Прогнозирование функциональной реакции аналоговой микроэлектроники на радиационное воздействие с использованием автоматизированного макромоделирования тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ
|
Лукичев, Алексей Николаевич
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Нижний Новгород
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2012
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.03
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
Лукичев Алексей Николаевич
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ РЕАКЦИИ АНАЛОГОВОЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ НА РАДИАЦИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ
Специальность 01.04.03 - Радиофизика
2 6 ДПР 2012
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Нижний Новгород, 2012 г.
005019125
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
Научный руководитель:
доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Киселев Владимир Константинович
Официальные оппоненты:
Ведущая организация:
доктор технических наук, доцент Оболенский Сергей Владимирович,
кандидат физико-математических наук, заведующий отдела ИФМ РАН Вакс Владимир Лейбович.
Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
Защита состоится « » _2012 г. в _ на заседании
диссертационного совета Д 212.166.07 при Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского (603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. ауд. 2.03 ).
С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.
Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим отправлять по указанному адресу учёному секретарю совета.
Автореферат разослан « » 2012 г.
Учёный секретарь /
диссертационного совета i /
к.ф.-м.н., доцент Черепенников В.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ
Актуальность темы
Как правило, радиационно-стойкие электронные компоненты устанавливаются в системах, используемых в радиоэлектронике, предназначенной для работы в условиях воздействия радиации. Это обусловливает довольно жесткие требования по безотказности элементной базы радиоэлектронной аппаратуры. Поэтому задача обеспечения радиационной стойкости интегральных микросхем и аппаратуры является исключительно актуальной. Так, например, поставлена задача увеличения гарантированного срока службы космических аппаратов до 15 лет, что особенно актуально для группировки «ГЛОНАСС». Другой важной особенностью современного этапа разработки электронной аппаратуры является все возрастающая её сложность. Разработчик в настоящее время стоит перед необходимостью разрабатывать и исследовать электронные схемы, состоящие из тысяч компонентов и электронной компонентной базы, в составе которой несколько миллионов транзисторных структур.
Многочисленные испытания интегральных микросхем свидетельствует о том, что радиационная стойкость однотипных микросхем существенно отличается не только из-за разнообразия технологии изготовления и конструктивного оформления, но и в зависимости от функционального назначения и схемотехнической реализации электронных устройств на основе данной интегральной микросхемы. Поэтому проблема повышения радиационной стойкости электронной аппаратуры не может быть решена в рамках традиционного подхода, ориентированного, в основном, на количественное накопление и систематизацию конкретных, но частных результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Естественно, что неавтоматизированные методы контроля параметров при всех их достоинствах вряд ли могут удовлетворить высоким современным требованиям. Появление на рынке программно-управляемых измерительных приборов, а также развитие вычислительной техники привели к возможности создания автоматизированных измерительных систем. Эффективность использования современных технических средств будет существенно выше при разработке методов моделирования радиационного воздействия на микроэлектронные узлы и создания автоматизированных измерительных комплексов для исследования радиационной стойкости микроэлектронных узлов. Таким образом, актуальной становится задача синтеза алгоритмов для данных методов.
Цель работы
Целью диссертационной работы являлось создание методов прогнозирования функциональной реакции аналоговой микроэлектроники на
импульсное радиационное воздействие с использованием автоматизированного макромоделирования.
Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:
1. Проведены исследования возможности создания сопряженных с автоматизированной измерительной системой макромоделей аналоговой микроэлектроники.
2. Разработана автоматизированная измерительная система, адаптированная к условиям радиационного эксперимента.
3. Разработаны методы прогнозирования функциональной реакции аналоговой микроэлектроники на импульсное радиационное воздействие с использованием автоматизированного макромоделирования.
4. Проведены экспериментальные исследования радиационного воздействия на аналоговые микросхемы.
5. Реализованы методы макромоделирования в условиях проведения радиационного эксперимента с импульсными полями ионизирующего излучения.
Методы исследования
Для решения поставленных задач использовались методы радиофизических измерений, принципы построения измерительных систем, полупроводниковая электроника, схемотехника, математическое моделирование, методы статистической радиофизики, методы экспериментального исследования при воздействии ионизирующего излучения.
Научная новизна работы
1. Предложен метод построения макромодели исследуемого объекта, который позволяет прогнозировать функциональную реакцию на импульсное радиационное воздействие.
2. Обоснованы и разработаны конфигурация автоматизированной измерительной системы для анализа аналоговых электронных схем и алгоритмы управления измерительным оборудованием в составе автоматизированной измерительной системы.
3. Синтезированы буферные устройства для наращивания мощности аппаратно-программного комплекса, адаптеры сопряжения источников питания аппаратно-программного комплекса.
4. Проведено экспериментальное исследование воздействия ионизирующего излучения на микросхемы операционных усилителей с использованием автоматизированной измерительной системы.
Положения, выносимые на защиту
1. Метод построения макромодели интегральных микросхем для прогнозирования реакции аналоговой микроэлектроники на внешнее дестабилизирующее воздействие.
2. Конфигурация автоматизированной измерительной системы, адаптированной для получения данных, необходимых при построении макромодели исследуемого объекта.
3. Алгоритм, обеспечивающий реализацию метода макромоделирования в автоматизированной системе.
4. Экспериментальные исследования применимости макромоделирования для прогнозирования радиационной реакции микросхем операционных усилителей.
Теоретическая и практическая значимость работы
1. Разработанная аппаратно-интегрированная модель передаточных функций может использоваться для анализа и синтеза радиоэлектронных систем, стойких к радиационному воздействию.
2. При ограниченных возможностях экспериментальной базы применение метода макромоделирования дает возможность прогнозировать функциональную реакцию аналоговой микроэлектроники на импульсное радиационное воздействие с большими параметрами нагружения. Полученные данные являются исходной информацией для работы по оптимизации исследуемых характеристик.
