CC BY
58
УДК 621.382
УСТРОЙСТВО контроля стабилитронов
© 2012 С. В. Тюлевин, И. Н. Козлова, Г. П. Шопин, А. И. Архипов
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет)
В статье описано устройство контроля, позволяющее производить отбраковку двуханодных стабилитронов. Предлагаемое устройство имеет высокую точность и достоверность контроля. Устройство позволяет задавать различные скорости изменения выходного тока двухполярного генератора пилообразного тока.
Контроль качества, отбраковка, устройство, двуханодный стабилитрон.
Контроль качества выпускаемой электронной промышленностью эле-ментой базы является актуальной задачей, которая возникает при производстве радиоэлектронной аппаратуры [1 - 3]. Особую остроту вызывает процесс контроля качества стабилитронов. Известные устройства контроля полупроводниковых стабилитронов имеет низкую точность, что снижает эффективность и достоверность отбраковки некачественных образцов.
Цель данной работы - повышение точности и достоверности контроля и отбраковки двуханодных стабилитронов. Для повышения точности и достоверности контроля и отбраковки стабилитронов было разработано устройство, блок-схема которого приведена на рис. 1.
Устройство содержит элемент И1, двухпороговый компаратор 2, первый источник опорного напряжения 3, двух-полярный генератор пилообразного тока
4, испытуемый двуханодный стабилитрон
5, второй источник опорного напряжения
6, первый блок выделения абсолютного значения напряжения 7, компаратор 8, третий источник опорного напряжения 9, сглаживающий фильтр 10, второй блок выделения абсолютного значения напряжения 11 и дифференцирующее устройство 12.
Устройство работает следующим образом. Генератор пилообразного тока 4 (на основе последовательно соединенных
генератора прямоугольных импульсов, элемента И и счетчика, а также ЦАП, источника тока, сумматора тока и усилителя тока) формирует двухполярный пилообразный сигнал, который поступает на первый анод испытуемого двуханод-ного стабилитрона 5. Его второй анод подключен к земле.
I - I Г'....1Т| >
I
О - йрз*
Л1
1 1
С П1
12
10
Рис. 1. Блок - схема устройства для отбраковки двуханодных стабилитронов
Первоначально генератор тока 4 формирует во времени отрицательный ток, начиная с заданного значения 1макс, линейно убывающий по модулю (рис. 2).
Рис. 2. Временная диаграмма работы двухполярного генератора пилообразного тока
I , 1
Г1.ЧАКС /1 I
Г * М. 11КН 1 ■ 1 1 <—■: ^
I Г 1 / 1 1 II V || 0 £
Рис. 3. Вольт - амперная характеристика двуханодного стабилитрона
В этом случае первый стабилитрон двуханодного стабилитрона 5 работает как стабилитрон на обратном участке, а второй - как диод на прямом участке ВАХ. При таком изменении тока, текущего через двуханодный стабилитрон 5, его рабочая точка (рис. 3) будет «двигаться» от максимального Тст.макс до минимального Гст.мт тока стабилизации ВАХ, образованной сложением указанных характеристик первого и второго стабилитронов. При этом на стабилитроне 5 будет поддерживаться практически постоянное (отрицательное) напряжение стабилизации и ст.
В дальнейшем уменьшение тока от Т ст.мин до нуля приведет к срыву режима стабилизации стабилитрона 5 и уменьшению напряжения на нем до нуля (рис. 4, а). Затем генератор тока 4 формирует во времени положительный, начиная с нуля, линейно возрастающий ток (рис. 2), который по достижению определенного уровня приводит к возникновению режима стабилизации стабилитрона 5. В этом случае второй стабилитрон двуханодного стабилитрона 5 работает как стабилитрон на обратном участке, а первый - как диод на прямом участке ВАХ. При таком изменении тока, текущего через двуханодный стабилитрон 5, его рабочая
точка (рис. 3) будет «двигаться» от минимального (Т+стмин) до максимального (Т+ст.макс) тока стабилизации ВАХ, образованной сложением указанных характеристик первого и второго стабилитронов. При этом на стабилитроне 5 будет поддерживаться практически постоянное (положительное) напряжение стабилизации (Ц~ст). Следует отметить, что
и Тст.мин и Тст.мин , Т-ст.макс и Т ст.макс-, а
также и-ст и и+ст у исправных двух-анодных стабилитронов соответственно практически одинаковы и отличаются во втором - третьем знаке после запятой.
Таким образом, в режиме стабилизации двуханодного стабилитрона 5 на нем, в зависимости от направления входного тока, формируется положительное (и+ст) или отрицательное (ист) напряжение стабилизации (рис. 4, а). Первый блок выделения абсолютного значения напряжения 7, сохраняя численное значение, приводит его на своем выходе к одному (положительному) знаку (рис. 4, б). Для того, чтобы ток с выхода генератора 4 практически полностью поступал на двуханодный стабилитрон 5, необходимо обеспечить большое входное сопротивление первого блока выделения абсолютного значения напряжения 7.
Рис. 4. Эпюры, поясняющие принцип работы устройства для отбраковки двуханодных стабилитронов: а - эпюры напряжения на двуханодном стабилитроне, б - эпюры напряжения на выходе первого блока выделения абсолютного значения напряжения, в - эпюры напряжения на выходе сглаживающего фильтра
Сглаживающий фильтр 10 устраняет скачки напряжения, вызванные срывом режима стабилизации при смене полярности выходного тока двух-полярного генератора пилообразного тока 4 как при линейном, так и при скачкообразном изменении тока (рис. 4, в). Напряжение с выхода сглаживающего фильтра 10 поступает на сигнальный вход С двухпорогового компаратора 2 и вход дифференцирующего устройства 12.
В силу отличий одного двух-анодного стабилитрона от другого, зафиксированное напряжение стабилизации (ист) будет иметь некоторый разброс. Нижняя граница области допустимых значений задается выходным напряжением первого источника опорного напряжения 3, верхняя -выходным напряжением второго источника опорного напряжения 6. Эти напряжения поступают соответственно на первый П1 и второй П2 пороговые входы двухпорогового компаратора 2.
Если напряжение стабилизации лежит в заданном поле допуска, то на выходе двухпорогового компаратора 2 формируется логическая «1», в противном случае - логический «0».
Наличие логической «1» на выходе двухпорогового компаратора 2 позволяет говорить об исправности испытуемого двуханодного стабилитрона 5, а наличие логического «0» - о его дефектном состоянии по критерию нормы напряжения стабилизации.
На выходе дифференцирующего устройства 12 формируется напряжение, пропорциональное первой производной по времени выходного напряжения сглаживающего фильтра 10, которое несет информацию об изменении напряжения стабилизации (&ист) на ВАХ (рис. 4, в).
Так как при смене полярности (направления) тока генератора 4 от минуса к плюсу имеет место переход от спада к росту напряжения стабилизации (рис. 4, в), будет меняться знак первой
производной. При этом выходное напряжение дифференцирующего устройства 12 изменит свою полярность. Второй блок выделения абсолютного значения напряжения 11, сохраняя численное значение, приводит его на своем выходе к одному (положительному) знаку. Компаратор 8 сравнивает выходные напряжения второго блока выделения абсолютного значения напряжения 11 и третьего источника опорного напряжения 9. Последнее пропорционально численному значению аналогичной производной заведомо качественного двуханодного стабилитрона.
Если выходное напряжение второго блока выделения абсолютного значения напряжения 11 не превышает выходного напряжения третьего источника опорного напряжения 9, на выходе компаратора 8 формируется логическая «1», в противном случае - логический «0».
Наличие логической «1» на выходе компаратора 8 позволяет говорить об исправности испытуемого двуханодного стабилитрона 5, а наличие логического «0» - о его дефектном состоянии по критерию нормы изменения напряжения стабилизации (Аист).
Таким образом, наличие логической «1» на выходе элемента И1 позволяет говорить об исправности испытуемого двуханодного стабилитрона 5, а наличие логического «0» - о его дефектном состоянии одновременно по двум критериям нормы напряжения стабилизации (ист) и нормы изменения напряжения стабилизации (Аист ).
Преимуществами устройства по сравнению с прототипом являются повышенные точность и достоверность,
которые достигаются путем проведения отбраковки каждого из стабилитронов, входящих в двуханодный стабилитрон, как по напряжению стабилизации, так и по его изменению.
Кроме того, устройство позволяет проводить динамическую отбраковку двуханодных стабилитронов, задавая различные скорости изменения выходного тока двухполярного генератора пилообразного тока 4.
Библиографический список
1. Архипов, А.В. Электрофизическая диагностика микросхем серии 765 [Текст]/ А.В. Архипов, М.Н. Пиганов, С.В. Тюлевин, А.И. Архипов // Тезисы докл. XIX ВНТК по неразрушающему контролю и технической диагностике, Самара, СГАУ, 6 - 8 сентября 2011г. -М.: Изд. дом "Спектр", 2011. - С.448-450.
2. Бараненко, Р.В. Технические аспекты проектирования многоканального устройства для контроля параметров полупроводниковых приборов [Текст]/Р.В. Бараненко // Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и на транспорте: матер. междун. н. пр. конф. -Украина, Одесса, 2012. -Т.5. - Вып.2. - С.54-56.
3. Пиганов, М.Н. Пат. 2445640. Российская Федерация, МПК 001Я 31/26. Устройство для отбраковки двуханодных стабили-тронов [Текст]/ М.Н. Пиганов, Г.П. Шопин, С.В. Тюлевин, И.Н. Козлова; заявитель и патентообладатель: Самарский государственный аэрокосмический университет. - № 2010140421/28; заявл. 01.10.2010, опубл. 20.03.012. Бюлл. №8. -8 с.
CONTROL DEVICE ZENER DIODE
© 2012 S. V. Tyulevin, I. N. Kozlova, G. P. Shopin, A. I. Arkhipov
Samara State Aerospace University named after academician Korolyov (National Research University)
The article describes a device control, allowing to make culling dual-anode diodes. The proposed device has a high accuracy and reliability of the control. The device allows to set different rates of change of the output voltage bipolar voltage ramp generator.
Quality control, culling, device, dual-anode stabilitron.
Тюлевин Сергей Викторович, кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и производства радиоэлектронных средств, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail: [email protected]. Область научных интересов: надёжность и качество космических радиоэлектронных средств.
Козлова Ирина Николаевна, аспирант, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail: [email protected]. Область научных интересов: испытания электронных узлов космической аппаратуры.
Шопин Генадий Павлович, кандидат технических наук, доцент кафедры электронных систем и устройств, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail: [email protected]. Область научных интересов: моделирование процессов в РЭС.
Архипов Александр Иванович, аспирант, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет). E-mail: [email protected]. Область научных интересов: испытания электронных узлов космической аппаратуры.
Tyulevin Sergei Viktorovich, canditate of technical sciences, assistant professor of design and production radio-electronic means, Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolyov (National Research University). E-mail: [email protected]. Area of scientific: quality and reliability of space-based radioelectronic means.
Kozlova Irina Nikolaevna, post-graduate student, Samara State Aerospace University named after academician Korolyov (national research universities). E-mail: [email protected]. Area of scientific: the testing of electronic components of spacecraft.
Shopin Gennady Pavlovich, assistant professor of electronic systems and devices, Samara State Aerospace University named after academician Korolyov (National Research University). Email: [email protected]. Area of scientific: modeling of processes in the RES.
Arkhipov Alexander Ivanovich, post-graduate student, Samara State Aerospace University named after academician Korolyov (national research universities). E-mail: [email protected]. Area of scientific: the testing of electronic components of spacecraft.
