Код на измеряемый ЦАП подаётся МК через два буферных регистра 74HC244 — DD5, DD6, необходимых для формирования требуемых уровней напряжения.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
1


2




3



4



5



6



7



8




2


СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ...............................................................

4

ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................

5

1 ОБЗОР СТАТ
ИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЦАП И МЕТОДОВ ИХ
ИЗМЕРЕНИЯ .....................................................................................................


7


1.1 Обзор статических параметров ЦАП

....................................................

7


1.2

Обзор методов измерения статических параметров ЦАП

..................

14

2 ОБЗОР СТРУКТУРЫ ИЗМЕРЯЕМОЙ МИКРОСХЕМЫ И ВЫБОР
КОНСТРУКЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

.................................


16


2.1 Описание микросхемы ЦАП 5106НА015

................
.............................

16


2.2 Обзор оборудования для параметрического контроля микросхем
ЦАП

....................................................................................................................


18


2.2.1 Тестер FORMULA 2K

.
.........................................................................

18


2.2.2 Оборудование компании Teradyne, США

.........................................

20


2.2.3 Оборудование National Instruments, США

.....................................
....

22


2.3 Выбор и обоснование метода и средств измерения

............................

23

3
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАБОЧЕГО МЕСТА
ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЦИФРО
-
АНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОВЫШЕННОЙ
РАЗРЯДНОСТИ 5106НА015 ......
.....................................................................




28


3.1 Требования, предъявляемые к АРМ ......................................................

28


3.2 Разработка структуры АРМ ...............................................
....................

28


3.3 Разработка принципиальной электрической схемы АРМ ..................

30


3.3.1Блок питания .........................................................................................

30


3.3.2 Блок формирования опорны
х напряжений .......................................

30


3.3.3 Блок аналого
-
цифрового преобразования .........................................

31


3.3.4 Цифровой блок .................................................................................
....

32


3.3.5 Аналоговые ключи ...............................................................................

33


3.4 Схемы измерения параметров ЦАП и алгоритм их работы ...............

34

3



3.4.1 Измерение дифференциальной нелинейности ......
............................

34


3.4.2 Измерение нелинейности ....................................................................

37


3.4.3 Измерение абсолютной погрешности преобразования в конечной
точке шкалы ....................................
...................................................................


40


3.5 Результат разработки программного обеспечения верхнего уровня
для персонального компьютера .......................................................................


43


3.6

Алгоритм проведения измерений с помощью программы
©
NIGELLA
_
new
_
PYO
ª. Результаты разработки ...........................................


44

4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗН
Е
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ............................................

46


4
.1

Наличие опасных и вредных

факторов

.
................................................

46


4.2
Рабочее место

................
..........................................................................

47


4.3 Освещение .........................................................
......................................

48


4.4 Микроклимат ...........................................................................................

49


4.5 Шум .....................................................................................
.....................

50


4.6 Электромагнитное излучение

................................................................

50


4.7 Электробезопасность ..............................................................................

5
1


4.8 Пожарн
ая безопасность ..........................................................................

5
3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................

5
4

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ...............
........................

5
5

ПРИЛОЖЕНИЕ

А

Значение параметров микросхем и погрешность их
измерения при приёмке и поставке согласно ТЗ ...........................................


5
9

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Коды проверяемых точек при измерении
дифференциальной нелине
йности ..................................................................


60

ПРИЛОЖЕНИЕ В
Коды проверяемых точек при измерении
нелинейности .....................................................................................................


6
1

ПРИЛОЖЕ
НИЕ Г Органы управления и индикации виртуальной панели
программы ©
NIGELLA
_
new
_
PYO
ª ................................................................


6
2




4


ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ


АРМ
-

автоматизированное рабочее место

АЦП
-

аналого
-
цифровой преобразоват
ель

БИС
-

большая интегральная схема

ИОН
-

источник опорного напряжения

ИС
-

интегральная схема

КМОП
-

комплементарная структура металл
-
оксид
-
полупроводник

МЗР
-

младший значащий разряд

МК
-

микроконтроллер

ОУ
-

операционный усилитель

ПК
-

персональный ком
пьютер

ПХ
-

передаточная характеристика

ФК
-

функциональный контроль

ХП
-

характеристика преобразования

ЦАП
-

цифро
-
аналоговый преобразователь

ЭВМ
-

электронно
-
вычислительная машина

δ
FS

(АППКТШ)
-

абсолютная погрешность преобразования в конечной точке
шкал
ы

δ
L

(ИНЛ)


нелинейность (
интегральная нелинейность
)

δ
LD

(ДНЛ)
-

дифференциальная нелинейность

N
I

-

National Instruments (производитель измерительного оборудования, США)

RFID
-

способ автоматической идентификации объектов, в котором
посредством радиосигн
алов считываются или записываются данные,
хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID
-
метках


rms
-

среднеквадратичное значение





5


ВВЕДЕНИЕ


П
ри решении задач радиолокации,

телевидения,

создания аппаратуры
высококачественной звукозаписи и звуковос
произведения возникает
необходимость в приеме, обработке и передаче большого объема информации и
в масштабе реального времени.
Э
та проблема привела к созданию
быстродействующих и сверхбыстродействующих интегральных микросхем
цифро
-
аналоговых преобразовател
ей

(
ЦАП) и аналого
-
цифровых
преобразователей
(
АЦП) с высокой разрешающей способностью.


С точки зрения контроля качества параметров современные микросхемы
АЦП и ЦАП.

С

нормируемыми метрологическими характеристиками являются
трудоемкими изделиями электрони
ки.


Количество выпущенных годных больших интегральных схем (БИС)
преобразователей невысоко по причине сложности их производства. Учитывая
также высокую стоимость процессов производства ИС, в этой ситуации можно
говорить об экономических потерях,

которые н
есет поставщик. Поскольку
производство и выпуск БИС
-

процесс трудоемкий и многоэтапный, на каждом
его этапе важна роль контрольно
-
измерительных средств и устройств в
диагностике и обеспечении требуемого качества параметров изготавливаемых
БИС ЦАП и АЦП. Д
остаточно сказать, что объем контрольно
-
измерительных
операций составляет около 50%

общей трудоемкости изготовления
преобразователей, а стоимость может составлять 60
-
70% итоговой
[
1
].


Для получения высокого процента выхода годной продукции
предъявляются
высокие требования к производительности, достоверности и
точности результатов контроля параметров БИС ЦАП и АЦП в про
цессе их
серийного производства
, снижение трудоемкости их производства и стоимости.
Это обеспечивается за счет внедрения универсальных

авт
оматизированных
контрольно
-
измерительных средств, управляемых от ЭВМ.


Целью данной бакалаврской работы является разработка
автоматизированного рабочего места

(АРМ)

для контроля

электрических
параметров
высокоинтегрированного
цифро
-
аналогового преобразов
ателя
6


повышенной разрядности

совместно с
АО

©
Новосибирский завод
полупроводниковых проборов с ОКБª.


Актуальность выбранной темы состоит в том, что для измерения
электрических
параметров микросхем аналогичн
ого класса
предприятие не
имеет соответствующего и
змерительного оборудования.


Разработка любого оборудования включает в себя выбор и обоснование
выбора функциональных составных частей, расчетную, практическую и
испытатель
ную часть.


В первой главе будет приведен теоретический

обзор характеристик и
стат
ических параметров ЦАП,

а также методы их измерений.


Во второй главе будет приведена структура измеряемой микросхемы
ЦАП,

обзор существующего на сегодняшний день оборудования для контроля
параметров ЦАП. Также будет осуществлен выбор и обоснование выбора
метода и средств измерения.


В третьей главе поэтапно будет описан процесс разработки АРМ по
измерению электрических параметров 14
-
ти разрядного ЦАП 5106НА015,

включая отдельные
функциональные блоки принципиальной схемы АРМ.
Также в этой главе будет приве
ден алгоритм работы с разработанным АРМ.


В четвёртой главе будет рассмотрена безопасность при работе с АРМ и
ПК.











7


1

ОБЗОР СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЦАП И МЕТОДОВ ИХ
ИЗМЕРЕНИЯ


1.1 Обзор статических параметров ЦАП

Для полного понимания того, о чём ве
дётся речь в данной главе и во всей
работе в целом, необходимо ввести определение ЦАП.

ЦАП
-

это устройство, предназначенное для преобразования цифровой
информации (числа в виде двоичного кода), в аналоговый сигнал, т.е. в
напряжение или ток, пропорциональ
ные значению входного цифрового кода.
ЦАП применяются в системах сбора и обработки информации, измерительной
аппаратуре, автоматизированных системах управления и др.

Все параметры ЦАП можно разделить на две группы: статические и
динамические. Поскольку цел
ью данной работы является разработка АРМ по
измерению именно статических параметров ЦАП, подробный обзор
динамических параметров, а так же методов их измерений, в данной работе не
приводится.

В настоящее время ассортимент выпускаемых микросхем ЦАП довольно

широк. Все они обладают различными характеристиками, поэтому необходимо
понимать общий смысл определений и параметров ЦАП, используемых
производителями в технической документации и справочниках.

К основным статическим параметрам ЦАП, характеризующим его
т
очность преобразования и качество работы, относятся: нелинейность,
дифференциальная нелинейность, погрешность смещения нуля, абсолютная
погрешность преобразования в конечной точке шкалы.

Основные свойства ЦАП описывает его характеристика преобразования.
Пр
и последовательном возрастании значений входного цифрового сигнала от
минимального до максимального с шагом, равным
единице
, выходной
аналоговый сигнал образует ступенчатую кривую.

Данные на вход поступают в
виде двоичного кода. Зависимость выходного анало
гового сигнала ЦАП от
значений входного кода, и называется характеристикой преобразования (ХП)
8


ЦАП. Номинальную ХП можно представить либо в виде прямой под
некоторым углом к оси абсцисс, либо в виде ступенчатой функции

соответствии с рисунком

1.1) из 2
n

ступеней, где n
-

разрядность ЦАП.


Рисунок 1.1
-

Номинальная характеристика 3
-
х разрядного ЦАП


Каждый горизонтальный отрезок этой функции соответствует одному из
значений выходного сигнала ЦАП.

Интервал значений выходной анал
оговой величины от начальной до
конечной точки называется диапазоном изменения выходного сигнала, а
разность между её максимальным и минимальным значениями
-

амплитудой
изменения или полной шкалой преобразования. Величина выходного сигнала,

соответствующая

одной единице цифровой

информации, называется ступенью
или шагом квантования
¨
X
КВ
. Для номинальной характеристики ЦАП все
ступени квантования одинаковы (равны) и определяются следующим
выражением:

h=

x
max
-
x
min

,

(1
.
1)

b
-
1

Хвых

Код

7/8

6/8

5/8

4/8

3/8

2/8

1/8

ΔХкв

000

001

010

011

100

101

110

111

9


где x
max
, x
min

-

номинальны
е значения выходной аналоговой величины в
начальной и конечной точках ХП, b=2
n

-

число возможных значений выходного
кода.