3. Применение автоматизированной измерительной системы, использующей макромодели, может стать перспективным направлением в исследовании, анализе и синтезе изделий радиоэлектронной аппаратуры.
Использование научных результатов
Полученные в диссертации результаты использованы в научно-исследовательских работах «Автоматика-Гибрид», «Измеритель», «Момент», «Комплекс» во ФГУП «ФНПЦ Научно-исследовательском институте измерительных систем им. Ю.Е. Седакова» г. Н. Новгород.
Апробация результатов работы
Результаты исследований доложены на конференции по радиофизике в ННГУ (2006 г.), на международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии - ИСТ-2008», на конференции Волжского регионального центра РАРАН «Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения» в Сарове (2009 г.), на XII международной научной конференции по проблемам физики высоких плотностей энергии «Харитоновские чтения» в Сарове (2010 г.).
Публикации
По результатам работы опубликованы 6 статей в центральных рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК; опубликованы материалы доклада в Трудах научных конференций по радиофизике в ННГУ им. Н.И. Лобачевского; опубликованы материалы в сборнике докладов конференции Волжского регионального центра РАРАН; опубликованы материалы в Трудах международной конференции «Харитоновские чтения».
Структура и объем диссертационной работы
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, включающего 110 наименований. Объем диссертации составляет 125 страниц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении излагаются состояние и актуальность предмета исследования, краткий обзор известных результатов по теме диссертации, цели и структура работы.
В первой главе рассматриваются методы макромоделирования реакции радиоэлектронных схем на внешнее воздействие; рассмотрен ряд подходов к решению задачи по построению макромодели электронных схем; разработана аппаратно-интегрированная модель передаточной функции типа «вход-выход»; предложена новая методика определения реакции облучаемых образцов радиоэлектронной аппаратуры на действие ионизирующего излучения.
Подавая на вход анализируемого устройства тестовые сигналы (время подачи не имеет значения) и, контролируя в лабораторных условиях ответную реакцию устройства (отклик), можно получить передаточную характеристику T(Jco) или T(t), которую, сворачивая в интеграл Дюамеля, или используя обратное преобразование Фурье к произведению Фурье-образа заданного сигнала с T(Jco), получают отклик системы. Удобнее работать с Фурье-преобразованиями, так как в этом случае на переходной характеристике T(Ja>) можно выявить резонансные частоты ш0 и представить эту характеристику в виде
г г ai ~12п A(j'(Ú) - ; 0 < « < (ш0 - Ü)i)
LCüq—£üjJ
T(ja)) = \a(Juí) ; (ш0 - cüí) < o) < (cü0 + (¿J (1)
AUco) p^]271 ; (co0 + ^<<0 где обозначено: co0 - резонансная частота;
új1 - частота на уровне 0,7 А(/ш0); со о — а>1- нижняя граница резонанса; cüq + ы1- верхняя граница резонанса; п - коэффициент, определяющий ослабление за
пределами полосы пропускания.
Выявление резонансов важно при сопоставлении амплитудно-временной характеристики ионизирующего излучения с передаточной характеристикой рассматриваемого устройства. Для получения T(Joi) необходимо, таким образом, провести сопоставление по каналу "вход-выход" тестового входного сигнала с выходными.
К Фурье - методу получения переходной характеристики следует предъявить ряд требований, обеспечивающих его применение при анализе сложных радиационных переходных процессов:
1. Возможность получения переходных характеристик для нелинейных устройств.
2. Фиксированная эквивалентная схема терминальной модели.
3. Представление данных в реальном времени.
4. Возможность оцифровки входной информации.
Это позволяет автоматизировать процесс получения и обработки входной информации, сочетать измеритель с ЭВМ.
Указанный подход позволяет распространить такой метод для анализа реакции механических систем на ударные нагрузки, радиоэлектронных схем на импульс электромагнитного излучения и другой класс аналогичных задач.
Пусть исследуемый объект обладает тем свойством, что при подаче на его вход сигнала x(a,t) на выходе появляется сигнал y(a,t), где а - параметр, который может принимать любое значение из заданного отрезка [al, а2]. На сигналы xk(t) и yk(t) накладывается принцип причинности: для xk(t) = 0 при t<T -Ук(0 — 0, и принцип однозначности: для xk(t) = xv(£) при — оо < t < т. Дополнительно накладывается условие реализации для всех сигналов преобразования Фурье.
Если обозначить F[cp(t)] преобразование Фурье для функции <p{t), то задача сводится к рассмотрению системы линейных уравнений вида
£E=1Hk(ja>)F[(xv(t))k] = F[yv(t)]> v=l, 2, 3, ...,n. (2)
В этой системе неизвестными являются функции Hk(ja)), относительно которых система линейна. Возведение в степени входных сигналов xv(t) делает векторы входных сигналов, их квадратов, кубов и более высоких степеней линейно-независимыми (исключение составляют частные случаи). Нахождение функций Hk(jo)) является решением поставленной задачи.
Особенности реализации оператора Ахк = иллюстрируются на
рис. 1.
Как следует из рис. 1, эквивалентная электрическая схема, представляющая требуемые преобразования "вход-выход", состоит из безынерционных функциональных преобразователей, выполняющих возведение в степень входного сигнала и линейных звеньев с передаточными функциями Hk(ja)) и сумматора. Предложенное решение не является единственным. Можно предложить и другие преобразующие нелинейные функции, сохраняющие отличие определителя от нуля.
Рис. 1. Блок-схема преобразования «вход-выход»
Для конечного числа дискретных частот внутри диапазона ft система (2) решается для каждого значения дискретной частоты. Число тактовых сигналов на каждом входе определяется степенью к модели схемы, осуществляющей преобразование. Вычисление преобразования Фурье сигналов целесообразно производить на основе программ, использующих быстрое преобразование Фурье.
