Программно-аппаратные комплексы для параметрического и функционального контроля параметров электронной компонентной базы

В условиях деятельности современных предприятий приборостроения возможность измерения и последующей обработки дифференциальных (точностных) характеристик получаемой продукции является важной составляющей информационного обеспечения.

В соответствии с ГОСТ Р 56648-2015, отечественная электронно-компонентная база (ЭКБ) делится на 5 категорий качества в зависимости от уровня точности выходных параметров, характеризующих изделие. [4] Наличие у продукции свойства прецизионности (свойство, характеризующее низкие отклонения реальных параметров от заявленных) позволяет производителю вывести свое изделие на рынок продукции военно-промышленного комплекса (ВПК). В этом случае требования к точности измерительного оборудования при помощи которого производится оценка соответствия параметров изделий ЭКБ повышается.

Тестирование для разбраковки микросхем ­‑ часть параметрического контроля интегральных схем, являющегося неотъемлемым при их изготовлении. Оно может производиться с помощью различных устройств и технологий, в зависимости от сложности и типа изготавливаемых микросхем.

Параметрический контроль основан на измерении базовых параметров микросхемы на постоянном токе и помимо этого включает в себя проведение проверки выполнения логических функций и измерение выходных электрический сигналов. 

Для обеспечения оптимальной производительности выпуска новых изделий в условиях предприятий, контроль интегральных схем оптимально реализовать при помощи программно-аппаратного комплекса, в основу которого кладется принцип разделения измерителя на программную и аппаратную части. Функциональное разделение имеет цель обеспечить свойство модульности программно-аппаратного комплекса, упрощенная блок-схема которого приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Упрощенная блок-схема возможной структуры программно-аппаратного комплекса

Для обеспечения необходимого уровня точности при параметрическом контроле, программно-аппаратный комплекс должен технически соответствовать требованиям, представленным в таблице 1.

Таблица 1 – Технические требования к программно-аппаратному комплексу для обеспечения свойства прецизионности

Наименование параметра, единица измерения, режим измерения

Буквенное обозначение

Норма

Примечание

не менее

не более

 

Диапазон напряжения питания, В

UП

0

10

 

Дискретность задания напряжения питания, бит

dП

12

 

 

Погрешность установления напряжения питания, В

DUП

–0,005

0,005

 

Время установления напряжения питания, мкс

tУСТ

 

2

 

Выходной ток питания, мА

IП

500

 

 

Погрешность измерения тока потребления микросхемы, мкА

DIП

–20

20

 

Погрешность измерения тока утечки, мкА

DIУТ

–0.1

0.1

 

Измеряемая величина напряжения на выводах тестируемой микросхемы, В

UЦИФР

–10

10

 

Погрешность измерения величины напряжения на выводах тестируемой микросхемы, В

DUЦИФР

–0,005

–0,001

0,005

0,001

Для L-780

Для L-783

Время преобразования, мкс

tПР

 

 

2.5

0.3

Для L-780

Для L-783

В соответствии с приведенной на рисунке 1 структурой, как правило, работу комплекса контролирует управляющий компьютер, внутри которого размещается плата прецизионного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) c двумя встроенными цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП). АЦП выполняет операцию измерения величин напряжений и токов на выводах измеряемого прибора. Один из ЦАП задает величину напряжения питания измеряемого прибора, другой ЦАП зарезервирован под возможность задания величины напряжения логической «1» на входах измеряемого прибора. Кроме того, порт цифрового ввода/ вывода платы ЦАП/АЦП управляет работой установки зондовой типа ЭМ-6020. [2]

Сами по себе аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи являются очень распространенными функциональными узлами в современной электронике. В подавляющем большинстве приложений достаточно преобразователей низкой (8-10 бит) или средней (12-14 бит) разрешающей способности. Необходимо понимать, что чем больше разрешающая способность ЦАП/АЦП, тем ниже погрешность измерений. Для проведения прецизионных измерений, требования к которым отражены в таблице 1, необходима плата ЦАП/АЦП средней разрешающей способности. [1]

Обмен данными с платой АЦП и внешними устройствами производится при помощи подачи управляющих команд на плату АЦП проводным или беспроводным способами. Для этого используется библиотека функций, которая создана для того, чтобы упростить связь приложений с драйверами.

Измерительный процесс в АЦП построен на принципах снятия и последующей записи данных в кольцевой буфер FIFO, реализованный в ОЗУ сигнального процессора или микросхемы ПЛИС. После окончания сбора данных проводится их статистическая обработка. [3]

При необходимости включения своей продукции в перечень изделий, использующихся в составе НИОКР ВПК производитель ЭКБ обязан подтвердить соответствие параметров своих изделий заявленным. Подтверждение соответствия должно осуществляться на сертифицированном оборудовании, имеющем «запас» точности. Поэтому, информация об устройстве комплекса для осуществления параметрического контроля ЭКБ и технические требования к нему, приведенные в таблице 1, являются наиболее актуальными для предприятий, производящих стабилизаторы, источники опорного напряжения и другие ИС, при выстраивании стратегии вывода на рынок своей продукции.

 

Список источников:

  1. В.Р.Козак. Многоканальный прецизионный аналого-цифровой преобразователь в стандарте VME//Препринт ИЯФ 2004-69, 2014.
  2. Платы АЦП/ЦАП/ТТЛ на шину PCI 2.1 Руководство пользователя / LCard — lcard.ru, 2019.
  3. Платы АЦП/ЦАП/ТТЛ на шину PCI 2.1 Руководство программиста / LCard — lcard.ru, 2019.
  4. ГОСТ Р 56648-2015 База электронная компонентная для ракетно-космической техники. Входной контроль и дополнительные испытания. Общие положения - М.: Стандартинформ, 2016