Проанализировав выражение (1.1) получаем, что номинальное значение
ступени квантования, являющееся наименьшим изменением выходной
анал
оговой величины, представляет собой абсолютную разрешающую
способность ЦАП. Разрешающая способность определяет число дискретных
значений выходного сигнала преобразователя, составляющих его предел
преобразования. Однако, при этом возможны отклонения конкрет
ных значений
аналогичной величины от их номинальных значений.

Эти отклонения не
зависят однозначно
от числа разрядов ЦАП
, а определяются точностью
изготовления элементов микросхем.

Реальные ЦАП не имеют идеальной ХП
из
-
за технологического разброса параме
тров при изготовлении ИС.

Именно поэтому разрешающая способность не может служить
однозначной оценкой точности преобразователя. У реального преобразователя
величины ступеней квантования в различных точках ХП отличаются друг от
друга, поэтому введено поняти
е младшего значащего разряда (МЗР). МЗР
является единицей измерения в выходной аналоговый величины и
рассчитывается как среднее значение ступеней квантования.

Точность преобразователя определяется степенью совпадения реальной
ХП с номинальной. Количествен
но она выражается такими параметрами:
интегральная нелинейность, дифференциальная нелинейность
(неравномерность ступеней преобразования), погрешность смещения нуля
(
параллельный сдвиг характеристики вверх или вниз), погрешность сдвига
(отклонения аналогово
й величины от номинального значения в конечной точке
ХП, т.е. изменение наклона) и т.д.


Важными параметрами при оценке точности прибора, определяющими
нелинейность преобразований,

является интегральная нелинейность δ
L

и
дифференциальная нелинейность δ
LD
.

10


Интегральная нелинейность, или погрешность линейности ЦАП, δ
L

характеризует отклонение ХП ЦАП от прямой линии
-

наилучшее приближение
к реальной ХП между конечными точками
в соответствии с

рисунк
ом

1.2.


Рисунок 1.2
-

Интегр
альная нелинейность ЦАП


Значение δ
L


зависит от метода аппроксимации
ПХ
. Их существует два
вида: метод точек и метод наилучшего приближения
в соответствии с

рисунк
ом
1.3 а, б
.

При использовании метода конечных точек измеряется отклонение
произвольной точк
и характеристики от прямой, проведённой из начала
координат.

Метод наилучшего приближения даёт более точный прогноз искажений в
устройствах. Он обычно дает меньшее значение ошибки линейности в
технических характеристиках, приводимых для микросхемы.


Аналоговый выход

Цифровой
вход

6

5

4

3

2

1

Переход
001

000

001

010

011

100

101

110

111

Переход
011

11



Рисунок 1.3 (а, б)
-

Аппроксимация: а)по методу конечных точек,

б) по методу наилучшей прямой


При методе наилучшего приближения на передаточной характеристике

устройства проводят прямую линию, используя стандартные методы
минимиз
ации ошибки. После этого определяется максимальное отклонение
передаточной характеристики от этой линии. Обычно нелинейность,
измеренная таким образом, составляет только 50% от нелинейности,
определённой по методу конечных точек. Это делает метод предпочти
тельным
при указании впечатляющих технических характеристик в спецификации на
микросхему, но менее полезным для анализа реальных значений погрешностей
преобразователя [2].

Нелинейность δ
L

выражается в долях МЗР или в процентах от значения

аналоговой велич
ины в конечной точке ХП или в процентах от полной шкалы:





где ¨
x

-

максимальное отклонение ХП от линеаризующей прямой,
x
К


и
x
Н

-

значение аналоговой величины в конечной и начальной
точках ХП.
δ
L

=

¨
x

[МЗР] или

¨
x

×100%=

¨
x

×100%.

,

(1.2)

h

x
К

(
x
К
-

x
Н
)

Вход

Погрешность
линейности =x

а) Метод конечных точек

Вход

б) М
етод наилучшей прямой

Выход

Погрешность
линейности § x/2

12


П
реобразователь считается линейным, если величина его нелинейности δ
L

не
превышает половины МЗР.


Если изменение цифрового кода на единицу младшего разряда
соответствует изменению аналогового сигнала, большему или меньшему этой
величины, то воз
никает дифференциальная ошибка [2].

Дифференциальная нелинейность δ
LD

выражается в долях МЗР или в
процентах от значения аналоговой величины в конечной точке ХП или в
процентах от полной шкалы. Допустимым значением дифференциальной
нелинейности преобразова
теля считается ±1/2 МЗР.

Если дифференциальная нелинейность δ
LD

в некоторой точке ХП по
абсолютной величине

превышает величину одного МЗР, такой ЦАП называют
немонотонным. Под монотонностью понимают постоянство знака приращения
выходной величины при послед
овательном изменении значения входного кода,
т.е. возрастание (уменьшение) выходного аналогового сигнала при возрастании
(уменьшении) входного кода
в соответствии с

рисунк
ом

1.4.


Рисунок 1.4


Два вида погрешностей преобразован
ия ЦАП: дифференциальная
нелинейность, немонотонность

Конец
шкалы

Цифровой код

Немонотонность

000

001

010

011

100

101

110

111

Аналоговый выход

0

Диф. нелинейность

Диф. нелинейность

13


Если дифференциальная нелинейность ЦАП гарантированно меньше
единицы младшего разряда (т.е.
|
δ
LD
|
≤ 1 МЗР), то устройство будет обладать
монотонностью, даже если в техническом описании это явно не указы
вается[2].
Свойство монотонности ЦАП означает, что выходной сигнал изменяется в
соответствии с цифровым кодом на входе, т.е. никакие данные в процессе
преобразования не теряются.

Коэффициент преобразования
-

это отношение приращения выходного
сигнала к при
ращению входного сигнала для линейной ХП. Коэффициент
преобразования определяет угол наклона прямой, аппроксимирующей
реальную ХП. По числовому значению и размерности коэффициент
преобразования совпадает со средним значением

ступени квантования.

Отклонение

реальной ХП от номинальной из
-
за различия коэффициентов
преобразования оценивают в конечной точке ХП. Это отклонение ¨
ПШ

называют максимальным отклонением выходной величины или погрешностью
наклона ХП, или абсолютной погрешностью преобразования в конечной

точке
шкалы (
в соответствии с
рисунк
ом

1.5).

Возможно также отклонение реальной ХП от номинальной в виде
параллельного сдвига на величину ¨
СН

(
в соответствии с рисунком

1.5). Его
оценивают относительно начала координат, поэтому его называют
напряжением см
ещения нуля, или погрешностью нуля выходной аналоговой
величины, или погрешностью сдвига характеристики. Это отклонение ХП,
также как и погрешность наклона, может быть устране
но внешними
регулирующими устрой
ствами.


14



Рисунок 1.5

-

Характеристики преобразования ЦАП в начальной

и конечной точках шкалы


Приведённые параметры характеризуют точность ЦАП в определённых
неизменных условиях эксплуатации. Для описания поведения ЦАП в условиях
переменных внешних факторов используют парамет
ры, характеризующие
стабильность микросхем в этих условиях [4]. К ним относятся температурные
коэффициенты погрешности полной шкалы и смещения нуля и коэффициенты
влияния на них нестабильности источников напряжения питания.


1.2 Обзор методов измерения ста
тических параметров ЦАП

Одним из простейших методов измерения параметров ХП
-

с
непосредственным применением цифрового вольтметра или миллиа
мп
ерметра
[
4, 5]. С
труктурная схема измерителя, применяемого в данном методе, показана
на рисунке 1.6.





max

Код

Х
ВЫХ

ΔПШ

ΔСН

Номинальная ХП

Реальные ХП

15







Рис
унок 1.6
-

Измерение ХП ЦАП с помощью цифрового прибора


Алгоритм определения статических параметром может быть следующим.
На измеряемый ЦАП от генератора кода сначала подаётся код,
соответствующий нулевому значению выходной величины. Полученное
измеренное

цифровым прибором значение является напряжением смещения
нуля. После этого подаётся конечное значение кода, и по отклонению
выходного напряжения от его номинального значения определяется
коэффициент преобразования, который и определяет наклон характеристи
ки
преобразования. Измерения напряжения смещения нуля и коэффициента
преобразования производятся при отключённых схемах регулировки [1]. Затем
эти схемы подключаются, устанавливаются номинальные значения выходного
напряжения в конечных точках ХП. Далее пос
ледовательно подаются коды,
соответствующие проверяемым точкам, на вход измеряемого ЦАП от
генератора кода. Измеряется полученная величина. Её отклонение от
номинальных значений, соответствующих этим точкам, пропорционально
нелинейности.

Цифровые измерител
ьные приборы обязательно включают в себя два
узла:
АЦП

и цифровое отсчётное устройство. Класс точности цифрового
прибора выбирается исходя из требований
обеспечения точности измерения
нелинейности и дифференциальной нелинейности [1]. В качестве
измерительн
ого прибора рекомендуется применять приборы с малой
нелинейностью.

Вышеизложенный метод измерения параметров ЦАП имеет низкую
производительность, так как результаты отсчитываются визуально, и могут
Схема регулировки

смещения нуля

Схема регулировки
коэффициента
преобразования

Генератор кода

Измеряемый ЦАП

Цифровой
измерительный
прибор

16


быть использованы только для контроля единичных микросхем.

Данная
проблема решается путём автоматизации измерений параметров на основе
этого метода. Для этого достаточно подключить цифровой прибор к ЭВМ с
п
омощью специального интерфейса в соответствии с рисунком
1.7.








Рисунок 1.7
-

Измерение ХП ЦАП с помощ
ью цифрового прибора,

подключённого к ЭВМ


В этом случае ЭВМ будет управлять процессом задания кода и
измерений, производить расчёт коэффициента преобразования, напряжения
смещения нуля, интегральной и дифференциальной нелинейностей, поэтому
схемы регулиро
вки могут отсутствовать.


2 ОБЗОР СТРУКТУРЫ ИЗМЕРЯЕМОЙ МИКРОСХЕМЫ И ВЫБОР
КОНСТРУКЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ


2.1 Описание микросхемы ЦАП 5106НА015

В связи с производством ЦАП 5106НА015 в Новосибирском заводе
полупроводниковых приборов с особым конструкто
рским бюро (АО ©НЗПП с
ОКБª) возникла необходимость в метрологическом оборудовании,
измеряющим статические параметры выпускаемых этим предприятием
микросхем ЦАП.

Микросхема 5106НА015
-

это 14
-
ти разрядный, прецизионный,
быстродействующий цифро
-
аналоговый п
реобразователь, изготовленный по
Измеряемы
й
ЦАП

Цифровой
измерительный
прибор

Интерфейс

ЭВМ

17


КМОП технологии. Микросхема устойчива к внешним факторам и
предназначена для работы в диапазоне температур от
минус
60°C до 85°
C
.

Электрические параметры и условия их измерения в соответствии с
техническим заданием (см. при
ложение А). Микросхема 5106НА015 является
аналогом микросхемы AD7538 зарубежного производителя Analog Devices.

На рисунке 2.1 приведена электрическая структурная

схема измеряемой
микросхемы ЦАП 5106НА015, которая будет выпускаться в АО ©НЗПП с
ОКБª.
Условн
ое обозначение

и назначение
выводов
ЦАП

5106НА015
в
соответствии с рисунком

2.2.














