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Le paramétrage des configurations de base des générateurs d’impulsions / modèles concerne l’amplitude, la largeur de l’impulsion, les temps de montée et de descente, la fréquence et les retards à la fois pour les sorties en tension et en courant. Tous ces paramètres sont utilisés pour tester une grande diversité de composants. Cependant, les fonctions channel-add et pattern-mode, utilisables avec les instruments à double voie, permettent de créer des signaux composites qui vont bien au delà des simples signaux carrés. En effet, ces signaux à formes multiples sont nécessaires pour tester les composants complexes tels que les semi-conducteurs, les mémoires cellulaires et les composants qui délivrent les données en série.

Effets d’impédance sur la sortie des impulsions

L’idée de base lorsqu’on utilise des générateurs d’impulsions pour créer des signaux complexes est d’abord une bonne compréhension de la manière dont les signaux sont produits. Le problème fondamental est constitué par les impédances de la source et du composant en test (DUT) et leurs effets sur la sortie des impulsions. Par exemple, la connaissance des effets de l’impédance permet d’utiliser un générateur d’impulsions dans des applications pour lesquelles la fonction "d’acquittement" du composant doit être testée.

La sortie en tension d’un générateur d’impulsions ne dépend pas seulement du paramétrage de la tension de sortie mais aussi de l’impédance interne du générateur ET de l’impédance du DUT. Habituellement, l’impédance par défaut du générateur est de 50Ω mais celle-ci est programmable par l’utilisateur et peut varier de 50Ω à 100Ω. Il peut aussi agir sur le paramètre "Load Z" du générateur, c’est-à-dire pour une meilleure estimation de l’impédance du DUT. Pour que la tension de sortie réelle soit identique à celle qui a été paramétrée, il faut que le paramètre "Load Z" soit identique à l’impédance réelle du DUT. Si tel n’est pas le cas, la tension de sortie réelle ne sera pas la même que la valeur paramétrée.

Figure 1 Effet de la tension de sortie du générateur d’impulsions selon que l’impédance du DUT est adaptée ou non et en fonction du paramétrage de "LoadZ".

Comme illustré sur la Figure 1, le générateur peut être configuré en générateur de courant, Isrc en parallèle avec une impédance (50Ω sur la figure). Si l’utilisateur programme une tension de 10V et si l’impédance de charge du DUT, LoadZ, est de 50Ω, le générateur calcule une droite en fonction de la loi d’Ohm. Ainsi, pour une tension de 10V appliquée à deux résistances de 50Ω en parallèle, I sera de 400mA. Avec un générateur programmé en fonction de l’impédance de la source, de LoadZ, et de l’amplitude de sortie, la seule chose qui pourra affecter la tension réelle à travers le DUT sera son impédance réelle. Si celle-ci est différente ou si elle vient à changer, la tension de sortie réelle se déplacera sur la droite de charge (en bleu sur la Fig. 1). Pour une impédance de la source de 50Ω et un paramétrage de LoadZ de 50Ω également, la Figure 1 montre les droites de charge et les tensions de sortie (points en rouge) pour les différents paramétrages de la tension (5V et 10V) et les différentes impédances du DUT (10Ω, 50Ω, 100Ω).

Applications pour les composants demandant un acquittement Outre l’amplitude de l’impulsion que l’on peut vouloir connaître par l’intermédiaire du DUT, on peut utiliser les effets de l’impédance pour tester les performances du composant étudié et recevoir ou répondre à un train de données série. Par exemple, ce train série peut comporter un octet d’adresse, un octet d’instructions et un octet de données. Le DUT a été étudié pour la réception d’un signal d’acquittement pour chacun de ces octets. Celui-ci est matérialisé par un maintien de la ligne en niveau bas. En réalité, la manière dont un composant "tire la ligne vers le bas" est de changer son impédance.

Figure 2 Exemple de test d’un train d’impulsions série de données en utilisant un changement d’impédance qui donne lieu à un niveau bas de la sortie du générateur d’impulsions, ce qui indique que le circuit d’acquittement du DUT fonctionne convenablement.

Pour tester ces performances, on utilise souvent un circuit externe complexe ou un sous programme de commutation. Cependant, on peut aussi utiliser un générateur d’impulsions pour simplifier ce test. Ce générateur, configuré pour une impédance de sortie de 50Ω peut envoyer un train d’impulsions au DUT et la tension appliquée sur le composant peut être surveillée à l’aide d’un oscilloscope. Si, par exemple, l’impédance normale du DUT est de 1kΩ et qu’elle "tombe" à 50Ω lors de la réception d’un signal d’acquittement du train d’impulsions, ceci aura pour effet d’abaisser l’amplitude de l’impulsion comme indiqué sur la Figure 2. Le niveau bas des impulsions constitue une indication claire que l’acquittement s’est effectivement produit.

Techniques pour la production de sorties complexes

La plupart des générateurs d’impulsions double voie sont dotés des fonctions channel- add et pattern-mode qui permettent la production de signaux complexes. Avec la fonction channel-add, le générateur effectue une sommation point par point de l’amplitude des trains d’impulsions sur les deux voies et le signal composite résultant est adressé au port de sortie Channel 1. Bien évidemment, les amplitudes, la largeur des impulsions, les temps de montée et les polarités peuvent être différents et on peut programmer un retard entre les temps de départ des deux trains d’impulsions. En utilisant ces fonctions, on peut alors créer des formes de signaux complexes car il est aussi possible de bénéficier d’un recouvrement des sorties.