По приведенной выше модели была разработана программа «Macromodel».
Программа «Macromodel» является одним из модулей основной программы управления разработанной автоматизированной измерительной системой. Такая реализация программы позволяет получать исходные данные для построения макромодели автоматизированным способом и затем сразу их обрабатывать. Программа построения модели нелинейных радиоэлектронных цепей по результатам тестовых испытаний состоит из основной процедуры modelir и 8 дополнительных процедур. В основной процедуре проводится предварительная обработка исходных данных и производится управление всем процессам построения модели обращением к соответствующим подпрограммам.
Во второй главе рассматривается разработанная структура автоматизированной измерительной системы, выбраны и обоснованы приборные интерфейсы, благодаря которым производится управления приборами; разработаны алгоритмы управления измерительными приборами; описаны основные возможности автоматизированной измерительной системы; произведено сравнение разработанной измерительной системы с измерительной системой «National Instruments».
Большое число современных автоматизированных измерительных систем, предназначенных для контроля радиоэлектронной аппаратуры, как правило, не обладают возможностью наращивания банка измерительных приборов, а, следовательно, не являются универсальными.
Предлагаемая автоматизированная измерительная система представляет собой управляющий персональный компьютер IBM PC (рис. 2), в слотах которого находятся:
- две платы адаптера канала общего пользования, предназначенные для управления как импортными, так и отечественными приборами, оборудованными внешним интерфейсом КОП;
- плата адаптера универсального контроллера сопряжения (УКС), позволяющая управлять приборами, не оборудованными внешним интерфейсом КОП, но имеющими возможность дистанционного управления.
Рис. 2. Структурная схема автоматизированной измерительной системы
В состав автоматизированной измерительной системы входит банк измерительных приборов, необходимых для контроля конкретного изделия радиоэлектронной аппаратуры, камера тепла-холода Е8РЕС 811-661, блок управляемых нагрузок и коммутатор (стенд автоматизированного контроля), предназначенный для работы, как в ручном, так и в автоматизированном режиме.
Предлагаемая архитектура системы является универсальной, то есть позволяет наращивать банк измерительных приборов. Необходимость использования двух плат адаптера КОП обусловлена различием стандартов 1ЕЕЕ-488.1 и 1ЕЕЕ-488.2. Большинство отечественных приборов обладают внешним интерфейсом КОП со стандартом 488.1.
Для примера' приведем ряд характеристик, полученных благодаря использованию автоматизированной измерительной системы при исследовании операционного усилителя 744-УД2-1:
- амплитудная характеристика (рис.3);
- частотная характеристика (рис.4);
- осциллограмма сдвига фазы выходного сигнала от входного (рис.5);
- осциллограмма выхода интегральной схемы на рабочий режим (рис.6);
- поверхность тока потребления 1потр (1*1,112) интегральной схемы (рис.7);
- поверхность напряжения шумов Иш (ЮД2) интегральной схемы (рис.8).
1нмт, В
14 12 10 8 б 4 2 0
ивых, В
/
/
У
Ubx, мВ
Рис. 3. Амплитудная характеристика
ш,в
U2, мВ
S0 t, МКС
Рис. 5. Осциллограмма сдвига фазы выходного сигнала от входного
/Л-*"
''АА
R3, Ом
R8. Ом
Рис. 7. Поверхность 1потр (R1,R2) _интегральной схемы_
0,6 0,4 0,2 о -0,2 -0,4 -0,6
40 60
fBi, кГц
Рис. 4. Частотная характеристика и, в
Рис. 6. Осциллограмма выхода интегральной схемы на рабочий режим
Рис. 8. Поверхность Uní (R1,R2) _интегральной схемы_
Автоматизированная измерительная система применялась при исследовании полевых транзисторов 2П202Е-1 (с п-каналом). На рис. 9 приведены вольтамперные характеристики (ВАХ) транзистора при исследовании на климатическое воздействие.
Как видно из приведенных примеров автоматизированная измерительная система позволяет одновременно проводить цикл исследований различных характеристик радиоэлектронных узлов в текущем режиме.
Большинство исследователей во всем мире при проведении исследований пользуются известными измерительными системами фирмы «National Instruments». К сожалению, в настоящее время стоимость одного измерительного модуля «National Instruments» сопоставима со стоимостью измерительного прибора. Характеристики измерительных приборов по сравнению с модулями «National Instruments», не хуже, а во многих случаях лучше.
По сравнению с измерительной системой «National Instruments» разработанная автоматизированная измерительная система, имея лучшие характеристики, чем модули «National Instruments», является экономически более выгодной и воспроизводимой.
В третьей главе приведены примеры использования аппаратно-интегрированной макромодели при испытаниях на радиационную стойкость; рассмотрена программа «Macromodel», разработанная для построения макромодели электронных схем и прогнозирования отклика радиоэлектронных схем на воздействие ионизирующего излучения; проведены экспериментальные исследования радиоэлектронных устройств на созданной автоматизированной измерительной системе с применением импульсного рентгеновского аппарата «Аргумент-1 ООО ».
Приведем результаты ряда экспериментов по облучению исследуемого объекта с целью получения отклика на импульсное рентгеновское облучение. В качестве примера применения разработанного метода для прогнозирования
9
радиационной реакции объекта на импульсное радиационное воздействие был проанализирован эксперимент с диодом Д226Б.
Для получения исходного набора данных произведен цикл экспериментов с различными уровнями радиационного воздействия. В результате получен набор тестовых пар сигналов «вход-выход». На рис. 10а приведены типичные графики, описывающие входное воздействие - форма импульса рентгеновского излучения и реакцию исследуемого объекта (диода Д226Б) на радиационное воздействие.
По полученным данным с помощью программы «Масготос1е1» были рассчитаны частотные характеристики передаточных функций модели.
