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Schaltungsanordnung zur Erzeugung von einer abhängigen und
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einer unabhängigen Veränderlichen sowie Parameterwerten entsprechenden
digitalen Mengen sowie zu deren digitaler Verarbeitung Die Erfindung bezieht sich
auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von einer abhängigen und einer unabhängigen
Veränderlichen sowie Parameterwerten entsprechenden digitalen Mengen sowie zu deren
digitaler Verarbeitung. Die Schaltungsanordnung ist zur Bestimmung und Anzeige der
die Funktion charakterisierenden Werte lediglich aufgrund der Funktionswerte geeignet.
Das Verwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Anordnung liegt in erster Linie bei
der Messung diskreter Halbleitermittel und weiter bei zu prüfenden Objekten.
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Die Vorrichtungen TEKTRONIX 576 Curve Tracer, sowie TEKTRO-NIX 577
D 1 Curve Tracer stellen den Stand der Technik dar.
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Bei der Vorrichtung des Typs TEKTRONIX 576 findet die Erzeugung des
Parameters mittels eines Zahlengenerators und
eines D/A-Wandlers
statt, die Vorrichtung ist aber mit keinem Speicher versehen.
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Die Vorrichtung des Typs TEKTRONIX 577 D 1 ist die einzige, die auch
über einen Speicher verfügt. Diese Vorrichtung erhält die der unabhängigen Veränderlichen
sowie die den Parameterwerten entsprechenden Mengen aus je einer analogen Speisequelle.
Die Werte der unabhängigen und der abhängigen Veränderlichen werden in das Analogsignal
verarbeitenden Einheiten (Verstärker, Skalenfaktormodifikatoren) derart umgeformt,
daß sie zur Anzeige auf der zur Speicherung dienenden Oszillographrenröhre geeignet
sind. Die Speicherungsdauer belauft sich auf höchstens eine Stunde.
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Die Nachteile der bekannten Vorrichtung ergeben sich in erster Linie
aus der verwendeten Methode der Speicherung und der Anzeige. Diese sind wie folgt:
- infolge der analogen Behandlungsweise und der optischen Ablesung der Funktionswerte
ist die Meßgenauigkeit gering; - die aufgenommene Funktion kann nur eine beschränkte
Zeit lang gespeichert werden; - es besteht nicht die Möglichkeit, aufgrund der Funktionswerte
weitere Charakteristiken, wie z.B. den Stromverstärkungsfaktor, den Wert des dynamischen
Widerstands, zu bestimmen und anzuzeigen; - die Möglichkeit zur gleichzeitigen Anzeige
der Funktionen und Charakteristiken mehrerer geprüfter Objekte ist beschränkt.
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Ziel der Erfindung ist es, die Mängel der bekannten Lösungen zu eliminieren
und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die
die unbeschränkte
Speicherung der die Funktionen kennzeichnenden Daten, die Bestimmung weiterer Charakteristiken
sowie die Anzeige zu jedem gewünschten Zeitpunkt, ja sogar die simultane Anzeige
mehrerer Charakteristiken, ermöglicht.
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Dieses Ziel wird mit einer Schaltungsanordnung mit den im Anspruch
1 enthaltenen Merkmalen erreicht.
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Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis
5.
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Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Erkenntnis, daß alle die
Funktion bestimmenden Werte in digitale Mengen umgewandelt, gespeichert und angezeigt
werden und aufgrund der gespeicherten Daten die sonstigen Charakteristiken und/oder
Funktionen bestimmt und angezeigt werden.
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Die Erfindung ist im folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild
einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, Fig. 2 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
bei der Erzeugung der analogen Werte der unabhängigen Veränderlichen und des Parameters
aus digitalen Zahlenwerten, Fig. 3 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bei
der Erzeugung der digitalen Werte der unabhängigen Veränderlichen aus analogen Werten
und der analogen Werte des Parameters aus digitalen Zahlenwerten,
Fig.
4 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bei der Erzeugung der analogen Werte
der unabhängigen Veränderlichen aus digitalen Zahlenwerten und der digitalen Werte
des Parameters aus analogen Werten, und Fig. 5 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
bei der Erzeugung der Werte der unabhängigen Veränderlichen und des Paramenters
aus analogen Werten In Fig. 1 ist das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
dargesteltt, die zur Erzeugung der der unabhängigen und abhängigen Veränderlichen
sowie den Parameterwerten entsprechenden digitalen Mengen und zur digitalen Verarbeitung
derselben dient. Die Schaltungsanordnung enthält eine Einheit 1 des zu prüfenden
Objekts mit dem Speisepunkteingang 11 der -unabhängigen Veränderlichen sowie mit
dem Parameter-Speisepunkteingang 12 und Ausgang 13 für die abhängige Veränderliche.