Рисунок 2.1
-

ЦАП

5106НА015. Схема электрическая структурная

Матрица токовых ключей

Регистр ЦАП

Входной регистр

1

1

1

&

Rfb

IOUT

Vref

LDAC

CS

WR

DB13...DB0

18



U
REF

-

вход от источника опорного напряжения;

R
FB

-

вывод резистора внешней цепи обратной связи;

I
OUT

-

выходной ток;

AGND

-

вывод аналоговой земли;

DGND

-

вывод цифровой земли;

DB
13
-
DB
0
-

входы разрядов данных: от первого разряда DB13 (MSB) к четырнадцатому разряду DB0 (LSB);

LDAC

-

вход
-
“защёлкаª с активным низким уровнем, управляющий обновлением да
нных из входных регистров ЦАП;

CS

-

вход для сигнала загрузки микросхемы, активный уровень
-

низкий;

WR

-

вход записи в регистры ЦАП,
активный уровень
-

низкий;

V
DD

-

вход напряжения питания +12 В..+15 В;

V
SS

-

вход 0 В.

Рисунок 2.2
-

Условное обозначение

и назначение
выводов 5106НА015


2.2 Обзор оборудования для параметрического контроля микросхем ЦАП

В настоящее время существует большое количество систем измерения,
различных как по качественным (точностным) параметрам, функциональному
наполнению, так и по

цене.


2.2.1
Тестер
FORMULA 2K

Система

контрольно
-
измерительная для функционального и
параметрического контроля БИС и
ИМС Тестер ©FORMULA 2Kª (далее по
тексту Тестер) относится к с
редствам измерений общег
о и специального
назначения
. Выпускается компанией
ООО ©ФОРМª, являющейся российским
лидером в разработке и производстве автоматического тестового оборудования.

Тестер предназначен для функционального и параметрического контроля
цифровых микросхем регулярной (ОЗУ) и произвольной структуры (ТТЛ,
19


КМОП), а та
кже аналоговых и цифро
-
аналоговых микросхем на пластине и в
корпусе.

Область применения тестера: динамический и статический
функциональный контроль параметров микросхем, измерение параметров при
разработке, испытаниях, производстве и эксплуатации изделий э
лектронной
техники специального общепромышленного назначения [2
4
].

Принцип действия Тестера основан на методах динамического и
статического функционального контроля и измерения статических параметров
микросхем, предписанных ОСТ11.073.944, в соответствии с
которым на входы
испытуемого устройства подаются стимулирующие воздействия с
программируемыми параметрами, а ответные реакц
ии сравниваются с
эталонными [2
5
].

Внешний вид тестера представлен на рисунке 2.3.

Тестер осуществляет и обеспечивает формирование вх
одных воздействий на
выводах БИС в импульсных и потенциальных режимах с поканально
-
независимым заданием начала и окончания импульса; контроль ожидаемых
состояний БИС на каждом канале в прямом и инверсном режимах; возможность
переключения режима в каждом та
кте ФК; сбор

статистики по результатам
измерений с созданием баз данных.


Рисунок 2.3
-

Внешний вид Тестера FORMULA 2K


20


В комплект поставки Тестера ©FO
RMULA 2Kª входят: измерительный
блок с комплектом внешних адаптеров, управляющая ЭВМ типа IBM PC
Pentium с установленным пакетом специализированного ПО ©
Sinop
ª

для
подготовки и проведения измерительных программ, комплект

эксплуатационной документации.


2.2
.2 Оборудование компании Teradyne, США

Тестеры микросхем производства компании Teradyne, США
предназначены для функционального и параметрического контроля
интегральных схем различной степени интеграции (от малой до сверхбольшой)
[26].

Измерительная часть т
естеров, их гибкость и универсальность
обеспечивают все необходимые возможности для проведения тестирования

сложных микросхем, включая микросхемы памяти, ЦАП, АЦП, смарт
-
карты,
RFID и т.д.

Т
акже есть возможность проведения параллельного тестирования,
что п
озволяет существенно увеличить производительность тестеров.

Все тестеры Teradyne организованы на платформе, позволяющей
расширять (наращивать) измерительные возможности тестера и видоизменять
их при

появлении новых требований пользователя к контролю компон
ентов.

Основу тестеров Teradyne составляет тестовое шасси с установленными
измерительными модулями, которое может размещаться или стационарно на
поворотном механизме или на манипуляторе, при использовании тестеров
совместно с автоматическими загрузчиками м
икросхем или пластин.

Такая компоновка тестовой системы позволяет разместить
измерительную и задающую части непосредственно на самой тестовой головке
и избежать применения объединительной платы и длинных кабельных
межсоединений и тем самым выполнять тестир
ование компонентов на высоких
частотах [26].

Важная отличительная особенность тестеров Teradyne
-

отсутствие
мультиплексирования измерителя, т.е. поочерёдного переключения измерителя
21


с одного канала тестера на другой, как это реализовано в тестерах других
производителей.

В семействе тестеров микросхем Teradyne каждый канал представляет
собой несвязанное с другими каналами измерительное устройство (pin
-
электроника или измеритель
-
на
-
канал), которое позволяет осуществлять смену
настроек и контроль параметров н
а каждом выводе тестируемой микросхемы в
режиме реального времени. Подобная архитектура повышает гибкость системы
и существенно увеличивает точность измерений.

Семейство тестеров микросхем Teradyne включает в себя две линейки:

-

J750 INTEGRA (J750Ex) с мак
симальной частотой вывода 100 и 200
МГц соответственно;

-

FLEX (mikroFLEX, FLEX, UltraFLEX) с максимальной частотой вывода
200 и 500 МГц.

Тестеры микросхем INTEGRA являются относительно недорогим
бюджетным решением для производителей и предприятий, работаю
щих с
цифровыми и гибридными микросхемами.

Базовая комплектация тестера включает в себя набор цифровых модулей
pin
-
электроники, и может быть легко расширена путём установки
специализированных модулей для контроля АЦП и ЦАП, микросхем памяти,
смарт
-
карт и т
.д.

Новое поколение тестеров FLEX расширяет возможности
зарекомендовавших себя на рынке систем INTEGRA (J750).

Архитектура систем позволяет подключать к любому выводу
тестируемой микросхемы все необходимые и имеющиеся инструменты:
цифровой ввод
-
вывод, исто
чники сигналов постоянного и переменного тока,
блоки питания, модули параметрического контроля, генераторы,
формирователи и измерители временных параметров.

FLEX удовлетворяет требованиям по тестированию практически всех
существующих устройств и могут испо
льзоваться как для готовых микросхем
22


при входном/выходном контроле, так и для проверки полупроводниковых
пластин.

Важно отметить, что время тестирования ограничено только скоростью
работы тестируемых микросхем.

Существуют три вида моделей тестеров FLEX:

FL
EX
-

для промышленного тестирования аналоговых, цифровых и
цифро
-
аналоговых микросхем с частотой до 200 МГц, имеет 24 слота для
установки инструментов;

Micro
FLEX
-

компактный вариант системы FLEX, отличается от неё
только меньшим количеством слотов для уст
ановки инструментов
-

12;

Ultra
FLEX
-

мощная система для многоместного тестирования сложных
высокоскоростных микросхем с частотой до 500 МГц (см. рисунок 2.4).


Рисунок 2.4
-

Внешний вид тестера модели UltraFLEX


2.2.3

Оборудование
N
a
tional

Instruments
, США

Технология модульных приборов National Instruments

(
NI
) объединяет в
себе высокоточное высокоскоростное измерительное оборудование и
программное обеспечени
е, оптимизированное для сбора и анализа результатов
измерений. Платформа приборов
NI

организованна на использовании
23


компактного, высокопроизводительного оборудования, функционального
программного обеспечения и встроенных систем синхронизации и
тактирования
, обеспечивающих проведение гибких, точных и
высокопроизводительных измерений и тестов.
NI

предлагает модульные
приборы, выполненные в форматах PXI, PCI, PCMCIA и USB и работающих в
диапазоне частот сигналов от постоянного тока до радиочастот.
Характерной
особенностью контрольно
-
измерительной платформы
NI

является
синхронизованная работа нескольких модульных приборов, предназначенных
для обработки сигналов разного типа. Технологии
NI

базируются на
совместном использовании модулями системных устройств запуск
а,
синхронизации и тактирования, что обеспечивает наиболее точное и гибкое
взаимодействие всех компонентов системы.

Для измерения статических параметров ЦАП предусмотрены
многофункциональные платы М
-
серии для сбора аналоговых данных с
точностью соответству
ющей 18 разрядам. Это разрешение эквивалентно 5½
знакам при измерениях постоянного напряжения. Такая высокая точность
достигается благодаря использованию революционных технологий
специализированных усилителей сигналов
NI
-
PGIA 2, работающих в режимах
высоко
й степени линейности и быстрых времён установления, а так же
программируемых встроенных фильтров низких частот, подавляющих
высокочастотные шумы на входе усилителя и предотвращающих эффект
наложения частот.

Полная стоимость одного комплекта измерительного
обо
рудования будет
составлять от 8
00 т.р.


2.3 Выбор и обоснование метода и средств измерения

Все выше
перечисленные измерительные комплексы и системы обладают
хорошими точностными параметрами, но и некоторыми существенными
недостатками, такими как:

-

Высок
ая стоимость.

24


-

Необходимость в обучении операторов и инженеров работе с этими
устройствами.

-

Невозможность автономной работы, а также привязка к конкретному
машинному месту (ПК).

Современная элементная база позволяет создать АРМ по измерению
статических
и динамических параметров, обладающее всеми необходимыми
для него качествами: высокими точностными параметрами, недорогой
стоимостью, автономностью (возможность работать без ПК), независимое от
конкретного машинного места (нет встраиваемых в ПК плат сбора
данных), с
простым интерфейсом и управлением, не требующее специалистов (или
подготовки операторов) для работы с ними.

Совокупность вышеперечисленных факторов предоставляет возможность
предприятию создать собственное измерительное оборудование, обладающее
необходимыми функциями и характеристиками в нуждах предприятия.

Для управления процессом измерения, блоками аналого
-
цифрового
преобразования, блоками источников питания, устройствами балансировки
напряжений смещения ОУ, контроля параметров АРМ, а также про
ведения
расчётов статических параметров, связи с ПК используется
высокопроизводительный контроллер AT91SAM7S256.

AT91SAM7S
-

это семейство микроконтроллеров

(МК)
, выпускаемых
компанией Atmel, США со встроенной флэш
-
памятью с малым числом
внешних выводов, в

основу которых заложено 32
-
битное RISC ядро
ARM7TDMI.

Отличительной особенностью этих контроллеров является наличие
встроенной высокоскоростной флэш
-
памяти (FLASH) и статической памяти
(SRAM), большой набор периферийных узлов и модулей, включая порт USB2.
0
(кроме AT91SAM7S32) для работы в режиме устройства, и полный набор
системных функций, сокращающих число внешних компонентов.

