SU1087902A1 - Стробоскопический измеритель параметров наносекундных импульсов - Google Patents

Abstract

СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий задающий генератор импульсов , выход которого соединен с входом первого блока электронной задержки и входом второго блока электронной задержки,.выходом подключённого к входу преобразовател  напр жение - задержка, управл ющий вход которого св зан с подвижным контактом первой секции второго переключател , а выход - с входом генератора строб-импульсов, выходом соединенного через дифференциатор с строг бирукщим входом амплитудного дискриг минатора, вход сброса которого подключен к выходу блока сброса, сигнальный вход - к выходу блока подключени  испытуемого элемента, вход обратной св зи - к подвижному контакту второй секции второго переключател , а выход - к входу интегрирующего блока, выход сброса ко- . торого св зан с входом блока сброса, пр мой выход - с первым неподвижным контактом первого переключател , а инверсньй выход - с вторым неподвижным контактом первого переключател , подвижный контакт, которого соединен с входом блока регистрации, причем вход формировател  испытательных сигналов подключен к выходу. первого блока электронной задержки, а выход - к входу блока подключени  испытуемого элемента, выход регулируемого источника опорного напр жени  св зан с первым неподвижным контактом первой секций второго переключател  и вторым неподвижным контактом второй секции второго переключател , первый неподвижный контакт которой соединен с вторым неподвижным контактом первой секции, (Л причем генератор строб-импульсов и с амплитудный дискриминатор выполнены на туннельных диодах, о т л и ч а-, ю щ и и с   тем, что, с целью увеличени  точности измерени  и диапазона функциональных возможностей, оон снабжен блоком выборки и запоминаэо ни , аналоговым сумматором и коммутатором , первый неподвижный контакт которого подключен к выходу интегрирующего блока и входу блока выборки о и запоминани , второй неподвижный ND контакт - к общей шине, а подвижнЬш контакт; - к второму входу аналогово. го сумматора, первый вход которого св зан с выходом блока выборки и запоминани , а Выход - с первым неподвижным контактом второй секции второго переключател . ,

