Контрольно-измерительная аппаратура электронной промышленности на основе фазового ядра : Теория и практика построения

• Автор: Никонов, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 05.11.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 520 с. : ил.

РЕФЕРАТ
Диссертационная работа 520 с., 176 рис., 24 табл., 352 источника, 7 прил. ФАЗОВАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ, ФАЗОВОЕ ЯДРО, БЫСТРОДЕЙСТВИЕ
ВДЕЛ ИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ, ВЧ, ОВЧ, УВЧ, АВТОПОДСТРОЙКА [АСТОТЫ, АРХИТЕКТУРА КОМПЛЕКСА, МОДЕЛЬ, КОНТРОЛЬНО-13МЕРИТЕЛБНАЯ АППАРАТУРА, ПРЕЦИЗИОННОЕ ИЗМЕРЕНИЕ, 1ЕЛИНЕЙНОЕ И СТРОБПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ, ДИФУРАВНЕНИЕ, ШЛИНЕЙНОСТЪ АМПЛИТУДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ДИНАМИЧЕСКИЙ ЩАПАЗОН, МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ АТТЕСТАЦИЯ, ТЕСТ-СИГНАЛ.
Объектом исследования является проблема использования фазовых методов :ак ядра архитектуры КИА для электронной промышленности, разработка под-истем КИА, теоретические аспекты применения фазовой синхронизации в со-ггаве подсистем, решение практических задач применения результатов исследований.
Цель работы - развитие научно-технических основ и создание концепции по-троения архитектуры быстродействующих широкополосных прецизионных многоканальных комплексов с применением фазовой синхронизации как её ядра.
Разработана методология анализа и проектирования быстродействующей СИА и модулей контроля функционирования на базе систем фазовой синхрони-;ации для сверхскоростных изделий электронной техники.
Сформулированы методики: анализа систем ФАПЧ с учётом инерционных свойств элементов на динамические характеристики; оценки погрешности на остове функциональных рядов Вольтерра-Винера при преобразовании частоты в УВЧ диапаноне; анализа точности стробпреобразователей, отражающего влияние преобразователей частоты на технические характеристики систем ФАПЧ; обеспечения однозначности алго-эшма работы системы ФАПЧ с преобразованием и стабилизацией промежуточной частогы.
Создан банк схемных решений: высокоточной измерительной подсистемы адя диапазона до 3 ГТц, оптимально сочетающей блоки, реализующие преобразование часто-гы и фиксацию сигнала стробоскопическими УВХ с полным зарядом; прецизионных быстродействующих калибраторов фазы и синтезаторов частот для переноса фазового сдвига в различные диапазоны, повышающие разрешающую способность и устраняющие неоднозначность задания начального сдвига, проведён анализ их свойств по быстродействию и точности.
Предложены новые способы построения широкополосных высокоточных модулей временной задержки пикосекундного диапазона для импульсного сигнала.
Результаты исследований позволили развить научно-технические основы построения, создать и внедрить в состав КИА В-ОВ-УВЧ широкополосные (fmmtfты = / О3 -IQ4) подсистемы синхронизации, измерений и формирования тест-последовательности с повышенной в 3-10 раз точностью и быстродействием.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы
Цель работы. Задачи исследований
Методы исследований
Научная новизна '
Народнохозяйственное и практическое значение работы
Реализация результатов работы
Основные научные положения, выносимые на защиту
Апробация работы. Публикацйи. Структура й объём диссертации
1. АНАЛИЗ АРХИТЕКТУР И МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ КИА ЭЛЕКТРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1.1. Функциональная и элементная база КИА
1.2. Формирование тестового воздействия в системах
1.3. Измерение параметров сигналов в системах
1.4. Метрологические характеристики систем
1.5. Подсистема управления
2. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ КИА НА ОСНОВЕ ФАЗОВОГО ЯДРА
2.1. Синхронизация процессов в системе
2.2. Измерение параметров сигналов в системе
2.3. Фазовый метод при формировании тест-сигнала
2.4. Генерация тест-последовательности в КИА с фазовым ядром
2.5. Вопросы метрологической аттестации
3. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМ СИНХРОНИЗАЦИИ КАК БАЗИСА ФАЗОВОГО ЯДРА
3.1. Синхронизация на основе фазового метода
3.2. Синтезаторы частот в подсистеме синхронизации
3.3. Анализ моделей систем ФАПЧ
3.3.1. Описание разностного метода решения обыкновенного дифференциального уравнения с запаздывающим аргументом
3.3.2. Численный анализ приближений первого порядка
3.3.3. Численный анализ приближений второго порядка
3.4. Динамические свойства подсистемы синхронизации
3.5. Инерционность подстраиваемого генератора и переходные процессы в кольце ФАПЧ
3.6. Точностные характеристики подсистемы синхронизации
3.7. Параметрическая оптимизация подсистемы синхронизации
4. ПОДСИСТЕМЫ КИА С ИНТЕГРИРОВАННЫМИ СРЕДСТВАМИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ
4.1. Измерения и испытания в КИА