МК

этого
семейства являются идеальной заменой 8
-
битным
МК
, применение которых
25


уже становится невозможным для реализации более сло
жных задач, требующих
памяти большего размера и более высокой производительности.

Наличие встроенного в контроллер USB порта позволяет организовать
связь ПК
-

АРМ. Это обеспечивает скорость передачи данных до 64 КБ/с, что
вполне достаточно для организации
управления АРМ и получения результатов
измерений.

В соответствии с ОСТ 11
-
0078.1
-
84 точность измерительного устройства
(разрядность АЦП) должна составлять 1/16 МЗР ЦАП, т.е. для 14
-
ти
разрядного ЦАП разрядность АЦП должна составлять не менее 18 бит. При
э
том динамический диапазон должен быть 10 В. AD7732 является 24
-
х
разрядным сигма
-
дельта
АЦП
, с программируемыми динамическими
диапазоном, скоростью преобразования, а также разрядностью (24/16 бит).

Низкочастотные АЦП с высоким разрешением обычно имеют
разр
ядность от 16 до 24 бит. Однако число значащих разрядов ограничено
шумами, и оно зависит от скорости обновления данных на входе АЦП и от
установленного коэффициента усиления. Число разрядов указывается

некоторыми фирмами
-
поставщиками микросхем как ©эффекти
вное
разрешениеª. Но более важным является разрешение ©от пика до пикаª,
соответствующее числу разрядов без ©дрожанияª. Оно вычисляется несколько
иным образом, чем эффективное разрешение.

В идеальном случае при постоянном нулевом сигнале на входе выходной
код должен быть равен нулю. Однако из
-
за наличия шума на выходе будут
присутствовать различные значения кода даже при постоянном сигнале на
входе. Этот шум представляет собой температурный шум в АЦП, а также шум
квантования, возникающий в процессе аналого
-
цифрового преобразования [9].

Величины цифрового кода, полученных на выходе АЦП подчиняются
гауссовскому (нормальному) закону распределения.
Среднеквадратичное
значение (rms) шума можно вычислить по кривой распределения. 99
,
99%
значений кодов находятся в п
ределах 6
,

(
rms

шума) [9].

26


Обычно в технической документации на микросхемы указано
среднеквадратичное значение (rms) шума. Данный параметр зависит от частоты
работы фильтра и от установленного коэффициента усиления. Величина rms

шума снижается при увеличе
нии допустимого диапазона входного сигнала.
Однако, необходимо учитывать величину размаха сигнала: если размах сигнала
небольшой, то значение эффективной разрядности АЦП падает.
В большинстве
случаев ©дрожаниеª цифровых разрядов на выходе системы является
нежелательным.

В [9] приведён пример расчёта разрешения ©в отсутствие шумаª или ©от
пика до пикаª исходя из уровня шума, приведённого в техническом описании
микросхемы. Сначала вычисляется отношение сигнал/шум

SNR:




Фирма

Analog Devices обычно указывает в техническом описании
микросхем разрешение ©от пика до пикаª или число разрядов, свободных от
шума. Этот параметр можно получить, вычисляя отношение сигнал/шум с
использованием пикового значения шумового си
гнала, т.е. 6
,
6×(rms шума).
Вычислив значение SNR по формуле, приведённой в [9], можно определить
точность АЦП.



В техническом описании используемой в разработке микросхемы AD7732

приведена величина rms шума 9,6 мкВ при частоте обновления данных на
выходе 372 Гц и величине сигнала полной шкалы ±10 В. Используя эти данные
можно найти значение отношения сигнал/шум:

SNR
=20log(

шум

),

(2.1)

сигнал полной

шкалы

SNR
=6,
02
N
+1
,
76=20log(

шум от пика до пика

),

(2.2)

сигнал полной шкалы

27




Таким образом, р
азрешение ©от пика до пикаª составляет:



Таким образом, прибор с эффективным разрешением 24 разряда обладает
разрядностью ©без дрожанияª, равной 23,96 бит.

Для управления АРМ с ПК и визуализац
ии процесса и результатов
измерений, а также для калибровки

АРМ пишется программа в среде LabVIEW.

Среда разработки лабораторных виртуальных приборов LabVIEW
(Laborat
ory

Virtual

Instrument

Engineering

Workbench
) представляет собой среду
п
рикладного графиче
ского программирования, анализа их данных и
последующего управления приборами и исследуемыми объектами. LabVIEW,
блогодаря графическому языку программирования, позиционируется как
решение проблемы ©программирование для инженеровª.

Программа нижнего уровня
(для МК) пишется на языке С, для чего
использована среда разработки IAR Embedded Workbench IDE. В пользу IAR
можно отнести то, что эта среда разработки обладает удобным интерфейсом,
компактностью кода (возможен выбор уровня оптимизации кода, написанного
на

языке С), а также возможность отладки написанной программы.






20log(

6
,
6·9
,
6·10
-
6

)=
-
146,044

Б
,

(2.3)

10·2

146,044=6,02
N
+1
,
76

N
=

146,044
-
1,76

=
23,96
бит.

(2.4
)

6,02

28


3 РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАБОЧЕГО МЕСТА

ДЛЯ
КОНТРОЛЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ЦИФРО
-
АНАЛОГОВОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОВЫШЕННОЙ РАЗРЯДНОСТИ

5106НА015


3.1 Требования, предъявляемые к АРМ

Питание АРМ осуществляется от сети переменного тока напряжением
220 В ±10%, частоты 50 Гц ±1%.

С помощью разрабатываемой АРМ должны автоматизировано измеряться

статические параметры ЦАП

5106НА015, представленные в
таблице А.1
, такие
как нелинейность, диффе
ренциальная нелинейность, абсолютная погрешность
преобразования в конечной точке шкалы

(АППКТШ)
, которые требуют
высокой точности измерений. Остальные параметры измеряются на
т
естер
е

контроля статических параметров и функционирования БИС
автоматизированной

измерительной системе ©ИЗМИРª, уже имеющейся в
АО
©НЗПП с ОКБª. Для получения величин нелинейности, дифференциальной
нелинейности и
АППКТШ

необходима более точная измерительная система.

Для работы с ПК должна быть написана программа верхнего уровня, в
кот
орой предоставляется

полная информация о параметрах измеряемой
микросхемы.

Время измерения статических параметров одной микросхемы не более 30
сек.


3.2

Разработка структуры АРМ

На основе выбранного метода и средств и
змерений, изложенных в
пункте
2.3, стру
ктурная схема разрабатываемого АРМ имеет вид
в соответствии с
рисунком

3.1. В основе работы АРМ лежит считывание
МК

цифрового кода с
АЦП. Напряжен
ие на АЦП формируется измеряемым
ЦАП, на цифровые
входы которой подаётся код с
МК
. Полученные данные обрабатыв
аются
МК
, и
с помощью встроенного в контроллер USB порта передаются в ПК. С помощью
29


программного обеспечения (виртуальной отладочной панели) на дисплее ПК
отображаются значения пар
аметров измеряемого

ЦАП.



D



микросхема.

MC



микроконтроллер.

U
1


источник постоянного напряжения 5,0 В ± 5 %.

U
2


источник регулируемого напряжения
Vss


=
-
0,23В«
-
0,55В.

U
3


источник регулируемого напряжения
Vdd


= 11,3В« 16,5В.

U
4


источник опорного напряжения, при
U
REF

= 10,2
4 В ± 5 %.

DR



драйвер
-
преобразователь цифровых уровней с параметрами:

-

выходное напряжения низкого уровня
U
IL

= 0,4 В ± 5 %;

-

выходное напряжения высокого уровня
U
IH

= 3,5 В ± 5 %.

OP



операционный усилитель с параметрами:

-

температурный коэффиц
иент напряжения смещения не более 10,0 мкВ/°С;

-

максимальный выходной ток

не менее 7,5 мВ;

-

входной ток не более 50,0 нА;

-

коэффициент усиления не менее 1×10
5
.

ADC



точностной АЦП с параметрами:

-

диапазон измеряемых напряжений от 1 мВ до 1
1,0 В;

-

абсолютная погрешность измерения не более ± 50 мкВ.

PC



персональный компьютер.

AC
/
DC



источник питания (сетевой адаптер) 24В ± 5 %.

Ри
сунок 3.1 − Структурная схема АРМ

30


3.3

Разработка принципиальной электрической схемы АРМ

Осно
вная часть АРМ

-

это
измерительный блок (долее по тексту ИБ). На
структурной схеме составные части (блоки) ИБ изображены сплошными
линиями. Питание осуществляется от одного источника AC/DC постоянного
напряжения (+24V), а связь с ПК осуществляется по интерфейсу USB и по

протоколу обмена.

Принципиальную схему АРМ, основанную на структурной схеме, удобно
рассматривать в виде отдельных функциональных блоков.


3.
3
.1 Блок питания

АРМ имеет в своём составе четыре DC/DC конвертора,

преобразовывающих напряжения от внешнего блока

питания. Два
нерегулируемых источника с выходным напряжением 5 В,
-
15 В для питания
основных узлов измерительного блока. Два источника, регулируемых с
помощью потенциометра DD1, с выходным напряжением +12..+16 В и
-
0,3..
-
1 В
для питания измеряемой микросх
емы.


3.
3
.2 Блок формирования опорных напряжений

В качестве источника опорного напряжения используется прецизионный
источник опорного напряжения (ИОН) ADR430, с выходным напряжением 2,5
В. Вход TRIM используется для температурной компенсации, но его можно
использовать для калибровки ИОН. Напряжение с выхода ИОН поступает на
вход опорного напряжения АЦП AD7732. Также, это напряжение усиливается с
помощью операционного усилителя AD8675 до 10 В и поступает на вход
опорного
напряжения измеряемого ЦАП. На р
исунк
е 3.2
изображён

участок
принципиальной схемы, являющийся блоком формирования опорных
напряжений.

31



Рисунок 3.2
-

Схема блока
формирования опорных напряжений


3.
3
.3 Блок аналого
-
цифрового преобразования

Блок
АЦП,
изображённый

на рисунке

3.3
,

включает в себя

операционный
усилитель для уменьшения входного тока и АЦП AD7732, описа
ние которого
также приведено в
пункте 2.3. Разрядность ©от пика до пикаª этого АЦП
составляет 18 бит. Однако, для получения более точных результатов
преобразования используется многокр
атное (50 раз) измерение с усреднением
(не во всех режимах работы АРМ), тогда эффективная разрядность составляет
порядка 20 бит.

Так, при скорости преобразования 342 выборки в секунду, цикл
многократного измерения составляет примерно 200 мс.


32



Рисунок 3.3

-

Схема блока

АЦП


В составе АЦП два мультиплексированных канала, каждый из которых
имеет свои регистры данных, статуса, конфигурации, а также регистры для
калибровки в нуле и конечной точке шкалы. Управление и обмен данными с
АЦП ведётся по SPI
-
интерфейс
у (Serial Peripheral Interface
-

последовательный
периферийный интерфейс).


3.
3
.4 Цифровой блок

Основой цифрового блока
,

изображённого на рисунке

3.4
,

является 32
-
х
разрядный
МК

AT91SAM7S256
-

A1, задачей которого является управление
33


процессом измерения, с
бор, обработка данных и расчёт статических
параметров.