После проведенных расчетов было произведено прогнозирование реакции диода на уровень радиационного воздействия, превышающий выбранный диапазон тестовых уровней облучения при построении макромодели. Исследуемый объект далее был испытан на данный уровень на установке «Аргумент-1000». Результаты приведены на рис.10-6. Как следует из рисунка -результаты прогнозирования практически совпадают с экспериментальной
реакцию исследуемого объекта (ИО) на это воздействие
Рассмотрены результаты применения данного подхода при построении макромодели для прогнозирования функциональной реакции на внешнее дестабилизирующее воздействие для микросхемы операционного усилителя 744УД2-1. На рис.11 приведены амплитудно-временные характеристики (АВХ), полученные на моделирующей установке (МУ) при различных уровнях Р1 воздействия импульсной радиации. Выполнено прогнозирование результата воздействия ионизирующего излучения МУ на стандартную микросхему 744УД2-1. На рис. 12 приведены осциллограммы тока потребления операционного усилителя во время воздействия импульса ионизирующего облучения. Пунктиром обозначена кривая, полученная в результате применения рассматриваемого метода прогнозирования. Все характеристики были получены с применением разработанной автоматизированной измерительной системы.
и,в
АВХ МУ, для которой производится. прогнозирование тока потребления
40 и НС
I, мА прогноз тока потреблен!
Ъ НС
Рис. 11. Амплитудно-временные характеристики моделирующей установки
Рис. 12. Радиационная реакция тока потребления 744УД2-1
Исследования с помощью автоматизированной измерительной системы облученного и необлученного образцов микроузла "усилитель возбуждения" показали, что в результате воздействия облучения возрос уровень собственных шумов усилителя, определяющий минимальный входной сигнал (рис.13, 14). Более того, в результате воздействия ионизирующего облучения происходит существенная деформация выходного сигнала (рис. 15, 16)._
1 В/дел
0.5 мс/дел
БВ/дел
0,5 мс/дел
Рис. 13. Уровень собственных
Рис. 14. Уровень собственных
Рис. 13. Уровень собственных Рис. 14. Уровень собственных шумов усилителя до облучения_шумов усилителя после облучения
5В/дег 0,58/де л 5В/дел 0,5В/дшэ
ТГ7Г. .....1 :
1, Г ! I Д: 1 П 1 1 Г-
гт.......... / \ \ } / / / '\ I / \ / |\ / \ 1 ) \
\ / \ \ / | ' 1 \ \ \ / \ \ 1 / \ 'V \ У 1
\ -(" 1 Ч \ у ч > ЧУ V--1 ■_1 —•
, , ,1. -..... ....
1 ЭМКС/Д€ л Юмкс/дел
Рис. 15. Осциллограммы входного и выходного сигналов микроузла до облучения
Рис. 16. Осциллограммы входного и выходного сигналов микроузла после облучения
По результатам, полученным при помощи автоматизированной измерительной системы, можно сделать вывод, что выходные каскады микросхемы операционного усилителя частично потеряли свою нагрузочную способность, о чем свидетельствуют осциллограммы выходного сигнала, приведенные выше. Кроме того, изменение величины сигнала после испытаний сохранилось, то есть изменение внутренней структуры радиоэлементов микроузла носят необратимый характер.
Анализ электрической схемы ОУ 744УД2-1 и большой объем информации, полученный при помощи автоматизированной измерительной системы, показал, что причиной уменьшения величины изменения сигнала может быть либо выход из строя схемы защиты ОУ от перегрузок, то есть понижение порогового тока, либо уменьшение коэффициентов усиления транзисторов в цепи отрицательной части сигнала. Это является принципиальным, если отказ схемы защиты свидетельствует о невозможности применения данных микросхем при таких уровнях облучения, то выход микросхемы из режима насыщения свидетельствует о снижении уровня нагрузоспособности оконечного каскада.
Искажение выходного сигнала отрицательной полярности, скорее всего, связано с использованием биполярных транзисторов различных типов в структуре инвертирующего и неинвертирующего каскадов микросхемы. Ионизирующее излучение изменило внутреннюю структуру полупроводника оконечного каскада ОУ, что заметно отразилось на отрицательной полуволне выходного сигнала. Оконечный каскад выполнен на п-р-п транзисторе (положительная полуволна) и на р-п-р транзисторе (отрицательная полуволна). Это указывает на то, что транзистор с р-п-р структурой менее стоек к воздействию ионизирующего излучения, чем транзистор с п-р-п структурой. Данная асимметричность подтверждена экспериментально (рис.15, 16).
На рис.17 приведены результаты измерения с использованием автоматизированной измерительной системе влияния сопротивления нагрузки каждого отдельного каскада на величину размаха отрицательной полуволны выходного сигнала.
Анализ этих экспериментальных данных доказывает, что для сохранения симметрии в изменении сигнала при данном уровне облучения сопротивление нагрузки третьего каскада должна быть не менее (5,1 - 5,6) кОм.
Для более широкого понимания процессов перераспределения токов и напряжения в изделиях микроэлектроники рассмотрено применение инфракрасной радиометрии до и после испытаний на радиационную стойкость.
Сравнение результатов ИК-измерений с использованием промышленного ИК-радиометра необлученного и облученного образцов микросхем показывает, что в результате облучения тепловыделение каждой из 3-х микросхем ОУ уменьшилось (рис.18, 19).
Рис. 17. Зависимость величины размаха отрицательной полуволны выходного сигнала от сопротивления нагрузки
Рис.18. ИК-радиограмма облученного Рис.19. ИК-радиограмма
микроузла "усилитель" необлученного микроузла "усилитель"
Исследование температуры кристаллов данных образцов ОУ по ИК-радиограммам при различной нагрузке выходного каскада представлено в виде графика на рис.20.
