一种大功率智能图示仪校准仪的制作方法

文档序号:10467246
一种大功率智能图示仪校准仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种大功率智能图示仪校准仪,其包括主控模块,计算机与USB通信模块相连接,主控模块与USB通信模块、程控基准电源、定时模块相连,主控模块的输出端分别与触发模块的输入端、多路选择矩阵的输入端、采样保持电路的输入端相连,程控基准电源的输出端、定时模块的输出端与触发模块的输入端相连,多路选择矩阵的输出端分别与集电极电流校准模块的输入端、阶梯电流校准模块的输入端、阶梯电压校准模块的输入端相连,集电极电流校准模块的输出端、阶梯电流校准模块的输出端、阶梯电压校准模块的输出端分别与采样保持电路的输入端相连,采样保持电路的输出端与程控放大器的输入端相连,程控放大器输出端与数据处理电路的输入端相连。
【专利说明】
-种大功率智能图示仪校准仪
技术领域
[0001] 本发明属于校准工程技术领域,具体设及一种大功率智能图示仪校准仪。
【背景技术】
[0002] 图示仪校准仪是一种校准图示仪的专用设备,下面分图示仪、图示仪校准仪两部 分进行说明。
[0003] (1)图示仪发展概述
[0004] 图示仪是用来测量半导体器件直流参数的测试设备,通过图示仪,能够清晰地看 到半导体器件的放大特性是否具有良好的线性放大区,弥补了半导体直流参数测试系统不 能全面直观地观测器件全工作范围特性的缺点,是半导体器件鉴定检验必备的参数测试设 备之一。
[0005] 近年来,伴随半导体器件的迅速发展,产生了大功率智能图示仪。它主要用来测试 大功率双极型晶体管、VDM0S管、IGBT管,广泛应用于军工、航天及电力工程等领域。其通过 计算机控制来测试用户所关屯、的特性曲线,有利于运些器件的研究、设计、制造和使用,还 可随意存取被测器件的各种特性图,为生产厂家及用户提供测量数据准确可靠的依据,逐 渐成为功率半导体器件质量控制的常规手段。
[0006] 针对目前大功率器件的发展,大功率的智能图示仪技术特性有了很大的提高,主 要体现在:1)集电极电流偏转系数范围:lyA/div~lOOA/div,最大允许误差:±(3%~ 5 % ); 2)阶梯电流范围:2μΑ/阶~10A/阶,最大允许误差:± (3 %~5 % ); 3)阶梯电压范围: 0.05V/阶~10V/阶,最大允许误差:±3% ;4)集电极电压偏转系数范围:0.05V/div~500V/ div,最大允许误差:+ (1~5)%。
[0007] (2)大功率智能图示仪应用及典型设备
[000引目前国内大功率智能图示仪生产量和使用量较大单位非常多,应用非常广泛,主 要用于半导体器件的质量控制环节。
[0009] 目前国内应用较广、较典型的大功率智能图示仪W北京无线电仪器厂生产的 BJ4822大功率智能图示仪和上海新建仪器设备有限公司生产的XJ4834大功率数字存储半 导体管图示仪为主,国外目前应用较多的型号为美国泰克公司的370B和371A(没有更新,已 经不再生产)和日本岩崎公司的CS-3000。
[0010] (3)大功率智能图示仪组成W及目前校准难点
[0011] 传统的半导体管特性图示仪目前可W依据《JJF1236-2010半导体管特性图示仪校 准规范》进行校准,由于近年来图示仪产品更新发展较快,部分校准方法不能够满足需求, 其主要适用范围如下表所示。
[0012] 目前规范适用范围与实际需求关系 棱維项目 目前己有路棱淮能为 目蘭需求 本项目研難对象 直流电压范围:化IV~20V,