Рисунок 3.4
-

Схема цифрового

блок
а


Код на измеряемый ЦАП подаётся МК через два буферных регистра
74HC244
-

DD5, DD6, необходимых для формирования требуемых уровней
напряжения.


3.
3
.5

Аналоговые кл
ючи

Схема состоит из двух аналоговых ключей в составе микросхемы
MAX4601
-
03
в соответствии с рисунком

3.5. Эти микросхемы обладают низким
сопротивлением, величиной в 2 Ом и малым током утечки, около 100 pA.


34



Рисунок 3.5
-

Схема аналоговых ключей


Аналого
вые ключи позволяют обеспечить переключение между схемами
измерений
в соответствии с пунктом

3.4.

Для подачи на вход АЦП выходного напряжения с измеряемого ЦАП
ключ DD2D должен бить замкнут, а DD2C разомкнут. Для измерения АЦП
опорного напряжения измеряемо
го ЦАП ключ DD2C должен быть замкнут, а
DD2D разомкнут.


3.
4

Схемы измерения параметров ЦАП и алгоритм их работы

3.
4
.1 Измерение дифференциальной нелинейности
δ
LD

Измерение дифференциальной нелинейности
δ
LD

проводят согласно

ОСТ 11 0078.1, раздел 2 по схе
ме измерения,
в соответствии с рисунком

3.6.


35



D
-

микросхема;

А1
-

операционный усилитель с параметрами:

D
-

микросхема;

А1
-

операционный усилитель с параметрами:

-

выходной ток не менее 7,5 мА;

-

напряжение смещения не более 0,3 мВ;

-

входной ток не бол
ее 50,0 нА;

-

коэффициент усиления не менее 1х10
5
;

G1
-

генератор кодов с параметрами:

-

выходное напряжение низкого уровня U
IL

= 0,4 В ± 5 %;

-

выходное напряжение высокого уровня U
IH

= 3,5 ± 5%;

PV1
-

измеритель напряжения (вольтметр) с параметрами:

-

ди
апазон измеряемых напряжений от 0,01 мВ до 10,5В;

-

абсолютная погрешность измерения не более ± 37,5 мкВ;

U1
-

источник опорного напряжения U
REF

= 10 В ± 2 %;

U2
-

источник постоянного напряжения U
CC1

= 15,75 В ± 2 %;

U3
-

источник постоянного напряжения U
СС2
= − 0,3В ± 2 %.

Рисунок 3.6

-

Схема включения ЦАП

5106НА015 при измерении дифференциальной
нелинейности
δ
LD

36


Порядок измерения:

-

на измеряемую микросхему подают:

1) от источников постоянного напряжения U2 и U3


напряжения питания
U
CC1

и U
CC2
;

2) от ист
очника U1


опорное напряжение U
REF
;

3) от генератора кодов G1:

а) код 11111111111111, соответствующий ко
нечной точке характеристики
пре
образования; устройством измерительным PV1

измеряют напряжение на
аналого
вом выходе ЦАП в конечной точке характеристики
преобразования U
FS
;

б) код 00000000000000, соответствующий нач
альной точке
характеристики пре
образования; устройством измерительным PV1 измеряют
напряжение на аналоговом выходе ЦАП в начальной точке характеристики
преобразования U
0
;

в) дифференциальную нел
инейн
ость в каждой точке из т
аблицы
Б
.1

определяют путём измерения напряжения на аналоговом выходе ЦАП в
заданной точке U
Oi

и см
ежной (предшествующей) U
O(i
-
1)
с последу
ющим
расчётом по формуле (в процентах от полной шкалы
):


,

(3.1)


или по формуле (в МЗР):


,
(3.2)


где
N

-

номинал
ьное число возможных значений в
ходного кода, которое

в
случае измеряемого 14
-
ти разрядного ЦАП равно 2
14
=16384.

Порядок формирования кода:

1)

вывод U
LDAC

устанавливается в 1,
U
WR

устанавливается в 0 и удерживается в
этом состоянии не менее 240 нс;

δ
LD

δ
LD

37


2)

на выводы U
D13
...U
D0

устанавливается код не ранее чем через 180 нс после
установки U
WR

в 0;

3)

U
WR

устанавливается в 1, после чего установленный код на выводах

U
D13
...U
D0

должен уд
ерживаться не менее чем 30 нс;

4)

вывод U
LDAC

устанавливается в 0 и удерживается не менее 240 нс.


3.
4
.2 Измерение нелинейности

δ
L

Измерение нелинейности δ
L

проводят согласно ОСТ 11 0078.1, раздел 3
по схеме изм
ерения,
в соответствии с рисунком

3.7
.





38



D
-

микросхема;

А1
-

операционный усилитель с параметрами:

-

выходной ток не менее 7,5 мА;

-

напряжение смещения не более 0,3 мВ;

-

входной ток не более 50,0 нА;

-

коэффициент усиления не менее 1х10
5
;

G1
-

генератор кодов с параметрами:

-

выходное напряжен
ие низкого уровня U
IL

= 0,4 В ± 5 %;

-

выходное напряжение высокого уровня U
IH

= 3,5 ± 5%;

PV1
-

измеритель напряжения (вольтметр) с параметрами:

-

диапазон измеряемых напряжений от 0,01 мВ до 10,5В;

-

абсолютная погрешность измерения не более ± 37,5 мкВ;

U1
-

источник опорного напряжения U
REF

= 10 В ± 2 %;

U2
-

источник постоянного напряжения U
CC1

= 15,75 В ± 2 %;

U3
-

источник постоянного напряжения U
СС2
= − 0,3В ± 2 %.


Рисунок 3.7
-

Схема включения микросхемы 5106НА015 при измерении нелинейности
δ
L

39



Поря
док измерения:

-

на измеряемую микросхему подают:

1) от источников постоянного напряжения U2 и U3


напряжения питания
U
CC1

и U
CC2
;

2) от источника U1


опорное напряжение U
REF
;

3) от генератора кодов G1:

а) код 11111111111111, соответствующий ко
нечной точ
ке характеристики
пре
образования; устройством измерительным PV1

измеряют напряжение на
аналого
вом выходе ЦАП в конечной точке характеристики преобразования U
FS
;

б) код 00000000000000, соответствующий нач
альной точке
характеристики пре
образования; устройств
ом измерительным PV1 измеряют
напряжение на аналоговом выходе ЦАП в начальной точке характеристики
преобразования U
0
;

в)
нелинейн
ость в каждой точке из
т
аблицы
В
.1

определяют путём
измерения напряжения на аналоговом выходе ЦАП в заданной точке U
Oi

и
см
ежн
ой (предшествующей) U
O(i
-
1)
с последу
ющим расчётом по формуле (в
процентах от полной шкалы
):


,
(3.3)

или по формуле (в МЗР):


,
(3.4)


где



значения входного кода соответственно
т
аблице
В
.1
.

Порядок фо
рмирования кода:

1)

вывод U
LDAC

устанавливается в 1, U
WR

устанавливается в 0 и удерживается в
этом состоянии не менее 240 нс;

δ
L

δ
L

40


2)

на выводы U
D13
...U
D0

устанавливается код не ранее чем через 180 нс после
установки U
WR

в 0;

3)

U
WR

устанавливается в 1, после ч
его установленный код на выводах
U
D13
...U
D0

должен удерживаться не менее чем 30 нс;

4)

вывод U
LDAC

устанавливается в 0 и удерживается не менее 240 нс.


3.
4
.3 Измерение абсолютной погрешности преобразования в конечной
точке шкалы
δ
FS

Измерение абсолютной по
грешности преобразования в конечной точке
шкалы δ
FS

проводят согласно ОСТ 11 0078.1, раздел 1

по схеме изм
ерения,
в
соответствии с рисунком

3.8
.




41



D
-

микросхема;

А1
-

операционный усилитель с параметрами:

-

выходной ток не менее 7,5 мА;

-

напряжение с
мещения не более 0,3 мВ;

-

входной ток не более 50,0 нА;

-

коэффициент усиления не менее 1х10
5
;

G1
-

генератор кодов с параметрами:

-

выходное напряжение низкого уровня U
IL

= 0,4 В ± 5 %;

-

выходное напряжение высокого уровня U
IH

= 3,5 ± 5%;

PV1
-

измерите
ль напряжения (вольтметр) с параметрами:

-

диапазон измеряемых напряжений от 0,01 мВ до 10,5В;

-

абсолютная погрешность измерения не более ± 37,5 мкВ;

SA
1
-

переключатель;

U1
-

источник опорного напряжения U
REF

= 10 В ± 2 %;

U2
-

источник постоянного напря
жения U
CC1

= 15,75 В ± 2 %;

U3
-

источник постоянного напряжения U
СС2
= − 0,3В ± 2 %.

Рисунок 3.8
-

Схема

включения ЦАП

5106НА015 при измерении абсолютной
погрешности преобразования в конечной точке шкалы
δ
FS

42


Порядок измерения:

-

на измеряемую микросхему по
дают:

1) от источников постоянного напряжения U2 и U3


напряжения питания
U
CC1

и U
CC2
;

2) от источника U1


опорное напряжение U
REF
;

3) от генератора кодов G1 код 00000000000000;

а)

ключ

SA1 пере
ключается

в положение для измерения опорного
напряжения U
REF

(источник U1);

б)

измеряется опорное напряжение U
REF
;

в)

ключ

SA1 переключается в положение для измерения выходного
напряжения;

г)

на входы микросхемы подают код 11111111111111 и вольтметром PV1
измеряют напряжение в конечной точке шкалы Uδ
FS
;

д)

абсолютн
ую погрешность преобразования в конечной точке шкалы δ
FS

в процентах от полной шкалы рассчитывают по формуле:


,



(3.5)


или по формуле (в МЗР):


,



(3.6)


где

,




(3.7)

b

N

-

номинал
ьное число возможных значений в
ходно
го кода, которое

в случае
измеряемого 14
-
ти разрядного ЦАП равно 2
14
=16384.

Порядок формирования кода:

43


1)

вывод U
LDAC

устанавливается в 1, U
WR

устанавливается в 0 и удерживается в
этом состоянии не менее 240 нс;

2)

на выводы U
D13
...U
D0

устанавливается код
не ранее чем через 180 нс после
установки U
WR

в 0;

3)

U
WR

устанавливается в 1, после чего установленный код на выводах
U
D13
...U
D0

должен удерживаться не менее чем 30 нс;

4)

вывод U
LDAC

устанавливается в 0 и удерживается не менее 240 нс.



3.
5

Результат раз
работки программного обеспечения верхнего уровня для
персонального компьютера

Для работы с ПК используется виртуальная панель
©
NIGELLA_new_P
Y
O
ª. Программа написана в среде LabVIEW.

Перечень органо
в управления и индикации АРМ, расположенных на
виртуальной п
анели программ
ы ©
NIGELLA_new_P
Y
O
ª в соответствии с
рисунком
3.9, а так же характеристики их состо
яний приведены в т
аблице Г
.1.