Рис. 20. Зависимость температуры на Рис. 21. Зависимость тока потребления
поверхности кристалла микросхемы микросхемы 744УД2-1 от нагрузки
744УД2-1 от нагрузки выходного выходного каскада каскада
Сравнение с графиком тока потребления тех же ОУ подтвердило, что ток потребления облученного образца уменьшился (рис.21). Уменьшение тока потребления связано с необратимым изменением структуры полупроводника в транзисторе выходного каскада после воздействия ионизирующего излучения. Увеличение внутреннего сопротивления р-п перехода привело к уменьшению тока потребления.
В дальнейшем, для лучшего понимания процессов перераспределения токов и напряжения в изделиях микроэлектроники необходимо проводить ИК-радиометрию до и после испытаний радиационной стойкости. Кроме того, ИК-радиометрия является объективным методом контроля качества сборки изделий, качества разварки бескорпусных компонентов радиоэлектронной аппаратуры.
Ниже приведены две основные характеристики для облученного и необлученного образца ОУ 744УД2-1:
1) зависимость коэффициента усиления напряжения от частоты (рис.22);
2) зависимость максимальной скорости нарастания выходного напряжения от напряжений питания (рис.23).
усиления напряжения от частоты скорости нарастания выходного
напряжения от напряжений питания
Из первой зависимости (рис. 22) следует, что частота единичного усиления облученного ОУ меньше на 30%, чем у необлученного; кривая коэффициента усиления облученного ОУ расположена ниже, чем у необлученного, что подтверждает сказанное выше.
Из второй зависимости (рис. 23) следует, что скорость нарастания выходного напряжения у облученного ОУ меньше на 20-30%, чем у необлученного ОУ.
В заключении приводятся основные выводы и результаты диссертационной работы.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. В рамках задачи по исследованию возможности создания макромоделей аналоговой микроэлектроники и разработке методов прогнозирования функциональной реакции аналоговой микроэлектроники на импульсное радиационное воздействие с использованием автоматизированного макромоделирования:
- Предложена и обоснована новая методика прогнозирования реакции облучаемых образцов радиоэлектронной аппаратуры на воздействие ионизирующего излучения и переходных процессов от импульсного электромагнитного излучения для случаев, когда параметры полей облучений прогнозируемой ситуации не воспроизводятся в лабораторных условиях. Методика основана на облучении исследуемых объектов тестовыми лабораторными импульсами, с формой, отличной от прогнозируемой.
- Предложена макромодель и разработано программное обеспечение «Масготос1е1» для получения характеристик аналоговой интегральной микросхемы, обеспечивающие автоматизированный процесс получения и обработки входной информации.
- На базе разработанного алгоритма предложен вариант программы «Масгото<1е1», позволяющий производить прогнозирование амплитудно-частотной (АЧХ) и фазочастотной характеристики (ФЧХ) для нелинейной схемы радиоэлектронной аппаратуры, в которой под действием ионизирующего излучения или импульсного электромагнитного излучения генерируются переходные процессы в контрольных точках. Применение аппарата линейного преобразования Фурье для описания нелинейных схем позволяет восстановить передаточную характеристику вида у = Ик акхк не только по экспериментальному набору тестовых лабораторных импульсов ионизирующего излучения или электромагнитного излучения, генерируемых на моделирующих установках, но и прогнозировать на уровень воздействия, не достижимый на моделирующей установке.
2. В рамках задачи по разработке автоматизированной измерительной системы:
- Обоснованы принцип построения и конфигурация автоматизированной измерительной системы, позволяющие проводить исследования изделий радиоэлектронной аппаратуры различных по своему функциональному назначению. Благодаря использованию универсальной архитектуры автоматизированной измерительной системы можно наращивать банк измерительных приборов без внесения изменений в конфигурацию.
- Разработаны алгоритмы управления измерительным оборудованием, которые позволили существенно упростить процедуру управления измерительным оборудованием.
- Реализованная автоматизированная измерительная система позволяет исследовать динамические характеристики радиоэлектронной аппаратуры за
короткое время при испытаниях на радиационную стойкость, что немаловажно при высокой стоимости проводимых испытаний.
- Благодаря автоматизированной измерительной системе, существенно возросла информативность результатов испытаний, повысились качество и объем данных, получаемых об исследуемом объекте.
- По сравнению с измерительной системой «National Instruments» разработанная автоматизированная измерительная система, имея характеристики лучшие, чем модули «National Instruments», является экономически более выгодной и воспроизводимой.
3. В рамках задачи по экспериментальному исследованию радиационного воздействия на аналоговые микросхемы с использованием автоматизированной измерительной системы:
- Результаты выполненной работы позволяют рекомендовать применение автоматизированной измерительной системы как базовый инструмент при исследованиях изделий радиоэлектронной аппаратуры на радиационное воздействие.
- Построенная макромодель для прогнозирования отклика электрической цепи на внешнее дестабилизирующее воздействие, использованная при работе с рентгеновским аппаратом «Аргумент-1000», позволила прогнозировать реакцию цепей на внешнее воздействие.
- Проведенные экспериментальные исследования на реализованной автоматизированной измерительной системе показали возможности прогнозирования степени увеличения собственных шумов операционного усилителя, уменьшения нагрузочной способности ОУ, уменьшения коэффициента усиления, уменьшения быстродействия облученного усилителя.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Сайчев В.П., Ефимов B.C., Осокин A.B., Лукичев А.Н. Разработка системы автоматизированного контроля радиационно-стойких изделий гибридной микроэлектроники. // Конверсия в машиностроении, 2004, №4, с.42^Ф6.
2. Сайчев В.П., Ефимов B.C., Осокин A.B., Лукичев А.Н. Некоторые вопросы проектирования автоматизированной системы контроля изделий микроэлектроники. // Конверсия в машиностроении, 2004, №4, с.46-49.