Description

I1 Изобретение относитс  к электрои мерительной технике и может быть ис пользовано в автоматизированных измерительных системах контрол  параметров полупроводниковых элементов . Известен стробоскопический.измеритель параметров наносекундных импульсов , содержащий генератор строб импульсов, дискриминатор на туннель ном диоде, регулируемый опорный источник напр жени , преобразователь напр жение - задержка и блок регистрации ij . Недостатком устройства  вл етс  то, что оно не обеспечивает возмож- ности автоматизации измерений. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  стробоскопический измеритель параме ров наносекундных импульсов, содерж щий задающий генератор импульсов, в ход которого соединен с входом первого .блока электронной задержки и входом второго блока электронной задержки, выходом подключенного к входу преобразовател  напр жение задержка , управл к ций вход которого св зан с подвижным контактом первой секции второго переключател , а выход - с входом генератора строб-имп льсов, выходом соединенного через дифференциатор со стробирующим входом амплитудного дискриминатора, вход сброса которого подключен к выходу блока сброса, сигнальный вход к выходу блока подключени  испытуемого элемента, вход обратной св зи к подвижному контакту второй секции BTOjjpro переключател , а выход - к входу интегрирующего блока, выход сброса которого св зан с входом блока сброса, пр мой выход - с первым неподвижным контактом первого переключател , а инверсный выход с вторым неподвижным контактом перво го переключател , подвижный контакт которого соединен с входом блока регистрации, причем вход формировател  испытательных сигналов подключей к выходу первого блока электрон ной задержки, а выход - к входу бло ка подключени  испытуемого элемента выход регулируемого источника опорного напр жени  св зан с первым неп движным контактом первой секции второго переключател  и вторым непо ви;кным контактом второй секции второго переключател , первый неподвиж-, ныи контакт которой соединен с вто .рым неподвижным контактом первой секции и входом блока регистрации, причем генератор строб-импульсов и амплитудный дискриминатор выполнены на туннельных диодах 2J . Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  отсутствием возможности автоматической установки нулевых уровней отсчета амплитуды и врег менного интервала, а также узкий диапазон функциональных возможностей . Цель изобретени  - увеличение точности измерени  и диапазона функциональных возможностей. Цель достигаетс  тем, что стробоскопический измеритель параметров наносекундных импульсов, содержащий задающий генератор импульсов, выход которого соединен с входом первого блока электронной задержки и входом второго блока электронной задержки, выходом подключенного к входу преобразовател  напр жение задержка , управл ющий вход которого св зан с подвижным контактом первой секции второго переключател , а выход - с входом генератора стробимпульсов , выходом соединенного через дифференциатор с стробирующим входом амплитудного дискриминатора, вход сброса которого подключен к выходу блока сброса, сигнальный вход к выходу подключени  испытуемого элемента, вход обратной св зи - к подвижному контакту второй секции второго переключател , а выход - к входу интегрирующего блока выход сброса которого св зан с входом блока сброса, пр мой выход - с первым неподвижным контактом первого переключател , а инверсный выход с вторым -неподвижным контактом первого переключател , подвижный контакт которого соединен с входом блока регистрации, причем вход формирог вател  испытательных сигналов под- . ключей к выходу первого блока электронной задержки, а выход - к входу блока подключени  испытуемого элемента , выход регулируемого источника опорного напр жени  св зан с первым неподвижным контактом первой секции второго переключател  и вторым неподвижным контактом второй секции второго переключател , первый непо движный контакт которой соединен с вторым неподвижным контактом первой секции, причем генератор строб-импульсов и амплитудный дискриминатор выполнены на туннельных диодах, снаб жен блоком выборки и запоминани , аналоговым сумматором и коммутатором первый неподвижный контажт которого подключен к .выходу интегрирующего блока и входу блока выборки и запоминани , второй неподвижный контакт к общей шине, а подвижный контакт к второму входу аналогового сумматора , первый вход которого св зан с выходом блока выборки и запоминани , а выход - с первым неподвижным конта ктом второй секции второго переключате;л . На фиг. 1 показана структурна  электрическа  схема предлагаемого устройства; на фиг.1 - временные диаграммы. , Устройство состоит из задающего генератора 1 импульсов, первого 2 и второго 3 блоков электронной задержки , формировател  .4 испытательных импульсов, блока 5 подключени  испытуемого элемента, преобразовател  6 напр жение - задержка, генератора 7 строб-импульсов, дифференциатора 8, амплитудного дискриминатора 9, интегрирующего блока 10, первого переключател  П, блока 12 сброса, блока 13 регистрации, регулируемого источника 14 опорного напр жени . блока 15 выборки и запоминани , аналогового сумматора 16, коммутатора 17 и второго переключател  18. Блоки 7 и 9 выполнены на туннельных диодах (ТД). Интегрирующий блок 10 включает входной одновибратор, стабилизаторы токов зар да и разр да накопительног го конденсатора, повторитель и инвер тор. Амплитудный дискриминатор 9, интегрирующий блок 10 и цепь обратной св зи, соедин юща  выход блока 10 с дискриминатором 9, образуют импульсную след щую систему. Выход задающего генератора 1 им-пульсов соединен с входом первого блока 2 электронной задержки и входом второго блока 3 электронной задержки , выходом подключенного к входу преобразовател  6 напр жение задержка , управл ющий вход которого .