CC BY
53
Радиофизика
Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2009, № 6 (1), с. 86-89
УДК 621.3.049.77:681.5
ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
© 2009 г. А.Н. Лукичёв
Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского thunderguard@rambler.ru
Поступила вредаицию 01.07.2009
Рассматриваются результаты применения автоматизированной измерительной системы для исследований воздействия ионизирующего излучения на операционные усилители при испытании на радиационную стойкость. Использование системы позволяет получить функциональную и параметрическую реакцию аналоговых микроэлектронных схем на внешнее дестабилизирующее воздействие.
Ключевые слова: автоматизированная измерительная система, операционный усилитель, внешнее дестабилизирующее воздействие, ионизирующее излучение.
В настоящее время существует множество автоматизированных измерительных систем (АИС), предназначенных для контроля различных характеристик радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Как правило, такие системы не обладают возможностью наращивания банка измерительных приборов, а следовательно, не являются универсальными.
Предлагаемая автоматизированная измерительная система [1] представляет собой управляющий персональный компьютер (ПК) 1ВМ РС (рис. 1), в слотах которого находятся:
- две платы адаптера канала общего пользования (КОП), 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.
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 [2]. Большинство отечественных приборов обладают внешним интерфейсом КОП со стандартом 488.1. Многие импортные приборы используют интерфейс GPIB 1ЕЕЕ-488.2. По сравнению со стандартом 488.1, спецификация 488.2 требует серьезной поддержки встроенного программного обеспечения приборов, а в некоторых случаях расширения аппаратной части. Программирование становится существенно проще, поскольку приборы под-
держивают стандартный набор команд и запросов предопределенным способом, используя стандартный протокол обмена сообщениями и форматы данных. Протокол обмена сообщениями является базой для стандарта SCPI языка управлениями приборами. Стандарт 488.2 определяет минимальный набор возможностей интерфейса 488.1 для приборов.
Предлагаемая АИС позволяет проводить исследование различных по своему функциональному назначению изделий РЭА.
Рассмотрим результаты применения АИС для исследования стойкости операционного усилителя (ОУ) 744УД2-1 бКО.347.063 ТУ к внешнему дестабилизирующему воздействию.
В работе [3] был проведен сравнительный анализ результатов воздействия нейтронного облучения на ОУ 744УД2-1. Затем были проведены повторные испытания микросхем на стойкость к воздействию флюенса нейтронов в 2 раза выше по сравнению с предыдущими испытаниями.
Были сняты амплитудная характеристика (рис. 2) и зависимость коэффициента усиления напряжения от частоты (рис. 3) образцов ОУ до и после воздействия ионизирующего излучения (ИИ). Коэффициент усиления облучённого образца более чем в два раза уменьшился по сравнению с необ-лучённым образцом. Анализ частотной характеристики показал, что частота единичного усиления облучённого ОУ уменьшилась в 3 раза по сравнению с необлучённым образцом.
По результатам, полученным при помощи АИС, можно сделать вывод, что выходные каскады операционного усилителя частично потеряли свою нагрузочную способность, о чем свидетельствуют осциллограммы выходного сигнала (рис. 4).
!Advantech (Адаптер I КОП !■ У КС
Устройство
ввода-вывода
Управляющая
ЭВМ
Ethernet
А д аптер КОП
Кросс -стенд
Б5-47 Б5-47 |— Т08-2014
Г4-218------
ЬеСгоу -----
137-54/2 43-64
С9-28 Г6-36 ГЗ-122
I*.!
У стройство I ввода-вывода 1
ЭВМ
сбора, обработки ддиных І Принтер
Измерительный блок
Рис. 1. Структурная схема автоматизированной измерительной системы
Рис. 2. Амплитудная характеристика ОУ 744УД2-1 до и после облучения
ивых, В
Рис. 3. Зависимость коэффициента усиления напряжения ОУ 744УД2-1 от частоты до и после облучения ^ед о -частота единичного усиления облученного образца операционного усилителя, fед н - частота единичного усиления необлученного образца операционного усилителя)
Рис. 4. Осциллограммы выходного сигнала ОУ 744УД2-1 до и после воздействия ИИ
Рис. 5. Зависимость величины размаха отрицательной полуволны выходного сигнала ОУ 744УД2-1 от нагрузки до и после облучения
Рис. 6. Зависимость максимальной скорости нарастания выходного напряжения от напряжений питания для ОУ 744УД2-1 до и после облучения
На рис. 5 приведены результаты измерения с использованием АИС влияния величины сопротивления нагрузки ОУ на величину размаха отрицательной полуволны выходного сигнала. По сравнению с предыдущими результатами испытаний сохранения симметрии в изменении сигнала при данном уровне облучения достигнуть не удается ни при каких значениях сопротивления нагрузки.
Также была получена зависимость максимальной скорости нарастания выходного напряжения от напряжений питания (рис. 6). Из полученной зависимости следует, что скорость нарастания выходного напряжения у облучённого ОУ меньше на 30-35%, чем у необлучён-ного.
По результатам опытной эксплуатации АИС можно сделать следующие выводы.
1. Предлагаемая измерительная система позволяет:
- исследовать динамические характеристики РЭА;
- получать результаты измерений в реальном масштабе времени;
- проводить исследования РЭА за более короткое время.
2. Применение АИС с гибкой архитектурой для измерения электрических параметров цифровых и аналоговых сигналов изделий РЭА позволит прогнозировать функциональную и параметрическую реакцию электронных компонентов на внешнее дестабилизирующее воздействие. Полученные данные могут быть использованы в качестве исходной информации для работы по оптимизации исследуемых характеристик.
АИС может быть использована также для создания радиоэлектронных устройств (усилители, генераторы, автогенераторы и др.) с заданными параметрами. Таким образом, реализуется возможность создания радиотехнического устройства, устойчивого к воздействию внешних дестабилизирующих факторов (температуры, ионизирующего излучения, факторов космического пространства и др.).
Списои литературы
1. Орлов И.Я., Ефимов В.С., Лукичёв А.Н. // Датчики и системы. 2008. № 3. С. 38-41.
2. Баженов А. // Мир компьютерной автоматизации. 2000. № 1. С. 48-60.
3. Киселев В.К., Ефимов В.С., Лукичёв А.Н. // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2009. № 5. С. 108-112.
APPLICATION OF AN AUTOMATED MEASURING SYSTEM TO THE STUDY OF OPERATING AMPLIFIERS
A.N. Lukichev
The results are considered of the application of an automated measuring system to the study of the ionizing radiation action on operating amplifiers when performing their radiation resistance testing. The system makes it possible to measure the functional and parametrical reaction of analog microelectronic circuits to an external destabilizing action.
Keywords: automated measuring system, operating amplifier, external destabilizing action, ionizing radiation