3. Сайчев В.П., Ефимов B.C., Лукичев А.Н., Стройкова A.B. Применение автоматизированного измерительного комплекса при разработке радиационно-стойких изделий гибридной микроэлектроники.// Конверсия в машиностроении, 2005, №6, с.63-66.
4. Лукичев А.Н. Исследование особенностей работы операционных усилителей 744УД2-1 в составе микроузла для датчиков физических величин. // В. кн.: Тр. 10-й научн. конф. по радиофизике, ННГУ, 2006.
5. Орлов И .Я., Ефимов B.C., Лукичев А.Н. Автоматизированная измерительная система для исследования характеристик интегральных микросхем. // Датчики и системы, 2008, №3, с.38-41.
6. Лукичев А.Н. Измерительный комплекс для контроля электронных компонентов. // Информационные системы и технологии, 2008, с.45-46
7. Киселев В.К., Ефимов B.C., Лукичёв А.Н. Автоматизированная измерительная система для исследований радиационной стойкости аналоговых интегральных микросхем// Информационно-измерительные и управляющие системы,2009, №5, с. 108-112.
8. Лукичев А.Н. Применение автоматизированной измерительной системы при исследовании операционных усилителей // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Радиофизика, 2009, №6, с. 86-89.
9. Киселев В.К., Качемцев А.Н., Лукичев А.Н. Применение метода макромоделирования для анализа реакции ЭКБ аппаратуры специального назначения на воздействие импульсных дестабилизирующих факторов // Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения, 2009, с.38-40.
10. Асмолова Н.Ф., Иванова М.М., Качемцев А.Н., Лукичев А.Н., Поспелов Я.А. Применение специализированных измерительных комплексов при исследовании тестовых изделий микроэлектроники на радиационную стойкость // Проблемы физики высоких плотностей энергии, 2010, с.38-43.
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I. МЕТОДЫ МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА РАДИОЭЛЕКТРОННУЮ АППАРАТУРУ 36
1.1 Методы макромоделирования реакции схем радиоэлектронной аппаратуры на воздействие переходных процессов от действия электромагнитного излучения ядерного взрыва и ионизирующих излучений 36
1.2 Оценка импульсной передаточной функции при воздействии ионизирующего излучения 43
1.3 Аппаратно-интегрированная модель передаточной функции типа «вход-выход» 49
1.4 Выводы 56 ГЛАВА II. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ 58
2.1 Анализ и обоснование конфигурации автоматизированной измерительной системы 58
2.2 Алгоритмы управления измерительным оборудованием 65
2.2.1 Алгоритмы управления регистрирующими измерительными приборами 66
2.2.2 Алгоритмы управления стимулирующими измерительными приборами 68
2.3 Разработка программы управления измерительным оборудованием 72
2.3.1 Программа управления измерительными приборами по каналу общего пользования 75
2.3.2 Программа управления источниками питания серии Б5-46...Б5-50 78
2.3.3 Программа управления буферным коммутирующим устройством 81
2.4 Сравнительная характеристика разработанной измерительной системы с измерительной системой «National Instruments» 83
2.5 Выводы 86 ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АНАЛОГОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ 87
3.1 Примеры применения аппаратно-интегрированной макромодели в радиационных экспериментах для прогнозирования радиационной реакции с использованием программы «Macromodel» 87
3.1.1 Построение макромодели для прогнозирования отклика электрической цепи на изменение входных сигналов S9
3.1.2 Построение макромодели для прогнозирования отклика электрической цепи на внешнее дестабилизирующее воздействие 92
3.2 Применение автоматизированной измерительной системы для исследования радиационной
стойкости изделий микроэлектроники 100
3.3 Выводы 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ИЗ
ЛИТЕРАТУРА 116
Подписано в печать 03.04.2012. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 203.
Отпечатано в Центре цифровой печати Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского 603950, г. Н. Новгород, пр. Гагарина, 23.
61 12-1/941
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского"
ах рукописи
Лукичев Алексей Николаевич
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ РЕАКЦИИ АНАЛОГОВОЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ НА РАДИАЦИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ
Специальность 01.04.03 - Радиофизика
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Научный руководитель:
доктор физико-математических наук,
старший научный сотрудник Киселев В.К.
V
Н. Новгород 2012 г.
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. МЕТОДЫ МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА РАДИОЭЛЕКТРОННУЮ АППАРАТУРУ...............................................................................................................36
1.1 Методы макромоделирования реакции схем радиоэлектронной аппаратуры на воздействие переходных процессов от действия электромагнитного излучения ядерного взрыва и ионизирующих излучений.........36
1.2 Оценка импульсной передаточной функции при воздействии ионизирующего излучения.............................................................................................43
1.3 Аппаратно-интегрированная модель передаточной функции типа «вход-выход».................................................................................................................................49
1.4. Выводык Главе I.................................................................................................56
ГЛАВА II. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ.. 58
2.1 Анализ и обоснование конфигурации автоматизированной измерительной системы...............................................................................................................................58
\ 2.2 Алгоритмы управления измерительным оборудованием...............................65
А
2.2.1. Алгоритмы управления регистрирующими измерительными приборами 66
I 2:2.2. Алгоритмы управления стимулирующими измерительными приборами. 68 \
\ 2.3. Разработка программы управления измерительным оборудованием...........72
2.3.1. Программа управления измерительными приборами по каналу Общего пользования..................................................................................................75
2.3.2.Программа управления источниками питания серии Б5-46...Б5-50.........78
\
2.3.3. Программа управления буферным коммутирующим устройством........81
¡2.4. Сравнительная характеристика разработанной измерительной системы
с измерительной системой «National Instruments»...................................................83
\
2\ 5 Выводы к Главе II..........................................................................................86
\
ч
\ »
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АНАЛОГОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ.....................87
3.1.Примеры применения аппаратно-интегрированной макромодели в радиационных экспериментах для прогнозирования радиационной реакции с использованием программы «Macromodel»..............................................................87
3.1.1. Построение макромодели для прогнозирования отклика электрической цепи на изменение входных сигналов...........................................89
3.1.2. Построение макромодели для прогнозирования отклика электрической цепи на внешнее дестабилизирующее воздействие...................92
3.2. Применение автоматизированной измерительной системы для исследования радиационной стойкости изделий микроэлектроники..................100
3.3 Выводы к Главе III......................................................................................112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................................113
ЛИТЕРАТУРА..........................................................................................................116
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПРОГРАММИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ВОЛЬТМЕТРА В7-34А...........................................................................................126
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПРОГРАММИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ..................................................................................128
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ: ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ «MACROMODEL».....................................................................129
Список сокращений:
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;
БИС - большие интегральные схемы;
БПФ - быстрое преобразование Фурье;
ВАХ - вольтамперная характеристика;
ИК - инфракрасный;
КОП - канал общего пользования;
ОУ - операционный усилитель;
ПК - персональный компьютер;
ПО - программное обеспечение;
СБИС - сверхбольшие интегральные схемы;
ФЧХ - фазо-частотная характеристика;
ЭВМ - электронно-вычислительная машина.