св зан с подвижным контактом первой секции второго, перключател  18, а выход - с входом генератора 7 строб; импульсов, выходом соединенного че- рез дифференциатор 8 с стробирующим 1 02 входом амплитудного дискриминатора 9 вход сброса кат.орого подключен к выходу блока 12 сброса, сигнальный вход - к выхрду блока 5 подключени  испытуемого элемента, вход обратной св зи - к подвижному контакту второй секции второго переключател  18, а выход - к входу интегрирую1цего блока 10, выход сброса которого св зан с входом блока 12 сброса, пр мой вых0д - с первым неподвижным контактом первого переключател  II, а инверсный выход - с вторым неподвижным контактом первого переключател  11, подвижный контакт которого соединен с входом блока I3 регистрации , причем вход формировател  4 Испытательных сигналов подключен к выходу первого блока 2 электронной задержки, а выход - к входу-блока 5 подключени  испытуемого элемента, выход регулируемого источника 14 . опорного напр жени  св зан с первым неподвижным контактом первой секции второго переключател  18 и вторым неподвижным контактом второй секции второго переключател  18, первый неподвижный контакт которой соединен с вторым неподвижным контактом первой секции. Первый неподвижный контакт коммутатора 17 подключен к выходу интегрирующего блока 10 и входу блока 15 выборки и запоминани , второй неподвижный контакт - к общей шине. 35 подвижный контакт - к второму вхо . ду аналогового сумматора 16, первый вход которого св зан с выходом блока 15 выборки и (Запоминани , а выход с первым неподвижным контактом второй секции второго переключател  18. Устройство работает следующим обр , I, . Генератор 1 импульсов с задержкой , задаваемой блоком 2, запускает формирователь 4 испытательных импуль. сов и с задержкой задаваемой блоком 3, запускает преобразователь напр жение - задержка. Испытательный импульс с .выхода формировател  4 поступает на вход блока 5 подключени  испытуемого элемента дл  его возбуждени  или формировани  входного имйульса . Задержка выходного импульса преобразовател  6 напр жение - задер-  вл етс  линейной функцией напр жени  на его управл ющем входе. На сигнальный вход дискриминатора 9 потступает ток входного импульса, если измер ютс  его параметры или начало обсчёта временного параметра произвЫ дитс  с его определенного уровн . Ес ли измер ютс  параметры выходного импульса или отсчет временного параг метра заканчиваетс  на его oпpeдeлeн ном уровне, то на сигнальнШ вход дискриминатора 9 поступает ток выходного импульса. На вход обратной св зи дискриминатора 9 поступает компенсирующий ток по цепи обратной св зи, а на стробирующий вход через дифференциатор 8 (конденсатор) короткий строб-импульс тока, фиксированный по амплитуде. Информаци  о состо нии туннельного вида дискриминатора 9 поступает на вход интегрирующего блока 0. Дл  правильной работы импульсной след щей системы устройства необходи мо, чтобы исследуемый импульс тока в дискриминаторе был меньше тока строб импульса. Если .при поступлении строб импульса сумма токов через ТД дискри минатора 9 меньше его пикового тока , то ТД не переключаетс  и сигнал на вход интегрирующего блока 10 не поступа;ет, В этом случае, вследствие разр да накопительного конденсатора блока. 10, напр жение на инверсном выходе интегрирующего блока 0 возрастает и увеличивает положительный компенсирующий ток ТД дискриминатора 9. Если с приходом очередного строб-импульса суммарный ток чег рез ТД дискриминатора 9 станет равным пиковому току, то ТД перейдет в высоковольтное состо ние и будет находитьс  в нем до поступлени  импульсу сброса. При поступлении сигнала на вход интегрирующего блока 10 потенциал его накопительного конденсатора увеличиваетс  и напр жение на выходе интегрирующего блока 10 уменьшаетс . При этом сумма токов через ТД уменьшаетс  и с приходом очередного строб-импульса он не срабатывает. В установившемс  режиме .переключе ние ТД. будет происходить с частотой, примерно, вдвое меньшей частоты следовани  строб-импульсов. При этом напр жение на выходе интегрирую щег.о блока 10 поддерживаетс  посто н «ым, а сумма токов через ТД станойитс  равной его пиковому току.