4.2. Метрологическая аттестация в ЕЖА
4.3. Генерация тест-последовательности
4.4. Формирование тест-сигнала
4.5. Измерение параметров импульсных сигналов в системе
4.6. Преобразование частоты при формировании и измерении параметров сигналов
5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КИА НА
ОСНОВЕ ФАЗОВОГО ЯДРА
5.1. Погрешность оценки и установки параметров сигналов
5.2. Скорость установления и время измерения параметров сигналов
5.3. Структурная оптимизация подсистем и узлов по точности и быстродействию
6. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ПРАКТИЧЕСКОЙ РАЗРАБОТКИ
6.1. Экспериментальные исследования функциональных узлов
6.2. Экспериментальные исследования базовых блоков и подсистем
6.2.1. Генератор тест-последовательности
6.2.2. Форматтер
6.2.3. Канал записи
6.2.4 Регулировка длительности
6.2.5. Регулировка частоты
6.2.6 Измерение параметров сигналов
6.3. Экспериментальные исследования и результаты внедрения разработки
6.3.1. Низкочастотный генераторный модуль
6.3.2. Система контроля динамического функционирования ИС
6.4. Модуль динамического контроля функционирования как
основа ИИС
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение 1. Эксплуатационные характеристики контактной электроники системы "Mega One"
Приложение 2. Точностные аспекты прохождения импульса по реальному тракту передачи
Приложение 3. Результаты расчётов по оценке времени переходных
процессов в системе ФАПЧ с запаздыванием
Приложение 4.1. Формирователь на основе токового переключателя .457 Приложение 4.2. Влияние параметров элементов смесителя на
точностьСУВХ
Приложение 4.3. Система ФАПЧ при измерении параметров
импульсов
Приложение 5. Итоги практической разработки и внедрения результатов НИР
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

) перед началом тестирования в его локальную память загружаются сжатые и [кодированные данные, которые в максимальном объеме включают в себя пода-1емый и ожидаемый биты (или один из этих битов. Затем указанные данные покупают в узел восстановления тест-кодов, где декодируются в реальном време-

Особенность UPE - возможность запоминания всего сигнала для последую-его его анализа. Можно запомнить, например, импульс на выходе тестируемого ггройства и на основании одного измерения получить перечень параметров та-)ГО импульса. Для однократных выходных сигналов "моментальный снимок" эжет быть получен с помощью внешнего синхроимпульса, поступающего из ;стируемого устройства или же из другого канала подсистемы UPE. Компрессия :ст-кодов представляет собой ключевой элемент системы UPE. Декомпрессия :ст-кодов основана на том факте, что в каждый момент времени изменяется ог-эсительно небольшое число уровней сигналов на выводах. Высока вероятность, го состояние, установленное на выводе, не изменится в течении многих шагов :ст-последовательности. Также высока вероятность того, что определенные по-юдовательности будут повторяться во время выполнения тест-программы.
Подсистема генераторов синхроимпульсов и схем формирования времени щсржки синхронизирует работу всех подсистем канала, а также координирует зботу отдельных каналов, когда это требуется для выполнения измерений.
Произведем сопоставление технических характеристик и возможностей дшшх образцов зарубежных испытательных многофункциональных систем. В атье /25/ Г. Бирмена рассмотрено состояние технических и программных )едств для испытательных систем, разрабатываемых ведущими зарубежными ирмами и обозначены направления их развития и совершенствования. Показа-э, что до 1983 г. компании Tektronix Ine, Cyberaetics Technology Inc, Gen Rad miiconductor Test Inc, Teradyne Inc, Fairchild Takeda-Rilcen America Inc и др. выискали системы, имеющие архитектуру с разделяемыми ресурсами. Однако осе-ыо 1983 г. на Международной конференции по испытаниям компания Megatest огр. предложила архитектуру с поконтактными наборами ресурсов. Показано, го отсутствие коммутации сигналов синхронизации обеспечивает более высокие )чности, программное обеспечение этой системы проще, а модульная структура поконтакяыми испытательными узлами позволяет легко и просто вводить в зстсму дополнительные контактные секции для увеличения максимального ко-ячества контактов у испытываемых приборов. Системы с разделяемыми ресур-ши стоят дешевле, однако с ростом сложности испытываемых кристаллов архи-дстура с поконтактными ресурсами предпочтительнее.
Встроенные средства тестирования, выполняемые в составе схемных кри-галлов, являются действенным способом повышения эффективности испытаний