ВВЕДЕНИЕ
Интегральные микросхемы, широко применяемые в радиоэлектронной аппаратуре и различающейся по своему функциональному назначению, зачастую работают в условиях воздействия проникающей радиации. Такие условия возникают в случаях, когда объект находится в зоне действия источников ионизирующего излучения, например, вблизи ядерных энергетических установок, в составе аппаратуры космических аппаратов. Согласно сводным данным об ожидаемых уровнях ионизирующих излучений известно, что радиоэлектронная аппаратура может подвергаться воздействию следующих радиационных нагрузок [1]:
12 15 2
- флюенсу нейтронов (10 - 10 ) нейтрон/см и дозе гамма-квантов до 106 Р вблизи ядерных энергетических установок;
- флюенсу нейтронов (10 -10 ) нейтрон/см и гамма-квантов с экспозиционной дозой (1-Ю6) Р при мощности дозы (10п-1013) Р-с"1 от ядерного взрыва;
- при прохождении естественных и искусственных радиационных поясов Земли в течении 5-7 лет функционирования космического аппарата на геостационарной синхронной орбите - общей дозе
(5,5-104 - 2,6-105) Р
14 2
(эквивалентно интегральному потоку электронов 5-10 электрон/см , с энергией электронов более 1 МэВ).
Как правило, радиационно-стойкие электронные компоненты устанавливаются в системах, используемых в радиоэлектронике, предназначенной для работы в условиях воздействия радиации. Это обусловливает довольно жесткие требования по безотказности элементной базы радиоэлектронной аппаратуры [2]. Поэтому задача обеспечения радиационной стойкости интегральных микросхем и аппаратуры является исключительно актуальной. Так, например, поставлена задача увеличения гарантированного срока службы космических аппаратов до 15 лет, что особенно актуально для группировки «ГЛОНАСС». Другой важной
особенностью современного этапа разработки электронной аппаратуры является все возрастающая её сложность. Разработчик в настоящее время стоит перед необходимостью разрабатывать и исследовать электронные схемы, состоящие из тысяч компонентов и электронной компонентной базы, в составе которой несколько миллионов транзисторных структур. Естественно, что неавтоматизированные методы контроля параметров при всех их достоинствах вряд ли могут удовлетворить высоким современным требованиям. Появление на рынке программно-управляемых измерительных приборов [3], а также развитие вычислительной техники привели к возможности создания автоматизированных измерительных систем. Эффективность использования современных технических средств будет существенно выше при разработке методов моделирования радиационного воздействия на микроэлектронные узлы и создания автоматизированных измерительных комплексов для исследования радиационной стойкости микроэлектронных узлов. Таким образом, актуальной становится задача синтеза алгоритмов для данных методов.
В настоящее время существует множество измерительных систем, предназначенных для решения задач по проведению исследований в различных областях науки. Как правило, такие измерительные системы построены для решения узконаправленных задач и не обладают универсальностью. Построение измерительных систем, обладающих универсальностью, возможностью решения задач широкого профиля, возможностью в дальнейшем наращивания банка измерительных приборов, а, следовательно, и увеличения возможности самой измерительной системы является актуальной проблемой на сегодняшний день.
Современный уровень развития технологий и средств предоставляет широкие возможности, связанные с передачей данных на большие расстояния, созданием распределенных приложений, работающих через сеть. Подобные достижения в последнее десятилетие стали возможными благодаря интеграции компьютерных систем с сетевыми технологиями.
Настоящее время характеризуется стремительным появлением и развитием новых информационных технологий. Одной из таких новых и революционных технологий является технология виртуальных приборов, позволяющая создавать системы измерения, управления и диагностики различного назначения практически любой производительности и сложности [97]. Суть этой технологии состоит в том, что измерительная и управляющая часть приборов и систем реализуется на аппаратной основе (устройств «ввода-вывода» аналоговых и цифровых сигналов), а их функциональная часть и пользовательский интерфейс - программными способами.
Преимущество и эффективность виртуальных измерительных технологий состоит в возможности программным путем, опираясь на мощь современной компьютерной техники, создавать разнообразные приборы, измерительные системы и программно-аппаратные комплексы, легко перестраивать их к изменяющимся требованиям, уменьшить материальные затраты и время на разработку. При этом создаваемая измерительная система может быть оптимальным образом адаптирована для решения поставленных задач с учетом их особенностей.
Использование виртуальных измерительных технологий в современных автоматизированных измерительных системах является устойчивой мировой тенденцией последних лет. Об этом свидетельствует огромное количество разработок, а также множество зарубежных и отечественных публикаций, посвященных решениям задач в области автоматизации измерений, контроля и управления техническими и технологическими системами [95,97,100,102,105].
