Методика поверки «ГСИ.СИСТЕМА КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ БИС И ИМС ТЕСТЕР «FORMULA-2K»» (ФРМИ 2.653.020 МП)

.Храменков

2001 г.

СИСТЕМА КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

БИС И ИМС ТЕСТЕР «FORMULA-2K»

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

ФРМИ 2.653.020 МП

Мытищи 2001 г.

Введение

• 1. Операции поверки

• 2. Средства поверки

• 3. Требования к квалификации поверителей

• 4. Требования безопасности

• 5. Условия поверки и подготовка к ней

• 6. Проведение поверки

  • 6.1.  Внешний осмотр

  • 6.2.  Опробование

  • 6.3.  Определение метрологических характеристик

• 7. Обработка результатов измерений

• 8. Оформление результатов поверки

Приложение 1. Перечень основных и вспомогательных средств поверки

Приложение 2. Перечень программных средств поверки

Настоящая инструкция устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок Тестера БИС FORMULA-F2K ФРМИ 2.653.020 и его модификаций:2КН,ЬСВ,СЬК.

Периодичность поверки устанавливается один раз в три месяца.

При положительных результатах по двум следующим друг за другом поверкам рекомендуется периодичность поверки установить один раз в шесть месяцев.

Внимание!

Соответствие метрологических характеристик тестера характеристикам, указанным в ФРМИ 2.653.020 ПС гарантируется только при использовании зарегистрированной копии программных средств.

• 1.1. Перечень операций, проводимых при первичной и периодической поверке Тестера, приведен в табл.1.

  Порядок и состав испытаний

Табл.1

* Проверяется при наличии автоматической поверки

• 1.2. При получении отрицательных результатов поверки допускается провести автоматическую калибровку тестера и его повторную поверку.

• 2.1.При проведении поверки должны применяться образцовые и вспомогательные средства поверки, перечисленные в приложении 1. Перечень программных средств, необходимых для проведения поверки, приведен в приложении 2.

2.2.Образцовые и вспомогательные средства поверки обеспечивает потребитель.

• 2.3. Допускается применять другие образцовые и вспомогательные средства поверки, параметры которых не хуже, указанных в приложении 1. В качестве образцового средства поверки допускается использовать hp4145a (измеритель параметров полупроводников).

• 2.4. Проведение поверки допускается проводить в автоматическом или ручном режиме. Рекомендуется автоматический режим.

• 3.1 Персонал, проводящий поверку, должен пройти обучение работе на персональном компьютере и иметь соответствующее удостоверение, а также иметь опыт программирования в среде DELPHI Желательны твердые знания английского и русского языков в объеме средней школы.

• 3.2 До проведения поверки необходимо ознакомиться со следующими документами:

• -  ФРМИ 2.653.020 ПС,

• -  ФРМИ 2.653.020 РЭ,

• -  ФРМИ 2.653.020 ДО.

• 4.1 Во время подготовки и проведения поверки соблюдать требования, перечисленные в разделе «Указание мер безопасности» Руководства по эксплуатации ФРМИ 2.653.020 РЭ, а также общие инструкции по технике безопасности, установленные на предприятии.

• 4.2 Заземлить поверяемый Тестер и средства поверки.

• 5.1 При проведении поверки должны соблюдаться нормальные климатические условия, перечисленные в разделе «Эксплуатационные ограничения» Руководства по эксплуатации ФРМИ 2.653.020 РЭ.

• 5.2 Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

• 5.2.1 подготовить вспомогательные устройства (кабели, нагрузки и т.п.);

• 5.2.2 включить тестер;

• 5.2.3 загрузить оболочку программы ControlF 2000;

• 5.2.4 выдержать Тестер и средства поверки во включенном состоянии в течение 30 минут;

• 5.2.5 открыть окно Калибровка в меню Система Параметры 2;

• 5.2.6 произвести запуск программ калибровки указанных устройств;

• 5.2.7 подготовку вольтметра В1-28 и частотомера 43-64 выполнить согласно инструкции по эксплуатации приборов.

Внешний осмотр тестера производят в отключенном от сети и других измерительньгх приборов состоянии.

При проведении внешнего осмотра должно быть установлено следующее:

• 6.1.1. тестер должен быть укомплектован в соответствии с разделом

3 ФРМИ 2.653.020 РЭ;

• 6.1.2. тестер не должен иметь механических повреждений кожухов, крышек, лицевых панелей, соединительных кабелей, контактирующих устройств;

• 6.1.3. должна быть обеспечена четкая фиксация переключателей, соединительных кабелей, контактирующих устройств.

• 6.2.4. Для проверки обмена с зондовой установкой через порт HANDLER следует:

• 6.2.4.1. собрать схему в соответствии с рис.2;

• 6.2.4.2 запустить про грамму Поверка 10;

• 6.2.4.3 убедиться в выполнении требований, получив результат «годен».

  

  Рис.2. Проверка обмена информации с зондовой установкой

• 6.2.5. Проверку конфигурации управляющей ЭВМ проводить с помощью программы msd.exe, входящей в состав операционной системы MS-DOS. Допускается использование других программ, дающих информацию о конфигурации ЭВМ.

• 6.2.6. Проверку считывания конфигурации тестера производить следующим образом:

• 6.2.6.1 открыть окно система в меню справка;

• 6.2.6.2 считать с экрана информацию о конфигурации.

Информация о зав. номере, годе выпуска составе и типе тестера на экране должна соответствовать документации.

• 6.2.7 Проверку интерфейса IEEE-488-производить следующим образом:

• 6.2.7.1 собрать по схему рис. 3;

• 6.2.7.2 запустить программу Поверка 11;

• 6.2.7.3 убедиться в выполнении требований, получив результат «годен».

  
  

  Рис. 3. Проверка интерфейса IEEE-488

  

• 6.2.8 Проверку задания частоты синусоидального генератора производить следующим образом:

• 6.2.8.1 собрать по схему рис. 4;

• 6.2.8.2 установить период счёта частотомера 10^Л5мкс;

• 6.2.8.3 запустить программу Поверка 12;

• 6.2.8.4 последовательно установить и считать с частотомера 43-64 частоты

0,1; 1, 5, 10 МГц.

Убедиться в выдаче требуемых частот.

сч

W2A    W2B

СОАХ1   СОАХ1

СХ|              сц

DGND

FREAQ

DHR_44M

Рис. 4. Проверка задания частоты синусоидального генератора

• 6.3.1 Проверку по пунктам 1...9 проводить следующим образом:

• 6.3.1.1. подсоединить образцовый измерительный прибор к тестеру в соответствии с рис. 5;

• 6.3.1.2. при автоматическом режиме поверки, в зависимости от вида поверки, запустить программу Поверка 1.

Убедиться в выполнении заявленных характеристик по получении итогового сообщения программы "Годен". При ручном режиме поверки запустить программу Поверка 1р и убедиться в выполнении технических требований по получении итогового сообщения программы "Годен". При каждой остановке программы необходимо с клавиатуры компьютера (в формате с плавающей точкой) ввести измеренное образцовым прибором значение. Напряжения задаются в вольтах, токи источников питания - в миллиамперах, токи измерителя - в микроамперах.

Рис. 5. Подключение образцового измерительного прибора к тестеру

• 6.3.2 Определение метрологических характеристик тестера по пунктам

10,11,12 проводить следующим образом:

• 6.3.2.1. подсоединить образцовый измерительный прибор к тестеру в соответствии с рис.6;

• 6.3.2.2. при автоматическом режиме поверки, в зависимости от вида поверки, запустить программу Поверка 4 (для пункта 10); Поверка 5 (для пункта 11); Поверка 6 (для пункта 12) соответственно.

Убедиться в выполнении заявленных характеристик при получении итогового сообщения программы "Годен". При ручном режиме поверки запустить программу Поверка 4р (для пункта 10); Поверка 5р (для пункта 11); Поверка 6р (для пункта 12) соответственно.

При каждой остановке программы необходимо с клавиатуры компьютера (в формате с плавающей точкой) ввести измеренное образцовым прибором значение.

Рис.6. Подключение образцового измерительного прибора к тестеру.

• 6.3.3. Проверку погрешности воспроизведения уровней драйверов и порогов компараторов проводить следующим образом:

• 6.3.3.1 запустить программу Поверка 7;

• 6.3.3.2 убедиться в выполнении требований, получив результат «годен».

• 6.3.4 Проверку точности задания частоты ФК производить следующим образом:

• 6.3.4.1 собрать по схему рис. 7;

• 6.3.4.2 установить период счёта частотомера;

• 6.3.4.3 запустить программу Поверка 8;

• 6.3.4.4 последовательно установить на экране тестера и считать с частотомера 43-64 частоты 20;2,53; 1,56; 1,212;0,781 ;0,615;0,39;0,310;0,195;0,0973МГц. Убедиться в выдаче требуемых частот , получив результат годен .

  

  W2A

  СОАХ1

  W2B СОАХ1 — 1

  W1A

  СОАХ1 1 ~

  DGND

  DGND

  

  СОАХ1 зп

  -

  : >—~13    ГО

  1

  DHR_44F

  ■ —26

Рис. 7. Проверка задания частоты ФК

• 7.1. Обработка результатов измерений производится автоматически.

• 7.2. Пределы допустимых значений погрешностей и их составляющих в программах установлены согласно ФРМИ 2.653.020 ПС.

• 7.3. Проверка погрешности задания напряжения источниками питания, измерителем статических параметров ,блоком формирования напряжения произвольной формы, блоком формирования опорного напряжения проводится методом прямого измерения, для чего:

  • 7.3.1. Выходное напряжение измеряется образцовым прибором;.

  • 7.3.2. Предел допустимого значения погрешности задания напряжения рассчитывается по формуле:

Vstoc: = ABS (Vset * SetVGainErrVCC) + SetVZeroErrVCC, где:

Vstoc - вычисленное предельное отклонение,

Vset - заданное напряжение,

SetVGainErrVCC - мультипликативная составляющая погрешности, SetVZeroErrVCC - аддитивная составляющая погрешности.

В случае, если погрешность превышает допуск, программа печатает признак “брак”.

• 7.3.3. Для проверки соответствия составляющих погрешности экспериментально определенная характеристика преобразования источников лианеризуется методом линейной регрессии, для чего после каждого измерения накапливаются суммы X, XX, Y, XY, где:

X - заданное напряжение,

XX - квадрат заданного напряжения,

• Y - измеренное напряжение,

XY - произведение заданного и измеренного напряжений.

После проведения всех измерений для каждого источника вычисляются коэффициенты линейной регрессии (Y: = А * х + В) по формуле:

А: = (X * Y - n * XY) / (X² - п * XX),

В: = (У-А * Х)/п, где:

А, В - вычисленные значения коэффициентов линейной регрессии, п - число измерений.

• 7.3.4. вычисленные мультипликативная и аддитивная составляющие погрешности также сравниваются с допусками и в случае превышения допуска программа печатает признак “брак”.

• 7.4. Проверка ограничения тока источниками питания проводится методом прямого измерения, для чего:

  • 7.4.1. выходной ток измеряется образцовым прибором;

  • 7.4.2. Предел допустимого значения погрешности тока ограничения рассчитывается по формуле:

Istoc: = ABS (IlimVCC * LimIGainErrVCC) + LimIZeroErrVCC, где:

Istoc - вычисленное предельное отклонение,

IlimVCC - заданный ток ограничения,

LimIVGainErrVCC - мультипликативная составляющая погрешности, LimIVZeroErrVCC - аддитивная составляющая погрешности.

В случае, если погрешность превышает допуск, программа печатает признак “брак”.

• 7.4.3. Статистическая обработка проводится аналогично п.п. 7.3.3..7.3.4, где: X - заданный ток,

XX - квадрат заданного тока,

• Y - измеренный ток,

XY - произведение заданного и измеренного токов.

• 7.5. Проверка погрешности измерения тока источниками питания

проводится методом прямого измерения, для чего:

• 7.5.1. ток измеряется тестером;

• 7.5.2. Предел допустимого значения погрешности измерения тока рассчитывается по формуле:

Istoc: = ABS (ImeasVCC * MeasIGainErrVCC) + MeasIZeroErrVCC, где: Istoc - вычисленное предельное отклонение,

ImeasVCC - заданный образцовым источником ток,

MeasIVGainErrVCC - мультипликативная составляющая погрешности, MeasIVZeroErrVCC - аддитивная составляющая погрешности.

В случае превышения допуска программа печатает признак “брак”.

• 7.5.3. Статистическая обработка проводится аналогично п.п. 7.3.3..7.3.4, где:

X - заданный образцовым источником ток,

XX - квадрат заданного тока,

• Y - измеренный тестером ток,

XY - произведение заданного и измеренного токов.

XY - произведение заданного и измеренного токов.

7.9*. Проверка параметров задания сигналов (п. 2.1.8) в части длительности фронта и среза, проводится с параметрами:

период 300 нс.,

длительность импульса 150 нс., высокий уровень 3 В, низкий уровень минус 1 В.

*-для тестера F2K-LCD проверка не производится

7.10*. Проверка параметров задания сигналов (п. 2.1.8) в частях диапазонов напряжений, погрешности и дискретности, а также п. 2.1.10 в части уровней драйверов проводится методом прямого измерения, для чего:

• 7.10.1. драйвер устанавливается в состояние высокого уровня;

• 7.10.2. основными ЦАПами тестера программируется напряжение высокого уровня:

минус2;0;+1,5;+6В.-для тестераР2К

минус4; 0; +3 В для тестера F2KH

0; 1; 5; +7 В для тестера F2K-CLK

• 7.10.3. Производится коммутация высокого уровня на дополнительные ЦАПы (для тестеров F2KhF2KH). Программируется напряжение высокого уровня 0 В.

• 7.10.4. Напряжение в каждой точке измеряется измерителем тестера с усреднением за 10 отсчетов.

• 7.10.5. Предельное отклонение напряжения рассчитывается по формуле: VstocDR: = ABS (VsetDR * GainErrDR) + ZeroErrDR, где:

VstocDR - вычисленное предельное отклонение,

VsetDR - заданное напряжение,

GainErrDR - мультипликативная составляющая погрешности, ZeroErrDR - аддитивная составляющая погрешности.

В случае превышения допуска программа печатает признак “брак”.

• 7.10.6. Статистическая обработка проводится аналогично п.п.7.3.3..7.3.4, где: X - заданное напряжение,

XX - квадрат заданного напряжения,

Y - измеренное тестером напряжение,

XY - произведение заданного и измеренного напряжений;

• 7.10.7. драйвер устанавливается в состояние низкого уровня.

• 7.10.8. Производятся измерения, аналогично п.п. 7.10.2. ..7.10.6 для напряжений из массива:

минус5; минус 1,5; 0; +3 В для тестера F2K;

минус 10; минусб; 0; +6 В для тестера F2KH;

для основных ЦАП и 0 В - для дополнительных. минусЗ;0;+1;+4В для тестера F2K CLK для основных ЦАП.

*-для тестера F2K-LCD проверка не производится.

7.11*. Проверка параметров задания сигналов (п. 2.1.8) в части выходного сопротивления и максимального выходного тока проводится расчетом, для чего:

• 7.11.1. драйвер устанавливается в состояние высокого уровня с напряжением 0 В;

• 7.11.2. измеряется выходное напряжение драйвера при токах нагрузки 8 мА и минус 8 мА;

• 7.11.3. Выходное сопротивление рассчитывается по формуле:

Rout: = (VoutLoadP - VoutLoadN) I (Iset * 2), где.-

Rout - вычисленное сопротивление,

VoutLoadP, VoutLoadN - выходное напряжение при положительном и отрицательном токах нагрузки,

Iset - заданный ток нагрузки.

• 7.11.4. драйвер устанавливается в состояние низкого уровня, и проводятся измерения, аналогичные п.п. 7.11.1 ...7.11.3;

• 7.11.5. измеренные значения сравниваются с предельными значениями: 45 Ом и 55 Ом. В случае превышения допуска программа печатает признак “брак”.

*-для тестера F2K-LCD проверка не производится.

7.12*. Проверка параметров задания сигналов (п. 2.1.8) в части сопротивления в выключенном состоянии проводится расчетом, для чего:

• 7.12.1. драйвер устанавливается в выключенное состояние;

• 7.12.2. измеритель тестера измеряет ток при напряжениях 4.3 и минус 2.5 В;

• 7.12.3. сопротивление вычисляется по закону Ома и сравнивается с минимальным значением 1 МОм. В случае превышения допуска программа печатает признак “брак”.

*-для тестера F2K-LCD проверка не производится.

7.13*. Проверка параметров задания сигналов (п. 2.1.8) в части тока ограничения проводится прямым измерением, для чего:

• 7.13.1. драйвер устанавливается в состояние высокого уровня;

• 7.13.2. источник питания тестера измеряет ток при напряжении 0 В;

• 7.13.3. драйвер устанавливается в состояние низкого уровня;

• 7.13.4. источник питания тестера измеряет ток при напряжении 0 В;

• 7.12.5. измеренные значения сравниваются с максимальным значением 50 мА. В случае превышения допуска программа печатает признак “брак”. *-для тестера F2K-LCD проверка не производится.

• 7.14. Проверка параметров контроля сигналов (п. 2.1.9), атакже п. 2.1.10 в части уровней компараторов проводится методом сравнения, для чего:

• 7.14.1. На компаратор высокого уровня (СРН) с основного ЦАП задается опорное напряжение из массива:

минус2; 0;+1,5;+6В.-для тестера F2K;

минус4; 0; 0; +3 В для тестера F2KH;

0; 1; 5; +7 В для тестера F2K-CLK; минус40; 0;+20;+40В для тестера F2K-LCD.

• 7.14.2. измеритель тестера задает напряжение на 0,8 В меньше опорного;

• 7.14.3. на компаратор задается строб-импульс и его состояние анализируется;

• 7.14.4. напряжение измерителя увеличивается на 12 мВ и повторяется измерение по методу п. 7.14.3 до переключения компаратора;

• 7.14.5. измеритель задает напряжение на 80 мВ меньше определенного в п. 7.14.4 напряжения переброса компаратора;

• 7.14.6. Измерение по методу п.п. 7.14.3...7.14.4 повторяется 10 раз с накоплением следующих результатов:

ml - сумма напряжений переключения компараторов, m2 - сумма квадратов напряжений переключения компараторов.

• 7.14.7. После проведения 10 измерений вычисляются статистические характеристики переключения компаратора для контролируемой точки: Meas: - ml / Quant,

Quant - число измерений (10),

Meas - среднее напряжение переключения,

Sko - среднее квадратическое отклонение напряжения переключения компаратора.

За действительное напряжение переключения компаратора принимается его среднее значение, полученное в результате измерений. Это значение сравнивается с допуском, расчитанным по формуле:

VstocCMP: = ABS (VsetCMP * GainErrCMP) + ZeroErrCMP, где:

VstocCMP - вычисленное предельное отклонение,

VsetCMP - заданное напряжение,

GainErrCMP - мультипликативная составляющая погрешности, ZeroErrCMP - аддитивная составляющая погрешности.

В случае превышения допуска программа печатает признак “брак”. Т.к. в ТД на тестер значение СКО не нормируется, то вычисленное значение СКО используется только для об”ективной оценки уровня системных шумов, хотя в программе установлен допуск на СКО в 25 мВ.

• 7.14.8. производится коммутация компаратора на дополнительные ЦАПы (для тестеров F2K,F2KH) Программируется напряжение 0 В. Проводятся измерения по методике п.п. 7.14.2...7.14.7.

• 7.15. Проверка задания частоты функционального контроля (п. 2.1.2) проводится методом сравнения, для чего:

• 7.15.1. программируются частоты ФК из массива: 20;2,53;1,56;1,212;0,781;0,615;0,39;0,310;0,195;0,0973мГц.

• 7.15.2. производится запуск ФК, причем длина теста рассчитывается для получения времени прогона в 10 с для частот 0,0973...1,212мГц и 6,4 с для частот 0,781...20 мГц .

• 7.15.3. действительное время измеряется системным таймером компьютера.

• 7.15.4. Значение периода рассчитывается по формулам:

Total: = (DOStimelOO - Strt + 1) /100,

Period: = Total / Vector, где:

Total - измеренное время в с,

DOStimelOO - состояние системного таймера в момент окончания ФК,

Strt - состояние системного таймера в момент начала ФК,

Period - вычисленный период,

Vector - число тестовых векторов.

Поправка +1 учитывает несинхронность запуска, а делитель 100 - то, что системное время измеряется в сотых долях секунды.

Допуск на период установлен минус1%...+3%.

В случае превышения допуска программа печатает признак “брак”.

При исполнении этой проверки косвенно контролируются требования (п.

2.1.1) в части длинны тестовой последовательности 256К, повторения одного вектора до 256 раз и возможности перезагрузки тестов ФК.

• 7.16. Проверка задания входных воздействий (п.2.1.3), контроля ожидаемого состояния (п. 2.1.4), переключения из режима задания в режим контроля (п. 2.1.5), временных показателей вывода (п. 2.1.6) проводится следующим образом:

7.16.1. Программируется частота ФК из массива:20;2,53;1,56;1,212;0,781;0,615;0,39;0,310;0,195;0,0973мГц.

20