ± 20 % - для интегральных микросхем со среднем временем задержки распространения от 1,0 нс и соответствовать установленной в стандартах или ТУ на микросхемы конкретных типов. Границы интервала погрешности измерения времени задержки включения и времени задержки выключения ?? определяют по формуле: где - - относительные коэффициенты влияния соответственно фронта, спада, высоты и длительности выходного импульса на r-м входе на измеряемый параметр;На микросхему подают напряжения питания от источника G2, входные постоянные напряжения от источника G1, входные импульсные напряжения от источника G3, значения которых установлены в стандартах или ТУ на микросхемы конкретных типов. Интервал времени между входным и выходным импульсами измеряют в соответствии с рисунком 3.3 при значениях уровней отсчета U1, U2, указанных в стандартах или ТУ на микросхемы конкретных типов.На микросхему подают напряжения питания от источника G2, входные постоянные напряжения от источника G1 и входные импульсные напряжения от источника G3, значения которых установлены в стандартах или ТУ на микросхемы конкретных типов. Интервал времени измеряют в соответствии с рисунком 3.4 между моментами достижения выходным напряжением уровней отсчета U1, U2, значения которых указаны в стандартах или ТУ на микросхемы конкретных типов. 1 - входное напряжение; 2 - выходное напряжение (инвертирующая микросхема); 3 - выходное напряжение (неинвертирующая микросхема); U1, U2 - уровни отсчета; t1,0 - время перехода при включении; t0,1 - время перехода при выключении Границы интервала погрешности измерения времени перехода при включении (времени перехода при выключении) ?? определяют по формуле где , - относительные коэффициенты влияния фронта (спада) выходного импульса соответственно в 1 и 2-й точках отсчета на измеряемый параметр;Измерения следует проводить на измерительной установке, электрическая структурная схема которой приведена в соответствии с рисунком 3.5. На микросхему подают напряжения питания от источника G2, входные постоянные напряжения от источника G1 и входные импульсные напряжения от источника G3, значения которых установлены в стандартах или ТУ на микросхемы конкретных типов. Измеряют частоту следования импульсов на входе микросхемы, при которой обеспечивается функционирование микросхемы в соответствии с требованиями, установленными в стандартах или ТУ на микросхемы конкретных типов. Максимальную тактовую частоту fck max определяют по формуле fck max = FG = nf0, где FG - частота следования импульсов на выходе генератора;Методы измерения динамических параметров, характеризующих время выполнения микрос
5. Практическая реализация блока коммутации измерительной установки ИС
5.1 Выбор электронных компонентов
5.2 Коммутационные элементы блока коммутации
5.3 Микросхемы преобразователей выходных уровней
5.4 Программируемый источник напряжения
6. Построение принципиальной схемы и топологии блока коммутации
7. Разработка конструкции коммутационных колодок
8. Безопасность жизнедеятельности
8.1 Вредные факторы при работе с ПК
8.2 Организация рабочего места, оснащение, требование к помещению
8.3 Микроклимат в производственных помещениях микроэлектроники
8.4 Электромагнитное излучение
8.5 Электробезопасность
8.6 Пожарная безопасность
9. Заключение
10. Ссылочные нормативные документы
Приложение А Перечень принятых сокращений
Приложение Б Библиография
Введение
измерительный микросхема комутация цифровой
Современная жизнь немыслима без радиоэлектронных приборов. Радиоэлектроника внедрилась во все сферы деятельности человека, начиная от бытовых проблем, заканчивая медициной и космонавтикой. Современные радиоэлектронные приборы строятся на основе полупроводниковых приборов. Это различные транзисторы, диоды, стабилитроны. И на их основе созданные большие интегральные схемы (БИС). При производстве данных полупроводниковых изделий на заводах радиоэлектронной промышленности используют различные измерительные устройства и установки для контроля параметров данных приборов. Так, например, на Новосибирском заводе полупроводниковых приборов с опытным конструкторским бюро «НЗПП с ОКБ» используют ряд автоматизированных измерительных установок, которые работают под управлением электронных вычислительных машин и предназначены для контроля параметров КМОП интегральных микросхем. Данные установки проверяют интегральные микросхемы по динамическому, функциональному контролю и контролю статических параметров [9]. Кроме того, с помощью отдельных устройств измерений контролируются максимальная тактовая частота проверяемых интегральных схем. Но данное оборудование, выпущенное в начале-середине 80-х годов прошлого столетия, полностью выработало свой ресурс и морально устарело, что приводит к постоянным отказам действующего измерительного оборудования и срыву плана производства полупроводниковых изделий, в частности микросхем. В связи с этим, для данного предприятия разрабатывается измерительная установка для проверки КМОП интегральных микросхем по динамическому, функциональному контролю и контролю максимальной тактовой частоты [1].
Неотъемлемой частью этой установки являются различные внутренние блоки: блок функционального контроля, блок контроля динамических параметров и блок измерения частот. Для конфигурирования выводов проверяемых интегральных микросхем важным блоком является блок коммутации. Именно о разработке этого блока, о разработке его конструкции и схемотехнических решений пойдет речь в данной дипломной работе.