Figure 3 Train d’impulsions Ecriture/Effacement utilisé pour un test de mémoire flash et créé avec la fonction channel-add d’un générateur d’impulsions

Le test de mémoires cellulaires, telles que les mémoires flash est un exemple de la manière dont ces fonctions peuvent être utilisées. Au cours d’un cycle Ecriture/Effacement typique, une impulsion positive est utilisée pour l’écriture et négative pour l’effacement. La sortie indiquée sur la Figure 3 montre un train d’impulsions composite créé à partir d’impulsions positives et négatives qui peuvent également servir au test des mémoires flash. Une composition à partir des formes des signaux sur les voies 1 et 2 permettrait de changer la forme du signal de sortie en vue de tester d’autres mémoires cellulaires telles que les PRAM. Les divers écrans représentés sur la Figure 4 montrent des signaux composites créés à partir d’impulsions positives et négatives et de différentes amplitudes, largeurs, temps de montée et décalages. A noter les différentes formes de signaux en sortie qui peuvent être créés par simple changement du décalage entre les deux voies.

Figure 4 Voici trois exemples d’utilisation de la fonction channeladd d’un générateur d’impulsions. En haut, on peut voir l’addition de deux impulsions positives ; au milieu, l’addition d’impulsions positives et négatives avec les propriétés différentes ; en bas, on peut voir l’addition de deux impulsions positives de largeurs différentes, synchronisées pour le même temps de départ.

La fonction Pattern mode est normalement utilisée pour simuler des données série, mais elle est aussi utile pour la création de signaux complexes. Lorsqu’on utilise cette fonction, le générateur d’impulsions produit une série de bits en "0" et "1" pour produire le signal. En mode NRZ (non retour à zéro), l’impulsion ne retourne pas au niveau bas une fois que la largeur est terminée. Dans ce mode, l’impulsion reste haute jusqu’au prochain bit. Si ce bit est à nouveau haut, la sortie restera haute. La sortie ne sera basse que si l’on rencontre un bit "0".

En alignant une série de bits en "1" une augmentation importante de la largeur d’impulsion peut se créer. La Figure 5 montre un tel cas au cours duquel la largeur de l’impulsion augmente ainsi au cours du temps. Dans cet exemple, le nombre de bits en "0" est décroissant, maintenant ainsi une fréquence cohérente. On pourrait créer aussi des tests différents, pour changer le nombre de "0" et par conséquent, créer une fréquence de balayage.

Figure 5 Signal en mode modèle créé avec un générateur d’impulsions et modèles de Keithley, modèle 3402

Pour les signaux encore plus complexes, il est possible d’utiliser les fonctions pattern-mode et channel-add du générateur d’impulsions pour disposer d’un plus grand éventail de combinaisons de sortie. Les modèles peuvent se recouper ou être retardés en vue d’obtenir la sortie désirée. Un exemple est montré sur la Figure 6 pour un composant contrôlé à partir d’une ligne de transmission de données.

Figure 6 Signal utilisé pour tester les composants qui englobent des signaux de contrôle et de transmission sur une seule ligne.

Sur la Figure 6, le signal de réception (Receive) est produit sur la voie 1 et le signal de transmission (Transmit) sur la voie 2. On utilise alors la fonction channel-add pour combiner les deux trains de signaux (vue de gauche de la Figure 3) pour obtenir un signal composite sur la vue de droite. Pour créer le signal Receive, on a utilisé la fonction Pattern mode de façon à obtenir rigoureusement le train série exigé par le composant. En ce qui concerne le signal Transmit, un temps de montée très long est nécessaire pour que le signal de contrôle du composant le fasse passer en mode transmission. Ceci est réalisé en paramétrant le temps de montée sur la voie 2. Puis, la sortie Pattern est créée en mettant une importante rangée de bits en "1" (plus de 200 dans cet exemple). Une fois que les deux voies ont été configurées, la fonction channel-add rassemble le signal tout entier sur une seule voie. Le composant peut alors recevoir les données et aussi être basculé dans l’état Transmit pour tester sa sortie.

Autres fonctions à prendre en compte

Les générateurs d’impulsions et modèles d’aujourd’hui possèdent une grande variété de fonctionnalités pour la production et la création de signaux complexes orientés sur le test des composants électroniques les plus complexes. En plus des fonctions décrites ci-dessus, il en existe beaucoup d’autres ainsi que des spécifications qui méritent d’être prises en compte :

 Echelle de fréquences des impulsions
 Echelle d’amplitudes et de précisions (plateau)
 Echelle de largeurs d’impulsions et de temps de montée
 Mode rafale utilisable
 Dépassement par valeur positive et négative en tension et décroissance
 Interfaces de transmission de données disponibles
 Rapidité et facilité de paramétrage
 Interface utilisateur intuitive

De telles fonctionnalités apportent une énorme souplesse pour un grand assortiment de fonctions de test et d’applications.

A propos de l’auteur Todd Stocker est Directeur Marketing chez Keithley Instruments dont le siège est situé à Cleveland, Ohio. Il est titulaire d’une licence de sciences en ingénierie électrique du Grove City College, Pennsylvanie et d’une maîtrise en administration commerciale de l’université Case Western Reserve, Cleveland. Il travaille chez Keithley depuis huit ans.

http://www.keithley.com