Если tOK входного сигнала отсутствует или строб-импульс смещен на позицию t, то след ща  система отработает компенсирующий ток Зо , который в сумме с током строб-импульса станет равным пиковому току. Процесс измерени  амплитудных и временных параметров осуществл ет- с  двум  тестами. , Б первом тесте блок 15 выборки и запоминани  переводитс  в режим Вьгборка , а второй вход аналогового сумматора 16 посредстврм коммутатора, 17 соедин етс  с общей шиной. Во втором тесте блок 15 выборки Я запоминани  переводитс  в режим Запоминание, а второй вход аналогового сумматора 16 посредством коммутатора 17 соедин етс  с выходом интегрирзгющего блока 10. Происходит суммирование или вычитание аналоговым сумматорам 16 двух напр жений напр жени  запомненного в первом тесте блоком 15 выборки и запоминани  поступающего на первый вход аналогового сумматора 16 и напр жени  отрабатьшаемого импульсной след щей Системой во втором тесте и поступают щего на второй вход аналогового сумматора 16. Напр жение, отработанное след щей системой во втором тесте, регистрируетс  блоком 13. При измерении амплитуды входного импульса в первом тесте строб-импульс переводитс  на позицию t -| путем подачи напр жени  регулируемого источника 14 опорного напр жени  с помощью переключател  18 на управл ющий вход преобразовател  6 напр жение - задержка. Импульсна  след ща  система отрабатывает компенсирующий ток Зо, протекающий по цепи.обратной св зи. Во втором тесте строб-импульс переводитс  на позицию t путем изменени  напр жени  регулируемого источника 14 опорного напр жени . Поскольку в момент строб-импульса на ТД поступает и входной ток Измер емой амплитуды, то импульсна  след ща  система отработает компенсирующий ток, равный входному току измер емой амплитуды. Напр жение, пропорциональное компенсирующему току и поступившее на второй вход аналогового сумматора 16, регистрируетс  блоком 13. Это напр жение масштабируетс  в сумматоре 16. При измерении спада вершины входного импульса (разность амплитуд Uftx.max и minTs первом тесте строб-импульс перемещаетс  на позицию t-. Блок 15 выборки и запоминани  запоминает напр жение на выходе интегрирующего блока 10, отработанное импульсной след щей системой. Во втором тесте строб-ймпульс переме щаетс  на позицию Ц. Импульсна  след ща  система отрабатывает напр жение , поступивщее на второй вход аналогового сумматора 16, пропорциог нальное разнице между амплитудами max и Идх ;, . При измерении задержки включени  (временной интервал t - tg) в первом тесте на сигнальный вход дискриминатора 9 поступает ток входного импульса, а иа вход обратной св зи через переключатель I8 с выхода источника ГА опорного напр жени  - ток равный сумме компенсирующего тока и тока, соответствующего уровню 50% ам плитуды входного импульса Ugx но противополозшой пол рности. Цепь об ратной св зи с пр мого выхода интегрирующего .блока 10 замыкаетс  на управл ющий вход преобразовател  6 напр жение - задержка. Импульсна  след ща  система начинает управл ть временным положением строб-импульса по временной оси. Если строб-импулье находитс  левее позиций tj, то ТД не переключаетс . Напр жение с пр мого выхода интегрирующего блока It) посту пит на управл ющий вход преобразоват тел  6 напр жение - задержка и сдвинет на один шаг строб-импульс вправо по временной оси. Процесс, продолжаетс  до совмещени  строб-импульса с точкой фронта в момент tj. После сов мещени  строб-импульс колеблетс  вок руг точки фронта в момент tg, а пере ключение ТД происходит с частотой, вдвое меньшей частоты строб-импульсов . При этом напр жение на выходе интегрирующего блока поддерживаетс  посто нным. Величина этого напр жени  соответству.ет временному интерва лу между моментом запуска преобраэ6 вател  6 напр жение - задержка и моментом , когда уровень входного импуг льса достигает 50% амплитуды в момент ie. Это напр жение запоминаетс  блоком 15 выборки и запоминани . Во втором тесте на сигнальный вход дискриминатора 9 поступает ток выходного импульса, а на вход обратной св зи с выхода источника 14 через переключатель 18 - ток, равный сумме тока 3 и тока, соответствующего уровню 50% амплитуды тока выходного импульса, но противоположной пол рности. Цепь обратной св зи с инверсного выхода интегрирующего блока 10 замыкаетс  на управл ющий вход преобразовател  6 напр жение задержка . . Импульсна  след ща  система отработает напр жение, необходимое дл  перемещени  строб-импульса с позиции tg на позицию i-g . Это напр жение суммируетс  с запомненным напр жением первого теста аналоговым сум-, матором 16 исумма этих напр жений на выходе аналогового сумматора будет соответствовать временному интервалу между моментом запуска преобразовател  6 напр жение - задержка и моментом, когда уровень выходного импульса достигнет 50% амплитуды (момент tg). При измерении длительности импуль- са (например, входного) и в первом и во втром тестах на вход дискриминатора 9 поступает ток .входного импульса , а от регулируемого источника 14 опорного напр жени  через перекпючатель 18 на вход обратной св зи ток , равныйсумме тока З и тока, соответствующего уровню 50% амплитуды тока входного импульса но противоположной пол рности. Цепь обратной св зи в первом тесте соедин ет преобразователь 6 напр жение - задержка с пр мым выходом, а во втором тесте - с инверсным выходом блока 10. В первом тесте след ща  система отработает напр жение, соОтветству- ющее временному интервалу между моментом запуска преобразовател  6 напр жение - задержка и моментом, когда уровень входного импульса достигнет 50% амплитуды. Во втором тесте след ща  система отработает напр  ение , необходимое дл  перемещени  строб-импульса с позиции iy на позиб При измерении фронта импульса (например , выходного и в первом и во втором тесте на вход дискриминатора поступает ток выходного импульса. От регулируемого источника 14 опорного напр жени  через переключатель 18 на вход обратной св зи в первом тесте поступает ток, равный сумме токаЗ и тока, соответствующего уровню 10% (