44



Блок 1
-

поля настроек и индикации связи с ПК;

Блок 2
-

поле измерения напряжения внутри АЦП в
зависимости от канала;

Блок 3
-

установка/сброс порта вывода контроллера
;
Блок 4
-

поля измерения
АППКТШ, ИНЛ, ДНЛ;

Блок 5
-

задание напряжения питания ЦАП;

Блок 6
-

поле установки кода в ЦАП;

Блок 7
-

тумблер включения/отключения источников питания и выходных драйверов;

Блок 8
-

график
массивов ДНЛ и ИНЛ;

Блок 9
-

поле измерения напряжения AD7732;

Блок 10
-

индикация выводов
контроллера;

Блок 11
-

кнопка остановки работы.

Рисунок 3.9
-

Виртуальная панель программы ©
NIGELLA_new_P
Y
O
ª


3.
6

Алгоритм проведения измерений с помощью программы “

NIGELLA_new_P
Y
O
ª. Результаты разработки

Схема соединения оборудования разработанного АРМ
в соответствии с
рисунком

3.10.

45



Рисунок 3.10
-

Схема соединения оборудования АРМ


Измерения проводятся по алгоритму приведённому ниже.

1
. Вставить измеряемою микросхему в колодку контактирующего
устройства.

2. Включить источники питания, для этого в поле 7 (см. Приложение Г)
перевести тумблер в положение ON и нажать кнопку записать.

3. Для измерения параметра
δ
FS

в поле 4 (см. Приложение Г
), нажать
кнопку ©Измерить АППКТШª. После завершения измерений Efs покажет
значение параметра
δ
FS

в МЗР.

4. Для измерения параметров
δ
L
,
δ
LD

в поле 4 (см. Приложение Г), нажать
кнопку ©Измерить DNL
&
INL
ª. После завершения измерений индикаторы
DNL и INL по
кажут значения параметров в МЗР.

5.
При необходимости снятия массива данных в поле 8 нажать кнопку
©ОКª.

6.
Выключить источники питания, для этого в поле 7 (см. Приложение Г)
перевести тумблер в положение OFF и нажать кнопку ©записатьª.

7. Повторить пункты

1
-
6 для других микросхем.

46


8. После завершения всех измерений нажать кнопку ©СТОПª, программа
остановится. Закрыть программу.

9. Отсоединить источник питания, осциллограф и USB
-
кабель от
измерительного блока.

Внешний вид измерительного блока АРМ представл
ен на рисунке 3.11.


Рисунок 3.11
-

Внешний вид измерительного блока АРМ



4.
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ


4.1 Наличие опасных и вредных факторов

При работе за компьютером возможны следующие негативные
воздействия на организм человека:

-

поражение элек
трическим током
;

-

неподходящий микроклимат
;

47


-

электромагнитное излучение
;

-

инфракрасное излучение
;

-

опасность пожара
;

-

повышенный уровень шума и вибрации
.

4.2 Рабочее место

Требования к рабочему месту пользователя компьютера:

-

Экран видеомонитора долж
ен находиться от глаз пользователя на
расстоянии 600
-

700 мм, но не ближе 500 мм с учётом размеров алфавитно
-
цифровых знаков и символов.

-

Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное
размещение на рабочей поверхности используемого оборудова
ния с учетом его
количества и конструктивных особенностей, характера выполняемой работы.
При этом допускается использование рабочих столов различных конструкций,
отвечающих современным требованиям эргономики. Поверхность рабочего
стола должна иметь коэффиц
иент отражения 0,5
-

0,7.

-

Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать поддержание
рациональной рабочей позы при работе на ПК, позволять изменять позу с
целью снижения статического напряжения мышц шейно
-
плечевой области и
спины для предупрежден
ия развития утомления. Тип рабочего стула (кресла)
следует выбирать с учётом роста пользователя, характера и продолжительности
работы с ПК. Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно
-
поворотным,
регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а та
кже
расстоянию спинки от переднего края сиденья, при этом регулировка каждого
параметра должна быть независимой, легко осуществляемой и иметь надёжную
фиксацию.

-

Поверхность сиденья, спинки и других элементов стула (кресла) должна
быть полумягкой, с неско
льзящим, слабо электризующимся и
воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от
загрязнений.

48


-

Высота рабочей поверхности стола для взрослых пользователей должна
регулироваться в пределах 680
-

800 мм; при отсутствии такой возможности
высот
а рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм.

-

Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600
мм, шириной
-

не менее 500 мм, глубиной на уровне колен
-

не менее 450 мм и
на уровне вытянутых ног
-

не менее 650 мм.

Зонирование р
абочего места представлено на рисунке 4.1.



1
-

зона для размещения для размещения наиболее важных и очень часто используемых органов
управления (оптимальная зона моторного поля); 2
-

зона для размещения часто используемых органов
управления (зона лёгкой

досягаемости моторного поля); 3
-

зона для размещения редко используемых органов
управления (зона досягаемости моторного поля)

Рисунок 4.1
-

Зоны размещения органов управления


-

Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии
100
-

300
мм от края, обращенного к пользователю, или на специальной,
регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной
столешницы.

4.3 Освещение

-

Естественное и искусственное освещение должно соответствовать
требованиям действующей нормативной док
ументации. Окна в помещениях,
где эксплуатируется вычислительная техника, преимущественно должны быть
ориентированы на север и северо
-
восток.

49


-

Оконные проёмы должны быть оборудованы регулируемыми
устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и д
р.

-

Рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы
видеодисплейные терминалы были ориентированы боковой стороной к
световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева.

-

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего
документа должна быть 300


500 лк. Освещение не должно создавать бликов
на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть
более 300 лк.

-

Светильники местного освещения должны иметь не просвечивающий
отражатель с защитным углом не мене
е 40 градусов.

-

Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле
зрения пользователя ПК, при этом соотношение яркости между рабочими
поверхностями не должно превышать 3:1
-

5:1, а между рабочими
поверхностями и поверхностями стен и оборуд
ования
-

10:1.

-

Коэффициент пульсации не должен превышать 5%.
[
35
]

4.4 Микроклимат

-

В производственных помещениях, в которых работа с использованием
ПК является вспомогательной, температура, относительная влажность и
скорость движения воздуха на рабочих м
естах должны соответствовать
действующим санитарным нормам микроклимата производственных
помещений.

-

В помещениях, оборудованных ПК, проводится ежедневная влажная
уборка и систематическое проветривание после каждого часа работы на ПК
.
Параметры микроклима
та приведены в таблице 4.1



50


Таблица 4.1
-

Оптимальные величины показателей микроклимата

на рабочих
местах производственных помещений

[37]







Период
года

Категория работ
по уровню
энергозатрат, Вт

Температура
воздуха, °С

Температура
поверхностей,
°С

От
носительная
влажность
воздуха, %

Скорость
движения
воздуха, м/с

Холодный

Iа (до 139)

22
-
24

21
-
25

60
-
40

0,1


Iб (140
-
174)

21
-
23

20
-
24

60
-
40

0,1


IIа (175
-
232)

19
-
21

18
-
22

60
-
40

0,2


IIб (233
-
290)

17
-
19

16
-
20

60
-
40

0,2


III (более 290)

16
-
18

15
-
19

60
-
40

0,3

Теплый

Iа (до 139)

23
-
25

22
-
26

60
-
40

0,1


Iб (140
-
174)

22
-
24

21
-
25

60
-
40

0,1


IIа (175
-
232)

20
-
22

19
-
23

60
-
40

0,2


IIб (233
-
290)

19
-
21

18
-
22

60
-
40

0,2


III (более 290)

18
-
20

17
-
21

60
-
40

0,3


4.5 Шум

Допустимые уровни звукового давления и уро
вней звука, создаваемых
ПЭВМ, не должны превышать значений, представленных в табл
ице 4.
2
[
35
]
.

Таблица 4.2
-

Допустимые значения уровней звукового давления в
октавных полосах частот и уровня звука, создаваемого ПЭВМ

Уровни звукового давления в октавных по
лосах со среднегеометрическими

частотами

Уровни

звука в

31,5
Гц

63 Гц

125
Гц

250
Гц

500
Гц

1000
Гц

2000
Гц

4000
Гц

8000

Гц

дБА

86 дБ

71 дБ

61 ДБ

54 дБ

49 дБ

45 дБ

42 дБ

40 дБ

38
дБ

50


4.6 Электромагнитное излучение

Временные допус
тимые уровни ЭМП, создаваемых ПЭВМ на рабочих
местах пользователей

представлены в

таблице
4.
3

[
35
]
.





51


Таблица 4.
3

-

Временные допустимые уровни ЭМП, создаваемых
ПЭВМ на рабочих местах

Наименование параметров

ВДУ

Напряженность

электрического поля

в диап
азоне частот 5 Гц
-

2 кГц

25 В/м

в диапазоне частот 2 кГц
-

400 кГц

2,5 В/м

Плотность магнитного

потока

в диапазоне частот 5 Гц
-

2 кГц

250 нТл

в диапазоне частот 2 кГц
-

400 кГц

25 нТл

Напряженность электростатического поля

15 кВ/м


4.7
Электро
бе
зопасность

Во избежание поражения электрическим током необходимо выполнять
следующие правила безопасного пользования электроэнергией:

1. Необходимо постоянно следить на своем рабочем месте за исправным
состоянием электропроводки, выключателей, штепсельных
розеток

(
при
помощи которых оборудование включается в сеть
)

и
зану
лен
ием
. При
обнаружении неисправности немедленно обесточить электрооборудование,
оповестить администрацию. Продолжение работы возможно только после
устранения неисправности.

2. Во избежание
повреждения изоляции проводов и возникновения
коротких замыканий не разрешается:

а) вешать что
-
либо на провода;

б) закладывать провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за
батареи отопительной системы;

в) выдёргивать штепсельную вилку из розетки за

шнур, усилие должно
быть приложено к корпусу вилки.

3. Для исключения поражения электрическим током запрещается:

а) прикасаться к экрану и к тыльной стороне блоков компьютера;

б) работать на средствах вычислительной техники и периферийном
оборудовании мок
рыми руками;

г) работать на средствах вычислительной техники и периферийном
оборудовании, имеющих нарушения целостности корпуса, нарушения изоляции
52


проводов, неисправную индикацию включения питания, с признаками
электрического напряжения на корпусе

д) клас
ть на средства вычислительной техники и периферийном
оборудовании посторонние предметы.

4. Запрещается очищать от пыли и загрязнения электрооборудование

под
напряжением
.

5
. Ремонт электроаппаратуры производится только специалистами
-
техниками с соблюдением
необходимых технических требований.

6
. Недопустимо проводить ремонт средств вычислительной техники и
периферийного оборудования

под напряжением
.

7
. Во избежание поражения электрическим током, при пользовании
электроприборами нельзя касаться одновременно ка
ких
-
либо трубопроводов,
батарей отопления, металлических конструкций, соединённых с землёй.

8
. При пользовании электроэнергией в сырых помещениях соблюдать
особую осторожность.