При использовании виртуальных измерительных технологий ЭВМ становится неотъемлемым компонентом автоматизированных измерительных и управляющих систем. Это дает возможность аппаратно-программного совмещения измерительных систем с
телекоммуникационными сетями и обеспечения дистанционного доступа к измерительному и управляющему оборудованию. Подобная интеграция двух
современных информационных технологий, а именно, телекоммуникационных сетевых технологий и технологии виртуальных приборов, качественно и количественно расширяет функциональные возможности систем, построенных на их основе. Позволяет связывать в единую систему большое число различных измерительных и управляющих устройств, удаленных друг от друга на большие расстояния, а также строить системы дистанционного управления различного назначения.
Весьма важным является продвижение дистанционных технологий в лабораторные практикумы и в учебный эксперимент как с целью повышения эффективности, так и снижения материальных затрат на обучение в сфере инженерного образования. При этом достигаются следующие принципиальные преимущества дистанционной учебной лаборатории: круглосуточная автоматическая работа; индивидуализация и повышение качества обучения; доступность дистанционной лаборатории из любой географической точки.
Возможность и эффективность использования системы дистанционного управления для решения тех или иных задач в значительной степени определяется ее структурой, временными задержками управляющей и измерительной информации, возникающих в телекоммуникационной сети, а также качеством процессов управления через сеть в реальном масштабе времени. Существенное значение в этом отношении имеют вероятностно-временные характеристики задержки и обусловленная ими статистическая динамика системы дистанционного управления. Анализ литературных источников [5,6] выявил отсутствие систематических данных как по построению и выбору структур дистанционных автоматизированных лабораторий, так и по экспериментальным исследованиям вероятностно-временных характеристик реальных систем дистанционного управления физическим и учебным экспериментом.
Важность развития технологии применения современных телекоммуникационных систем для их сопряжения с измерительно-
управляющими комплексами, обеспечивающими возможность дистанционного управления физическим экспериментом, определяет актуальность данной темы.
В современной науке и технике объектами моделирования преимущественно являются технические (инженерные) системы - системы созданные человеком. Бурное развитие науки и техники ведет к тому, что объект исследования непрерывно усложняется. И уже сейчас технические объекты представляются в виде сложных систем, состоящих из большого числа взаимосвязанных друг с другом компонент. Для исследования таких систем наиболее пригодным и нередко единственно возможным является современный метод компьютерного моделирования, который позволяет изучать системы без их физической реализации, исследовать критические режимы работы технических объектов, а так же поведение таких систем, функционирование которых опасно для человека или окружающей среды [98].
Постоянный рост сложности моделируемых объектов делает актуальным проблему разработки соответствующих программных комплексов, способных обеспечить расчет их моделей. Поскольку сложные инженерные объекты в общем случае описываются совокупностью моделей разной физической природы, то для их создания привлекаются ученые из различных областей науки, нередко не обладающие навыками программирования вычислительных средств. Кроме того, большое количество компонент объектов и их высокая размерность делают невозможным ручную обработку этих моделей. В этой связи не менее актуальным представляется разработка комплекса моделирования, обеспечивающего максимальную автоматизацию всех этапов вычислительного эксперимента, от разработки общих математических моделей до их программирования на параллельных системах.
Измерительную систему, основанную на персональном компьютере (ПК), можно реализовать несколькими способами [4-7]:
1. Укомплектовав ПК необходимым количеством многоцелевых плат сбора и обработки информации, перенеся обработку полученных данных на центральный процессор ПК.
2. Оснастив ПК интерфейсной платой сопряжения с сертифицированными цифровыми измерительными приборами, обладающими стандартными интерфейсами (RS-232, RS-485, канал общего пользования (КОП), général purpose interface bus (GPIB) и т.п.) и интерфейсной платой цифрового ввода-вывода [8]. В этом случае измерения будут проводиться на сертифицированных и метрологически поверенных средствах измерительной техники, а ПК будет только управлять процессом измерения, хранить и обрабатывать данные в соответствии с принятым стандартом и формировать протокол результатов измерений.
Оба описанных способа построения автоматизированной измерительной системы имеют как положительные, так и отрицательные аспекты. К достоинствам первого варианта можно отнести низкую стоимость готовой системы контроля, по сравнению с известными аналогами, которая складывается из стоимости ПК, плат сбора данных и разработки программного обеспечения (ПО). Недостатком данной системы является отсутствие метрологического обеспечения на платы сбора данных и отсутствие их регистрации в Государственном Реестре средств измерительной техники [9]. Это делает невозможным применение подобных систем при контроле параметров радиационно-стойких изделий электронной техники и приборов специального назначения.
Выходом из такого положения служит использование в составе автоматизированной измерительной системы измерительных приборов, разрешенных к применению Государственным Реестром средств измерительной техники, объединенных в общую систему под управлением ПК, через платы, реализующие стандартные интерфейсы сопряжения со средствами измерительной техники (RS-232, RS-485, КОП, GPIB) [10, 11]. В этом случае измерения будут проводиться приборами, прошедшими
метрологическую поверку, а результат измерения будет фиксироваться ПК в протоколе измерения. Также на ПК будут возложены функции управления процессом измерения, путем формирования измерительной схемы и подключения соответствующих стимулирующих сигналов.
Автоматизированная измерительная система позволяет устанавливать необходимые режимы работы приборов и проводить измерения до, в процессе и после воздействия в течение единиц секунд, что немаловажно при прогнозировании стойкости изделий микроэлектроники.
Наряду с решением основной задачи проектирования — создания аппаратуры, способной выполнять необходимые функции, — уже на начальных этапах проектирования необходимо предвидеть возможность появления нарушений работоспособности из-за действия внешних воздействующих факторов и предусматривать в конструкции аппаратуры специальные меры по предотвращению вредных последствии воздействия внешней среды [1].
Одной из целей, достигаемых при проектировании, являе