амплитуды тока выходного импульса, но противоположной пол рности, а во втором тесте ток, равный сумме тока Je и тока, соответствующего уровню 90% амплитуды тока выходного импульса, но противоположной пол рности . Цепь обратной св зи и в первом и во втором тестах соедин ет преобразователь 6 напр жение - задержка с инверсным выходом блока 10. В первом-тесте след ща  система отработает напр жение, соответствующее временному интервалу между моментом запуска преобразовател  6 напр жение - задержка и моментом, когда уровень выходного импульса достигнет 10% амплитуды. Во втором тесте след ща  система отработает напр жение, необходимое дл  перемещени  строб-импульса с позиции i на позицию i л

При измерении временных параметт ров на срезе импульса диапазон измег рений перемещаетс  в район среза входного и выходного импульсов блоком 3 электронной задержки, а в остальном работа устройства аналогична вышеописанной.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность автоматической установки нулевых уровней отсчета амплитуды и, временного интервала, что повышает точность измерени  и позвол ет расширить диапазон функцио нальных возможностей.

W

l4k

Claims (1)

1. СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий задающий генератор импульсов, выход которого соединен с входом первого блока электронной задержки и входом второго блока электронной задержки,. выходом подключенного к входу преобразователя напряжение - задержка, управляющий вход которого связан с подвижным контактом первой секции второго переключателя, а выход - с входом генератора строб-импульсов, выходом соединенного через дифференциатор с строг бирующим входом амплитудного дискри? минатора, вход сброса которого подключен к выходу блока сброса!, сигнальный вход - к выходу блока подключения испытуемого элемента, вход обратной связи - к подвижному контакту второй секции второго переключателя, а выход - к входу интегрирующего блока, выход сброса ко- . торого связан с входом блока сброса, прямой выход - с первым неподвижным контактом первого переключателя, а инверсный выход - с вторым неподвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт, которого соединен с входом блока регистрации, причем вход формирователя испытательных сигналов подключен к выходу. первого блока электронной задержки, а выход - к входу блока подключения испытуемого элемента, выход регулируемого источника опорного напряжения связан с первым неподвижным контактом первой секции второго переключателя и вторым неподвижным контактом второй секции второго переключателя, первый неподвижный кон- _ такт которой соединен с вторым не- © подвижным контактом первой секции, причем генератор строб-импульсов и амплитудный дискриминатор выполнены на туннельных диодах, о т л и ч а-, ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности измерения и диапазона функциональных возможностей₍ он снабжен блоком выборки и запоминания, аналоговым сумматором и коммутатором, первый неподвижный контакт которого подключен к выходу интегрирующего блока и входу блока выборки и запоминания, второй неподвижный контакт - к общей шине, а подвижный контакт; - к второму входу аналогового сумматора, первый вход которого связан с выходом блока выборки и запоминания, а Выход - с первым неподвижным контактом второй секции второго переключателя. _}

   SLL,„ 1087902