9
. При обнаружении оборвавшегося провода необходимо немедленно
сообщить об этом

администрации, принять меры по исключению контакта с
ним людей. Прикосновение к проводу опасно для жизни.

1
0
. Спасение пострадавшего при поражении электрическим током
главным образом зависит от быстроты освобождения его от действия током.

Во всех случаях
поражения человека электрическим током немедленно
вызывают врача. До прибытия врача нужно, не теряя времени, приступить к
оказанию первой помощи пострадавшему.

Необходимо немедленно начать производить искусственное дыхание,
наиболее эффективным из которых
является метод рот в рот, а также наружный
массаж сердца.

Искусственное дыхание поражённому электрическим током производится
вплоть до прибытия врача.


53


4.8 Пожарная безопасность

В помещениях запрещается:

а) зажигать огонь;

б) включать электрооборудование,
если в помещении пахнет газом;

в) курить;

г) сушить что
-
либо на отопительных приборах;

д) закрывать вентиляционные отверстия в электроаппаратуре
.

Источниками воспламенения являются:

а) искра при разряде статического электричества
;

б) искры от
электрооборуд
ования;

в
) открытое пламя
.

При возникновении пожароопасной ситуации или пожара персонал
должен
по возможности

принять необходимые меры для его ликвидации,
одновременно оповестить о пожаре администрацию.

Помещения с электрооборудованием должны быть оснащены

огнетушителями типа ОУ
-
2 или ОУБ
-
3
[
36
]
.














54


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В результате проведённой работы было разработано и настроено
автоматизированное рабочее место для измерения с
татических электрических
параметров цифровых интегральных микросхем серии 5106НА0
15.

На этапе выполнения данной работы были проведены следующие
мероприятия:

-

изучение теоретического основного и вспомогательного материала;

-

выбор конструкции и разработка структуры АРМ на основе метода
измерения и предъявляемых требований к АРМ;

-

разр
аботка и отладка программного обеспечения верхнего уровня для
ПК в среде программирования LabVIEW;

-

тестирование разработанного АРМ путём измерений зарубежного
аналога микросхем AD7538.

Достоинства разработанного АРМ:

-

данная измеритель
ная система не тре
бует специальных навыков и
подготовки от лиц, проводящих измерение микросхем;

-

измерительная система позволяет осуществлять работу совместно с ПК,
при этом данные об измерениях можно сохранить в удобной форме, с
использованием современных возможностей ЭВМ
. Это позволяет производить
дополнительную обработку результатов, их архивирование, составление
статистики измерений, отображение в удобном графическом представлении.

Недоработки разработанного АРМ:

-

данная измерительная система позволяет измерять только
ИМС
5106НА015 и её аналоги;

-

измерения на разработанном АРМ нельзя осуществить без помощи ПК.





55


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАН
НЫХ ИСТОЧНИКОВ


1 Ратхор Т.С. Цифровые измерения. Методы и схемотехника. Учебник/
пер. с англ. Ю.А. Заболотной.
-

М.: Техносфера, 2004.
-

37
6 с.: ил.

2 Цифровые устройства и микропроцессоры: учеб. пособие/ А.В.
Микушин, А.М. Сажнев, В. И. Сединин
-

СПб.: БХВ
-
Петербург, 2010.
-

832 с.:
ил.
-

(Учебная литература для вузов).

3 Фёдоров Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП:
функционирование, парам
етры, применение.
-

М.: Энергоатомиздат, 1990.
-

320
с.: ил.

4
Уолт Кестер. Проектирование систем цифровой и смешанной обработки
сигналов.
-
.: Техносфера, 2010.
-

328 с.; ил.

5 Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и
измерение их параметров/
А.
-
Й. К
-
Марцинкявичюс, Э.
-
А. К
-
Багданскис, Р.Л.
Пошюнас и др.; Под ред. А.
-
Й. К
-
Марцинкявичюса, Э.
-
А. К
-
Багданскиса.
-

М.:
Радио и связь, 1988.
-

224 с.: ил.

6 ГОСТ 29109
-
91 Приборы полупроводниковые. Микросхемы
интегральные. Часть 4. Интерфейсные интеграл
ьные схемы [Текст].
-

Введ.
1992
-
07
-
01;

переиздание Ноябрь 2004. М.: Госстандарт России: Изд
-
во
стандартов, 2004.
-

IV, 65 с.: ил.

7 ГОСТ 22261
-
94 Средства измерений электрических и магнитных
величин. Общие технические условия [Текст].
-

Взамен ГОСТ 22261
-
82;
переиздание Июнь 2001.
-

Введ. 1996
-
01
-
01. М.: Госстандарт России: Изд
-
во
стандартов, 2001. 36 с.: ил.

8 ГОСТ 24736
-
81 Преобразователи интегральные цифроаналоговые и
аналогоцифровые. Основные параметры [Текст].
-

Взамен ГОСТ 19420
-
74;
переиздание Май 1
992.
-

Введ. 1982
-
07
-
01.
-

М.: Государственный комитет
СССР по стандартам: Изд
-
во стандартов, 1992.
-

7 с.

9 ГОСТ 18683.0
-
83 Микросхемы интегральные цифровые. Общие
требования при измерении электрических параметров [Текст].
-

Взамен ГОСТ
56


18683
-
76 (в части
разд. 1 и 2); переиздание 1991. Введ. 1984
-
01
-
01.
-

М.:
Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и
стандартам: Изд
-
во стандартов, 1991.
-

4 с.

10 ГОСТ 18
683.1
-
83 Микро
схемы интегральные цифровые. Методы
измерения статических электриче
ских параметров [Текст].
-

Взамен ГОСТ
18683
-
76 (в части пп. 3.1
-
3.10).
-

Введ. 1984
-
01
-
01.
-

М.: Государственный
комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам: Изд
-
во
стандартов, 1984.
-

8 с.

11 ОСТ 11
-
0078.1
-
84 Микросхемы интегральные цифро
-
аналоговые.
Преобразователи. Методы измерения параметров.
-

Введ. 1984
-
01
-
01.

12 Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого
-
цифровых
электронных устройств. 2
-
е изд.; испр.
-

М.: Издательский дом ©Додэка
-
XXIª
,
2007.
-

528 с.: ил.

13 Хоровиц П., Хилл. У
. Искусство схемотехники: В 3
-
х томах: Т. 2. Пер.
с англ.
-

4
-
е изд., перераб. и доп.
-

М.: Мир, 1993.
-

371 с.

14 Аверченков О.Е. Основы схемотехники аналого
-
цифровых устройств:
учебное пособие по курсу ©Схемотехника ЭВМª.
-

М.: ДМК Пресс, 2012.
-

80 с.

1
5
Шлыков Г.П. Измерение параметров интегральных ЦАП и АЦП.
-

М.:
Радио и связь, 1985.
-

128 с.: ил.
-

(Массовая б
-
ка инженера ©Электроникаª,
вып.45).

16 Агуров П.В. Интерфейсы USB. Практика использования и
программирования.
-

СПб.: БХВ
-
Петербург, 2004.
-

5
76 с.: ил.

17 Загидуллин Р. Ш. LabVIEW в исследованиях и разработках.
-

М.:
Горячая линия
-

Телеком, 2005. 352 с.: ил.

18 Автоматизация физических исследований и эксперимента:
компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7/ Под
ред. Бутыр
кина П.А.
-

М.: ДМК Пресс, 2005. 265 с.: ил.

19 Батоврин В.К., Бессонов А.С., Мошкин В.В., Папуловский В.Ф.
LabVIEW: практикум по основам измерительных технологий: Учебное пособие

для вузов.
-

М.: ДМК Пресс, 2005.
-

208 с.: ил.

57


20 Измерение статических пар
аметров прецизионных гибридных
микросхем ЦАП/ А. Герасимов [и др.]//Электроника.2011.
-
№7(00113).
-
с.96
-
101.

21 Микросхемы интегральные 5106НА015. Технические условия АЕНВ
431320.040 ТУ.

22 Евдокимов Ю.К., Линдварь В.Р., Щербаков Г.И. LabVIEW для
радиоинжене
ра: от виртуальной модели до реального прибора. Практическое
руководство для работы в программной среде LabVIEW.
-

М.: ДМК Пресс,
2007.
-

400 с.

23

Методика и установка измерения статических параметров
прецизионных гибридных интегральных схем

цифро
-
аналог
овых
преобразователей [Электронный ресурс].
-

Баннов В.Я. [и др.].
-

Труды
международного симпозиума ©Надёжность и качествоª.
-

2010.
-

Т.2.
-

Режим
доступа:
-
i
-
ustanovka
-
izmereniya
-
staticheskih
-
-
pretsizionnyh
-
gibridnyh
-
integralnyh
-
shem
-
tsifro
-
analogovyh
-
preobrazovateley

24
РО
СПРОМТОРГ.RU [Электронный ресурс]: Торговый портал
предприятий Российской промышленности.
-

Режим доступа:
http
://
www
.
rospromtorg
.
ru
/
org
/
about
/
index
.
php
?
ORG
=108


25 Тестер цифровых и ан
алоговых БИС и ИМС
Formula

2
K

[
Электронный
ресурс
]

/ Гр
уппа компаний Форм: промышленные средства контроля
электронных схем и узлов.
-

Режим доступа:
http://www.form.ru/upload/iblock/58d/ot311
23.pdf

26

Техническая документация:
Тестовое оборудование для
микроэлектроники и компонентов
,
Teradyne
, США [
Электронный ресурс
]

/
Совтест АТЕ: Современное тестовое оборудование и технологии.
-

Режим
доступа:
https://sovtest
-
ate.com/equipment/testery
-
i
-
izmeritelnye
-
kompleksi/

27

ООО ©Промэлектроникаª [Электронный ресурс].
-

Режим доступа:
http://www.promelectronika.com/

28 Ш
итиков А. Азбука преобразования. Часть 1 [Электронный ресурс].
-

Chip News.2002.
-
№10.
-
Режим доступа:
http://
rtcs
.
ru
/
article
_
detail
.
asp
?
id
=100

58


29 Мэри МакКарти. АЦП: разрешающая способность ©от пика
до пикаª и
эффективная разрешающая способность. Руководство по применению
[Электронный ресурс].
-

Режим доступа:
http://www.analog.com/medi
a/ru/technical
-
documentation/application
-
notes/438603552716788154AN615R.pdf

30
NStor

[
Электронный ресурс
]
.
-

Режим доступа:
http://www.nstor.ru/

31 Naylor R.J. Testing Digital/Analog and Analog/Digital Converters//IEEE

Trans.
-

1978.
-

Vol CAS
-
25.
-

p.526
-
538

32 AD7538 Datasheet.
-

Analog Devices.
-

U.S.A, 2009.
-

p. 16.

33 AD7732 Datasheet.
-

Analog Devices.
-

U.S.A, 2009.
-

p. 32.

34 AT91SAM7S256 Datasheet.
-

Atmel (Atmel Corporation) [
Электронный

ресурс
]
.
-

Режим

дос
тупа
:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/6175s.pdf

35 СанПиН 2.2.2/2.4.1340
-
03 Гигиенические требования к персональным
электронно
-
вычислительным машинам и организации р
аботы

36 Инструкция по технике безопасности при работе на компьютере
[Электронный ресурс].