[0013] 最大允许误差:±(0.5~1)% 校准信号 同左,已经解决 / 矩形脉冲范围:化IV~20V', 最大允许误差;±(0.5~1)% 范围;0. luA/div~ 范围: Y轴部分!日,自Α/Κν (连续),最大允许误 重点研究化/div~ 0. 1 μ A/div ~ 集电极电 差:±(1~5)%; lOOA/div (十阶为 lOOA/div, 流偏转系 范围:lA/div~10A/dUr〇B: 10A~1000A),原有方 ^4大允许误単; 数 冲), 法小能够满足需求 ± (3%~5%) 最大允许误差± (1~巧教。 X轴部分: 范围;0.005取''div~ 范围: / 集电极电 500V/div, 日.005V/div~ 压偏转系 最大允许误差:±α~毋1 500V/d]'v,已经 数 解决
[0014] 阶梯电流 范围:2μΑ/阶~5A/阶, 范围:2μΑ/ 虽点研究1Α/阶~ 源 最大允许语差;± (3~5)%; 阶~10Α/阶,ιαν阶,原有示波器 最大允许误差:法示波器技术指标不 + 口~5) % 能够满化需求。 阶样电压 范围:0,02V/阶~2V/阶, 范围:0. 02V7 重点研究日.02V/ 源 最大允许误差:± 口~5)%; 阶~10V/阶,最阶~10V/价;原有不 大允许误差:波器法巧波器技术指 + 3% 标不能够满足需求。 集电极功 范围:0~1備抗, 同龙,己疑解决 / 耗限制电最大允许误差;± (8%+化5 Ω ) 阻
[0015] 由上表可W看出,目前规范能够覆盖校准信号、集电极电压偏转系数和集电极功 耗限制电阻Ξ部分。因此,目前需求重点在如何解决大功率智能图示仪的集电极电流偏转 系数、阶梯电流源、阶梯电压源的校准。
[0016] 根据目前需求,并在对国防系统用大功率智能图示仪内部结构较为熟悉的基础 上,设计研制出一种新型智能图示仪校准仪,满足大功率智能图示仪校准发展的需要。

【发明内容】

[0017] 发明目的:本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进,即本发明提供了一种 大功率智能图示仪校准仪。
[0018] 技术方案:一种大功率智能图示仪校准仪,包括计算机、程控放大器、采样保持电 路、集电极电流校准模块、阶梯电流校准模块、多路选择矩阵、阶梯电压校准模块、触发模 块、程控基准电源、定时模块、数据处理电路、USB通信模块和主控模块,
[0019] 所述计算机通过USB通讯电缆与所述USB通信模块相连接,
[0020] 所述主控模块通过PCI总线分别与所述USB通信模块、所述程控基准电源、所述定 时模块相连,
[0021] 所述主控模块的输出端通过PCI总线分别与所述触发模块的输入端、所述多路选 择矩阵的输入端、所述采样保持电路的输入端相连,
[0022] 所述程控基准电源的输出端、所述定时模块的输出端通过PCI总线与所述触发模 块的输入端相连,
[0023] 所述多路选择矩阵的输出端通过PCI总线分别与所述集电极电流校准模块的输入 端、所述阶梯电流校准模块的输入端、所述阶梯电压校准模块的输入端相连,
[0024] 所述集电极电流校准模块的输出端、所述阶梯电流校准模块的输出端、所述阶梯 电压校准模块的输出端通过PCI总线分别与所述采样保持电路的输入端相连,
[0025] 所述采样保持电路的输出端通过PCI总线与所述程控放大器的输入端相连,
[0026] 所述程控放大器的输出端通过PCI总线与所述数据处理电路的输入端相连。
[0027] 进一步地,所述多路选择矩阵包括发射极端子、基极端子、集电极端子和回流端 子,
[0028] 所述发射极端子通过单根10A导线与大功率智能图示仪的发射极相连,
[0029] 所述基极端子通过单根10A导线与大功率智能图示仪的基极相连,
[0030] 所述集电极端子通过单根10A导线与大功率智能图示仪的集电极相连,
[0031] 所述回流端子通过单根10A导线与大功率智能图示仪的回流端相连。
[0032] 进一步地,所述计算机为笔记本电脑或者台式电脑或者工控机,其内存大于256M, 硬盘大于10G。
[0033] 进一步地,所述主控模块内设供电电源,该供电电源为程控放大器、采样保持电 路、多路选择矩阵、触发模块、程控基准电源、定时模块、数据处理电路提供-30V~30V直流 电压。
[0034] 有益效果:本发明公开的一种大功率智能图示仪校准仪具有W下有益效果:
[0035] (1)因为所采用电子元器件均为经过足够时间老化后的器件,技术指标均足够高, 能够保证所设计新型大功率智能图示仪校准仪技术指标;
[0036] (2)所设计大功率智能图示仪校准仪,技术指标涵盖常见图示仪校准仪,技术指标 主要包括:
[0037] 1)集电极电流偏转系数:10A/div~lOOA/div,测量不确定度:1%~1.5%,k = 2; [003引 2)阶梯电流源校准:1A/阶~10A/阶,测量不确定度:1 %,k = 2;
[0039] 3)阶梯电压源校准:0.02V/阶~1 ον/阶,测量不确定度:1 %,k = 2。
【附图说明】
[0040]图1是本发明公开的一种大功率智能图示仪校准仪的结构示意图;
[0041 ]其中;
[0042] 1-计算机 2-程控放大器
[0043] 3-采样保持电路 4-集电极电流校准模块
[0044] 5-阶梯电流校准模块 6-多路选择矩阵
[0045] 7-阶梯电压校准模块 8-触发模块
[0046] 9-程控基准电源 10-定时模块
[0047] 11-数据处理电路 12-USB通信模块
[004引13-发射极端子 14-基极端子
[0049] 15-集电极端子 16-回流端子
[(K)加]17-主控模块
【具体实施方式】:
[0051 ]下面对本发明的【具体实施方式】详细说明。
[0052] 具体实施例1
[0053] 如图1所示,一种大功率智能图示仪校准仪,包括计算机1、程控放大器2、采样保持 电路3、集电极电流校准模块4、阶梯电流校准模块5、多路选择矩阵6、阶梯电压校准模块7、 触发模块8、程控基准电源9、定时模块10、数据处理电路1UUSB通信模块12和主控模块17,
[0054] 计算机1通过USB通讯电缆与USB通信模块12相连接,
[0055] 主控模块17通过PCI总线分别与USB通信模块12、程控基准电源9、定时模块10相 连,
[0056] 主控模块17的输出端通过PCI总线分别与触发模块8的输入端、多路选择矩阵6的 输入端、采样保持电路3的输入端相连,
[0057] 程控基准电源9的输出端、定时模块10的输出端通过PCI总线与触发模块8的输入 端相连,
[0058] 多路选择矩阵6的输出端通过PCI总线分别与集电极电流校准模块4的输入端、阶 梯电流校准模块5的输入端、阶梯电压校准模块7的输入端相连,
[0059] 集电极电流校准模块4的输出端、阶梯电流校准模块5的输出端、阶梯电压校准模 块7的输出端通过PCI总线分别与采样保持电路3的输入端相连,
[0060] 采样保持电路3的输出端通过PCI总线与程控放大器2的输入端相连,
[0061] 程控放大器2的输出端通过PCI总线与数据处理电路11的输入端相连。
[0062] 进一步地,多路选择矩阵6包括发射极端子13、基极端子14、集电极端子15和回流 端子16,
[0063] 发射极端子13通过单根10A导线与大功率智能图示仪的发射极相连,
[0064] 基极端子14通过单根10A导线与大功率智能图示仪的基极相连,
[0065] 集电极端子15通过单根10A导线与大功率智能图示仪的集电极相连,
[0066] 回流端子16通过单根10A导线与大功率智能图示仪的回流端相连。
[0067] 进一步地,计算机1为笔记本电脑,其内存大于256M,硬盘大于10G。
[0068] 进一步地,主控模块17内设供电电源,该供电电源为程控放大器2、采样保持电路 3、多路选择矩阵6、触发模块8、程控基准电源9、定时模块10、数据处理电路11提供-30V~ 30V直流电压。
[0069] 前述大功率智能图示仪校准仪,整体技术指标涵盖常见图示仪校准仪,技术指标 主要包括:
[0070] 1)集电极电流偏转系数:10A/div~lOOA/div,测量不确定度:1%~1.5%,k = 2;
[0071 ] 2)阶梯电流源校准:1A/阶~10A/阶,测量不确定度:1 %,k = 2;
[0072] 3)阶梯电压源校准:0.02V/阶~1 ον/阶,测量不确定度:1 %,k = 2。
[0073] 本发明的大功率智能图示仪校准仪,技术指标涵盖常见图示仪及应用日趋广泛的 图示仪校准仪,广泛应用于通信及无线电领域图示仪校准过程中。
[0074] 具体实施例2
[0075] 与具体实施例1大致相同,区别仅仅在于:
[0076] 计算机1为台式电脑,其内存大于256M,硬盘大于10G。
[0077] 具体实施例3
[0078] 与具体实施例1大致相同,区别仅仅在于:
[00巧]计算机1为工控机,其内存大于256M,硬盘大于10G。
[0080]上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式,在 所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可W在不脱离本发明宗旨的前提下做 出各种变化。
【主权项】
1. 一种大功率智能图示仪校准仪,其特征在于,包括计算机、程控放大器、采样保持电 路、集电极电流校准模块、阶梯电流校准模块、多路选择矩阵、阶梯电压校准模块、触发模 块、程控基准电源、定时模块、数据处理电路、USB通信模块和主控模块, 所述计算机通过USB通讯电缆与所述USB通信模块相连接, 所述主控模块通过PCI总线分别与所述USB通信模块、所述程控基准电源、所述定时模 块相连, 所述主控模块的输出端通过PCI总线分别与所述触发模块的输入端、所述多路选择矩 阵的输入端、所述采样保持电路的输入端相连, 所述程控基准电源的输出端、所述定时模块的输出端通过PCI总线与所述触发模块的 输入端相连, 所述多路选择矩阵的输出端通过PCI总线分别与所述集电极电流校准模块的输入端、 所述阶梯电流校准模块的输入端、所述阶梯电压校准模块的输入端相连, 所述集电极电流校准模块的输出端、所述阶梯电流校准模块的输出端、所述阶梯电压 校准模块的输出端通过PCI总线分别与所述采样保持电路的输入端相连, 所述采样保持电路的输出端通过PCI总线与所述程控放大器的输入端相连, 所述程控放大器的输出端通过PCI总线与所述数据处理电路的输入端相连。2. 根据权利要求1所述的一种大功率智能图示仪校准仪,其特征在于,所述多路选择矩 阵包括发射极端子、基极端子、集电极端子和回流端子, 所述发射极端子通过单根10A导线与大功率智能图示仪的发射极相连, 所述基极端子通过单根10A导线与大功率智能图示仪的基极相连, 所述集电极端子通过单根10A导线与大功率智能图示仪的集电极相连, 所述回流端子通过单根10A导线与大功率智能图示仪的回流端相连。3. 根据权利要求1所述的一种大功率智能图示仪校准仪,其特征在于,所述计算机为笔 记本电脑或者台式电脑或者工控机,其内存大于256M,硬盘大于10G。4. 根据权利要求1所述的一种大功率智能图示仪校准仪,其特征在于,所述主控模块内 设供电电源,该供电电源为程控放大器、采样保持电路、多路选择矩阵、触发模块、程控基准 电源、定时模块、数据处理电路提供-30V~30V直流电压。
【文档编号】G01R35/00GK105823999SQ201610256951
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】刘冲, 李洁, 曹玉峰
【申请人】中国电子技术标准化研究院
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