Die Scha.ltungsanordnung kann dadurch gekennzeichnet werden, daß eine Einheit 2
für die unabhängige Veränderliche, eine Parametereinheit 3, ein erster A/D-Wandler
4, eine digitäle Speicher-, Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit 5 vorgesehen
sind. Der eine Ausgang der Einheit 2 für die unabhängige Veränderliche ist an den
Speisepunkteingang 11 der unabhängigen Veränderlichen der Einheit 1 des zu prüfenden
Objekts angeschlossen, während der andere Ausgang an den ersten Eingang 51 der digitalen
Speicher-, Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit 5 angeschlossen ist. Der eine-Ausgang
der Parametereinheit 3 ist an den Parameter--Speisepunkteingang 12 der Einheit 1
des zu prüfenden Objekts angeschlossen, während der andere Ausgang an den zweiten
Eingang 52 der digitalen Speicher-, Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit 5 angeschlossen
ist.
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Der Ausgang 13 für die abhängige Veränderliche der Einheit 1 des zu
prüfenden Objekts ist über den ersten A/D-Wandler
4 an den dritten
Eingang 53 der digitalen Speicher-, Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit 5 angeschlossen.
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In Figur 2 ist die erste Ausführungsversion der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung für den Fall dargestellt, wenn die analogen Werte sowohl der
unabhängigen Veränderlichen als auch des Parameters aus digitalen Zahlenwerten erzeugt
werden. Diese Lösung kann dadurch gekennzeichnet werden, daß die Einheit 2 für die
unabhängige Veränderliche den ersten Zahlenwertgenerator 21 und den ersten D/A-Wandler
22 enthält, während in der Parametereinheit 3 der zweite Zahlenwertgenerator 31
und der zweite D/A-Wandler 32 enthalten sind.
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Der Ausgang des ersten Zahlenwertgenerators 21 ist unmittelbar an
den ersten Eingang 51 der digitalen Speicher-, Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit
5 angeschlossen, während der erwähnte Ausgang an den Speisepunkteingang 11 der das
geprüfte Objekt darstellenden Einheit 1 über. den ersten D/A-Wandler 22 angeschlossen
ist. Der Ausgang des zweiten Zahlenwertgenerators 31 ist unmittelbar an den zweiten
Eingang 52 der digitalen Speicher-, Datenverbeitungs- und Anzeigeeinheit 5 angeschlossen,
während der erwähnte Ausgang an den Parameter-Speisepunkteingang 12 der Einheit
1 des zu prüfenden Objekts über den zweiten D/A-Wandler 32 angeschlossen ist.
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In Figur 3 ist die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
dargestellt, wenn die digitalen Werte der unabhängigen Veränderlichen aus analogen
Werten und die analogen Werte des Parameters aus digitalen Zahlenwerten erzeut werden.
In diesem Fall erübrigen sich der in Figur 2 veranschaulichte erste Zahlenwertgenerator
21 und der erste D/A-Wandler 22, an deren Stelle die Einheit 2 für die unabhängige
Veränderliche die erste analoge Speise-
quelle 23 und den zweiten
AjD-Wandler 24 enthält. Diese Schaltungsanordnung kann dadurch gekennzeichnet werden,
daß der Ausgang der ersten analogen Speisequelle 23 an den Speisepunkt 11 für die
unabhängige Veränderliche der Einheit 1 des zu prüfenden Objekts, und der Meßpunktausgang
14 für die unabhängige Veränderliche der Einheit 1 über den zweiten A/D-Wandler
24 an den ersten Eingang 51 der digitalen Speicher-, Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit
5 angeschlossen ist.
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In Figur 4 ist die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
veranschaulicht, bei der die analogen Werte der unabhängigen Veränderlichen aus
digitalen Werten und die digitalen Werte des Parameters aus analogen Werten erzeugt
werden. In diesem Fall erübrigen sich die in Figur 2 dargestellten Einheiten, d.h.
der zweite Zahlenwertgenerator 31 und der zweite D/A-Wandler 32, an deren Stelle
die Parametereinheit 3 die zweite analoge Speisequelle 33 und den dritten A/D-Wandler
34 enthält.
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Diese Schaltungsanordnung kann dadurch gekennzeichnet werden, daß
der Ausgang der zweiten analogen Speisequelle 33 an dem Pararreter-Speisepunkteingang12
der Einheit 1 angeschlossen ist, während der Parameter-Meßpunktausgang 15 der Einheit
1 über den dritten A/D-Wandler 34 an den zweiten Eingang 52 der digitalen Speicher-,
Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit 5 angeschlossen ist.
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In Figur 5 ist eine weitere, die vierte Ausführungsmöglichkeit der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt, bei der die digitalen Werte sowohl
der unabhängigen Veränderlichen als auch des Parameters aus analogen Werten erzeugt
werden. Diese Schaltungsanordnung kann derart aus den in Figur 3 oder 4 veranschaulichten
Anordnungen abgeleitet werden, daß entweder der in der Figur 3 vorhandene zweite
Zahlenwertgenerator 31 und zweite D/A-Wandler 32
weggelassen werden
und an deren Stelle die Parametereinheit 3 die zweite analoge Speisequelle 33 und
den dritten A/D-Wandler 34 enthält, oder in der Figur 4 vorhandene erste Zahlenwertgenerator
21 und erste D/A-Wandler 22 sich erübrigen und an deren Stelle die Einheit 2 für
die unabhängige Veränderliche die erste analoge Speisequelle 23 und den zweiten
A/D-Wandler 24 enthält.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird aufgrund
der Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Die Schaltungsanordnung nach Figur 2 funktioniert wie folgt: Der erste
Zahlenwertgenerator 21 .erzeugt einander regelmäßig oder unregelmäßig folgende Zahlenwerte
und gibt die digitalen Mengen auf den ersten Eingang 51 der digitalen Speicher-,
Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit 5 und steuert gleichzeitig mit denselben
digitalen Mengen den ersten D/A-Wandler 22, von dessen Ausgang die Werte der unabhängigen
Veränderlichen auf den Speisepunkteingang 11 der Einheit 1 gegeben werden. Der zweite
Zahlenwertgenerator 31 erzeugt einander regelmäßig oder unregelmäßig folgende Zahlenwerte
und gibt die digitalen Mengen an seinem Ausgang auf den zweiten Eingang 52 der digitalen
Speicher-, Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit 5 und steuert mit denselben digitalen
Mengen den zweiten D/A-Wandler 32, der an seinem Ausgang die Parameterwerte auf
den Parameter-Speisepunkteingang 1-2 der Einheit 1 abgibt.
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Der an dem Ausgang 13 der abhängigen Veränderlichen der Einheit 1
erscheinende Wert der abhängigen Veränderlichen steuert den ersten A/D-Wandler 4,
wobei von dessen Ausgang die proportionale digitale Menge auf den dritten Eingang
53 der digitalen Speicher-, Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit 5 gelangt. Die
digitale Speicher-, Datenverabeitungs-
und Anzeigeeinheit 5 enthält
den digitalen Speicher, die arithmetische Einheit, den Programmspeicher, die die
Anzeige steuernde Einheit und die Anzeigeeinheit.
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Die Schaltungsanordnung nach Figur 3 funktioniert auf folgende Weise:
Die erste analoge Speisequelle 23 liefert z.B. Spannung oder Strom zu dem Speisepunkteingang
11 für die unabhängige Veränderliche der Einheit 1; der an dem Meßpunktausgang 14
der unabhängigen Veränderlichen der Einheit 1 erscheinende Wert der unabhängigen
Veränderlichen wird in dem zweiten A/D-Wandler 24 in eine proportionale digitale
Menge umwandelt, die auf den ersten Eingang 51 der digitalen Speicher-, Datenverarbeitungs-
und Anzeigeeinheit 5 gegeben wird. Die weitere Funktion der Schaltungsanordnung
ist mit jener der Figur 2 identisch.
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Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Figur 4 ist die folgende:
Die zweite analoge Speisequelle 33 liefert z.B. Spannung oder Strom zu dem Parameter-Speisepunkteingang
12 der Einheit 1. Der an dem Parameter-Meßpunktausgang 15 der Einheit 1 vorhandene
Parameterwert wird in dem dritten A/D-Wandler 34 in eine proportionale digitale
Menge umgewandelt, die auf den zweiten Eingang 52 der digitalen Speicher-, und Datenverarbeitungs-
und Anzeigeeinheit 5 gegeben wird. Die weitere Funktion der Schaltungsanordnung
ist mit jener der Figur 2 übereinstimmend.
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Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Figur 5 kann aus der
Wirkungsweise der Ausführungsbeispiele nach Figur 3 und 4 erkannt werden.
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Wie es aus dem obigen eindeutig hervorgeht, erfüllt die er-
findungsgemäße
Lösung die gestellten Aufgaben und bietet daher, mit in den Stand der Technik repräsentierenden
Vorrichtungen verglichen, die folgende Mehrwirkung: - infolge der digitalen Umwandlung
hat sich die Meßgenauigkeit um eine Größenordnung verbessert; - die aufgenommene
Funktion kann bis zu einem unbeschränkten Zeitpunkt gespeichert werden; - aufgrund
der Funktionswerte können weitere Funktionscharakteristiken bestimmt werden, auch
deren zahlenmäßige und/oder in Form einer neueren Funktion stattfindende Anzeige
ist möglich geworden; - im Vergleich zu den bekannten Lösungen kann der Funktionswert
oder die Funktionscharakteristik mehrerer geprüfter Objekte der Auswahl gemäß verglichen
oder zahlenmäßig und/oder in Form einer Funktion angezeigt werden; - im Hinblick
darauf, daß die digitalen Mengen nach einer kurzen Meßdauer gespeichert werden,
ist die langfristige Belastung des zu prüfenden Objekts nicht erforderlich, wodurch
das zu prüfende Objekt keinem eventuellen Schadhaftwerden ausgesetzt ist.