Режим доступа:
http://web.vrn.ru/gorzdrav/document_inf_files/tbcomputer.htm



37 СанПиН
2.2.4.548
-
96
Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений











59


ПРИЛОЖЕНИЕ А

Значение параметров микросхем и погрешность их измерения при
приёмке и поставке согласно ТЗ

Т
аблица
А.1



Электрические параметры м
икросхем при приёмке и

поставке

Наименование параметра,

единица измерения,


режим измерения

Буквенное

обозначение

параметра


Норма параметра

Температура

среды

(корпуса),

о

С

Примечания

не

менее

не

более

Ток потребления по
U
СС1
, мА,

при
U
СС1
= 15,75 В,
U
СС2

=
-

0,3В,

U
REF
= 10
В

I
CC1

-

4

25 ± 10

-

-

4

85 ± 3

1



60 ± 3

Ток потребления по
U
СС2
, мА,

при
U
СС1
= 15,75 В,
U
СС2

=
-

0,3В,

U
REF

= 10В

I
СС2

-

0,5

25 ± 10

-

-

0,5

85 ± 3

1



60 ± 3

Входной ток высокого уровня,
мкА, при
U
СС1
= 15,75В,

U
СС2
=
-

0,3В,
U
IH

=15,75
B
,

U

REF
=10 В

I
IH

-

2

25 ± 10

-

-

20

85 ± 3

1



60 ± 3

Входной ток низкого уровня, мкА,

при
U
СС1
= 15,75В,
U
СС2
=
-
0,3В,
U
IL

=0В,
U
REF

=10В

I
IL

-

2

25 ± 10

-

-

20

85 ± 3

1



60 ± 3

Выходной ток утечки, нА,

при
U
СС1
= 15,75 В,
U
СС2

=
-

0,3В,

U
IL

=0В,
U
REF

= 10В

I
OZH

-
5,0

5,0

25 ± 10

-

-
25

25

85 ± 3



60 ± 3

Выходной ток утечки, нА,

при
U
СС1
= 15,75 В,
U
СС2

= 0В,


U
IL

=0В,
U
REF

= 10В

-
150

150

25 ± 10

-

85 ± 3



60 ± 3

Вхо
дное сопротивление (вывод
источника опорного напряжения),
кОм

R
IN

3,5

10

25 ± 10

-

85 ± 3



60 ± 3

Дифференциальная нелинейность,
МЗР, при
U
СС1
= 15,75 В,


U
СС2

=
-

0,3В,
U
REF
= 10
В

δ
LD

-
1

1

25 ± 10

-

-
1

1

85 ± 3



60 ± 3

Нелиней
ность, МЗР, при

U
СС1
= 15,75 В,
U
СС2

=
-

0,3В,

U
REF

= 10В

δ
L

-
1

1

25 ± 10

2

-
1

1

85 ± 3

2



60 ± 3

Абсолютная погрешность

преобр
а
зования в конечной точке
шкалы, МЗР, при
U
СС1
= 15,75 В,
U
СС2

=
-

0,3В,
U
REF

= 10В

δ
FS

-
4

4

25 ± 10

-

-
6

6

85 ± 3



60 ± 3

Время установления выходного

т
о
ка, мкс, при
U
СС1
= 11,4 В,

U
СС2

=
-

0,3В,
U
REF

= 10В

t
SI

-

1,5

25 ± 10

-

85 ± 3



60 ± 3

Примечания

1 Значение параметра уточняется в процессе ОКР

2 Значение режимов уточняется в
процессе ОКР




60


ПРИЛОЖЕНИЕ Б


Коды проверяемых точек при измерении дифференциальной
нелинейности


Таблица Б.1



Проверяемые точки для определения дифференциальной


нелинейности

микросхем



Код проверяемой точки,
n
i

Код сменяемой точки,
n
i
-
1

1

000 00
00000000
1

000 00000000000

2

000 000000000
1
0

000 0000000000
1

3

000 00000000
1
00

000 000000000
1
1

4

000 0000000
1
000

000 00000000
1
11

5

000 000000
1
000
0

000 0000000
1
111

6

000 00000
1
0000
0

000 000000
1
1111

7

000 0000
1
00000
0

000 00000
1
11111

8

000 000
1
000000
0

0
00 0000
1
111111

9

000 00
1
0000000
0

000 000
1
1111111

10

000 0
1
00000000
0

000 00
1
11111111

11

000
1
000000000
0

000 0
1
111111111

12

00
1

0
000000000
0

000

11111111111

13

0
10

0
000000000
0

00
1

11111111111

14

0
11

0
000000000
0

0
10

11111111111

15

100

0
000000000
0

0
11

11
111111111

16

101

0
000000000
0

100

11111111111

17

110

0
000000000
0

101

11111111111

18

111

0
000000000
0

110

11111111111










61


ПРИЛОЖЕНИЕ В


Коды проверяемых точек при измерении нелинейности


Таблица В.1


Проверяемые точки для определения нелинейности




Значение входного кода К

Код проверяемой точки,
n
i

1

1

000 0000000000
1

2

2

000 000000000
1
0

3

4

000 00000000
1
00

4

8

000 0000000
1
000

5

16

000 000000
1
000
0

6

32

000 00000
1
0000
0

7

64

000 0000
1
00000
0

8

128

000 000
1
000000
0

9

256

000 00
1
0000000
0

10

512

000 0
1
00000000
0

11

1024

000
1
000000000
0

12

2048

00
1

0
000000000
0

13

4096

0
10

0
000000000
0

14

6144

0
11

0
000000000
0

15

8192

100

0
000000000
0

16

10240

101

0
000000000
0

17

12288

110

0
000000000
0

18

14336

111

0
000000000
0












62


ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Органы у
правления и индикации виртуальной панели программы
©
NIGELLA_new_P
Y
O
ª

Таблица
Г.1



П
еречень

органов управления и индикации


Обознач
е
ние
по рису
н
ку
3
.10

Наименование

Исполняемая функция

Характеристика состояния



1


Поле настроек и индикации связи с ПК

Индикатор

©№_Портаª

Предназначен для зад
а
ния
номера СОМ_порта ПК

Номер порта отображается в ©п
а
нели
управленияª операционной системы ПК

Индикатор

©Адрес(НЕХ)ª

Предназначен для зад
а
ния
адреса платы

Адрес 0
x
07 (смотри прокол обм
е
на)

Индикатор
©
Port_err
ª

Предназначен для отобр
а
жения
ошибок связи с ПК

0


ошибок нет блок готов к работе

37


нет связи с СОМ_портом

Окна ©Записатьª,
©Прочитаноª

Предназначены для
отображения и задания л
ю
бых
посылок (з
а
прос/ответ) из
СОМ_порта в ПК в
соответствии с проток
олом
обмена

Посылка осуществляется по наж
а
тию
кнопки ©Отправитьª.

Формат запросов и ответов смотри в
проколе обмена.
.

2


Поле ©Измерить напряжение внутр. АЦПª

Индикатор

©Напр
я
жение, Вª

Предназначен для от
о
бражения
измеренного н
а
пряжения
питания платы
и ЦАП

Выбор измеряемого напряжения
индикатором ©Номер каналаª.

Отображение осуществляется по нажатию
кнопки ©Записатьª

Индикатор
©Номер каналаª

Предназначен для выбора
измеряемого напряжения

04
-

опорное напряжение системы 2,5В

05
-

питание
Vss

от
-
0,23 В

до
-
0,55 В

06
-

питание
Vdd

от 11,2 В до 16,3 В

07
-

напряжение питания контроллера
системы 5В


3

Поле ©Установить/сбросить порты вывода контроллераª

Индикатор
©н
о
мер_портаª

Предназначен для задания
режимов измерения ЦАП
портами №04 и №05

А) 04
-

устано
влен; 05
-

сброшен


в поле
9 измеряется опорное н
а
пряжение ЦАП

Б) 04
-

сброшен; 05
-

установлен


в поле
9 измеряется напряжение на выходе ЦАП

В) 04
-

сброшен; 05
-

сброшен


в поле 9
измеряется ©земляª АЦП
-
AGND

Тумблер
©сброс
/
устанª

Предназначен для с
броса или
установки порта, н
о
мер
которого указан на индикаторе
©н
о
мер_портаª

00


порт сбрасывается в лог 0;

01


порт устанавливается в лог 1.

Запись осуществляется по наж
а
тию
кнопки ©ОКª.

4

Поле измерения АППКТШ, ИНЛ, ДНЛ

Индикатор ©
Efs
ª

Предназнач
ен для отобр
а
жения
значения АППКТШ в МЗР

Осуществляется по нажатию кно
п
ки
©Измерить АППКТШª.

Индикаторы
©
INL
ª
,
©
DNL
ª

Предназначен для отобр
а
жения
значений ДНЛ и ИНЛ в МЗР

Осуществляется по нажатию кно
п
ки
©Измерить
INL
&
DNL
ª.

5

Поле ©задать напряжения пит
ания ЦАПª

Индикатор
©код_нехª

Предназначен для задания
напряжений питания
и
з
меряемого ЦАП

1байт


задание
Vss

от
-
0,23 В (код 0
x
00)
до
-
0,55 В (код 0
xFF
);

2байт


задание
Vdd

от 11,2 В (код 0
x
00)
до 16,3 В (код 0
xFF
).

Задание напряжений осуществл
я
ется п
о
нажатию кнопки ©Зап
и
сатьª.

6

Поле ©Установить код в ЦАПª

Индикатор ©Кодª

Предназначен для задания
цифрового кода в изм
е
ряемый
ЦАП

Задание цифрового кода осущес
т
вляется
по нажатию кнопки ©Код в ЦАПª.

63


Продолжение таблицы Г.1

7

Тумблер
©Выкл
ю
чить/вкл
юч
ить исто
ч
ники
питания и
выхо
д
ные
драйвера ª


ON



включить;

OFF



выключить;

По нажатию кнопки ©Записатьª.

8

График ©массив
ДНЛ
&
ИНЛª

Предназначен для отобр
а
жения
характеристик ДНЛ и ИНЛ по
точкам, указа
н
ным в ТУ.

Снятие характеристик ДНЛ и ИНЛ
осуществ
ляется по нажатию кно
п
ки
©Снять массив ДНЛ & ИНЛª.

9

Поле ©Измерить напряжение
AD7732
ª

Индикатор
©Напр
я
жение, Вª

Предназначен для отобр
а
жения
напряжения точн
о
стного АЦП
на одном из каналов


Отображение по нажатию кнопки
©Измеритьª

Индикатор
©Каналыª

П
редназначен для выбора канала
измерения точн
о
стного АЦП

Канал0


измерение ЦАП;

Канал1


резерв.

10

Индикатор
©Выв
о
ды_контро
ллераª

Предназначен для чтения входов
и выходов портов контроллера

Отображение по нажатию кнопки
©Линии В/Вª.

11

Кнопка ©Стопª

Пр
едназначена для ост
а
нова
программы и заве
р
шения работы




Приложенные файлы

  • pdf 6991835
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий