Brevet FR2129989A1 — publié le 19721103

Laprésente invention a pour objet un testeur de circuits intégrés linéaires et, plus précisément, un appareil permettant la visualisation sur oscilloscope et la mesure des principaux paramètres caractéristiques des circuits intégrés linéaires. On entend généralement par circuit linéaire un circuit qui maintient, dans certaines conditions, une relation de stricte proportionnalité entre la grandeur d'entrée et la grandeur de sortie. Les circuits intégrés linéaires existant actuellement sont principalement des amplificateurs opérationnels et des comparateurs différentiels. Un amplificateur opérationnel est un amplificateur à grand gain, spécialement adapté à des taux de contre-réaction élevés et dont les caractéristiques sont exclusivement fonction du réseau de contre-réaction. Un amplificateur opérationnel intégré se compose en général de plusieurs étages différentiels suivis d'un étage de sortie simple. Le signal de sortie est en phase avec le signal sur l'une des entrées (entrée non-inverseuse) et en opposition de phase avec l'autre entrée (entrée inverseuse). Lorsque des signaux sont simultanément appliqués aux deux entrées, le signe de la tension de sortie dépend de l'amplitude relative desdits signaux. Un comparateur différentiel se compose, le plus souvent, de plusieurs étages différentiels en cascade. Comme son nom l'indique, il compare les niveaux des signaux appliqués sur ses deux entrées et produit une tension d'erreur représentative de l'écart détecté. I1 est courant de caractériser les circuits intégrés linéaires par leur courbe de transfert, c'est-à-dire par la courbe qui représente la variation de leur tension de sortie en fonction de leur tension d'entrée, mais aussi par trois paramètres importants qui sont leur courant de polarlsation, leur courant de décalage et leur tension de décalage. Le courant de polarisation est le courant qui doit être appliqué sur chacune des entrées par une source d'impédance infinie pour que la tension de sortie soit nulle ; on désigne par i+ et i les courants de polarisation pour les entrées non-inverseuse et inverseuse, respectivement. Le courant de décalage est la différence i - i entre les courants de polarisation de chaque entrée.Enfin, la tension de décalage est la tension que doit fournir à entrée une source d'impédance nulle pour que la tension de sortie soit nulle. On connatt un testeur d'amplificateurs opérationnels permettant la visualisation et la mesure des caractéristiques précitées. Cet appareil est représenté schématiquement sur la figure 1. L'amplificateur à tester 10, qui reçoit d'une source 11 une tension d'alimentation positive et une tension d'alimentation négative, a ses entrées non-inverseuse et inverseuse reliées à un point commun 12 par des résistances en série 13-14 et 15-16 respectivement. La résistance 14 peut être court-circuitée par un interrupteur 17 et la résistance 16 par un interrupteur 18. Le point 12 commun aux deux entrées de l'amplificateur opérationnel à tester est relié à un générateur de signaux électriques triangulaires 19 par l'intermédiaire d'un amplificateur à gain variable 20 qui définit donc la tension de mode commun appliquée aux entrées. Cette tension est règlable manuellement de O à + 10 volts. La sortie de l'amplificateur 10 est reliée par une résistance 21 et un transistor à effet de- champ 22, faisant office d'interrupteur, à ltentrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 23 bouclé en intégrateur par un condensateur 24. Une résistance de contre-réaction 25 relie la sortie de cet amplificateur à l'extrémité amont de la résistance 14 de l'entrée noninverseuse de l'amplificateur à tester 10, tandis qu'une autre résistance de contre-réaction 26 relie à la masse l'extrémité amont de la résistance 16 de son entrée inverseuse. L'amplificateur 23 est, par ailleurs, connecté en sortie à la borne fixe A d'un contacteur 27 dont la borne mobile est reliée à une borne de sortie 28 de l'appareil. La sortie de l'amplificateur 10 est reliée à la masse par trois résistances en série 30, 31 et 32. Un contacteur 33 a sa borne fixe C reliée directement à la sortie de l'amplificateur 10, sa borne fixe D au point commun des résistances 30 et 31 et sa borne fixe E au point commun des résistances 31 et 32. On dispose ainsi d'un diviseur de tension qui permet d'envoyer sur la borne de sortie 28, par l'intermédiaire du contacteur 27 en position B, des fractions déterminées de la tension de sortie de l'amplificateur 10. L'entrée non-inverseuse de l'amplificateur 23 est reliée, d'une part, à la sortie du générateur de signaux triangulaires 19 par une résistance 34 et, d'autre part, à la masse par une résistance 35 et un transistor à effet de champ 36, montés en parallèle. Les deux transistors à effet de champ 22 et 36 sont commandés simultanément et le circuit est tel que - lorsque ces transistors sont saturés, l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur 23 se trouve sensiblement au potentiel de. la masse ; - lorsque ces transistors sont bloqués, ladite entrée reçoit les signaux triangulaires produits par le générateur 19. Enfin, la sortie du générateur 19 est connectée à une borne de sortie 37. Cette borne est destinée à être connectée à l'entrée de balayage horizontal (X) d'un oscilloscope, alors que la borne 28 est destinée à être connectée à l'entrée de balayage vertical (y) dudit oscilloscope. L'affichage sur l'écran de l'oscilloscope des courants de polarisation, du courant de décalage et de la tension de décalage est réalisé lorsque le contacteur 28 est en position A et que les deux transistors à effet de champ 22 et 36 sont saturés. On obtient l'affichage des courants de polarisation en ouvrant alternativement les deux interrupteurs 17 et 18 de court-circuit respectivement à l'aller et au retour du spot de I'oscilloscope. L'écart entre les deux traces affichées représente la somme i + i des deux courants de polarisation, que l'on assimile grossièrement au double de la valeur du courant de polarisation de l'amplificateur testé. On obtient l'affichage du courant et de la tension de décalage en fermant simultanément les interrupteurs 17 et 18 à chaque aller du spot et en les ouvrant simultanément à son retour. Dans ces conditions, lorsque les deux interrupteurs sont fermés, l'écart entre la trace du spot et la ligne de base de l'oscilloscope (matérialisée grâce à une mise à la masse pendant un court instant de la borne de sortie 28) représente la tension de décalage. Lorsque les deux interrupteurs sont ouverts, l'écart représente la différence des courants de polarisation pour les deux entrées, ctest-à-dire de courant de décalage. La commande des deux interrupteurs est réalisée automatiquement à l'aide de signaux rectangulaires produits par le générateur 19 et de même fréquence que les signaux triangulaires, lesquels sont en fait obtenus par intégration des signaux rectangulaires. L'affichage de la courbe de transfert est obtenu lorsque le contacteur 27 est en position B et que les transistors à effet de champ 22 et 36 sont bloqués, les interrupteurs 17 et 18 étant bien sur fermés. La manoeuvre du contacteur 33 permet alors le choix de trois sensibilités différentes pour cette mesure. L'appareil qui vient d'être décrit présente toutefois l'inconvénient de ne permettre le test que d'un nombre très restreint d'amplificateurs opérationnels. En particulier - il prévoit une alimentation du circuit testé par des tensions qui peuvent varier uniquement par bonds et de manière symétrique ; cette limitation interdit son utilisation pour tester des circuits à alimentation dissymétrique; - il n'est pas adapté au test de circuits lents ou à faible gain. De plus, les modifications de sensibilité (par manoeuvre du contacteur 33) provoquent une modification de la pente de la courbe de transfert affichée. La présente invention propose un certain nombre de modifications et d'aménagements susceptibles d'être apportés dans cet appareil connu, d'une part,pour lui permettre d'afficher une courbe de transfert dont la pente reste constante (pour un circuit déterminé) quelle que soit la sensibilité choisie et, d'autre part, pour le rendre parfaitement apte à tester une large variété de circuits linéaires intégrés, et pratiquement tous les types d'amplificateurs opérationnels et de comparateurs connus à ce jour. De façon plus précise, l'invention a pour objet un testeur de circuits intégrés linéaires comportant : - une source d'alimentation susceptible de fournir au circuit testé une tension positive et une tension négative, - un générateur de signaux électriques triangulaires dont la sortie est reliée, d'une part, à une borne susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage horizontal d'un oscilloscope et, d'autre part, en parallèle par l'intermédiaire de résistances court-circuitables, aux entrées inverseuse et non-inverseuse dudit circuit, - un amplificateur bouclé en intégrateur sur son entrée inverseuse, dont ladite entrée inverseuse peut être reliée à la sortie du circuit testé et l'entrée non-inverseuse à la sortie du générateur de signaux triangulaires, des dispositions étant prévues pour permettre, lorsque ladite entrée inverseuse est reliée au circuit testé, de placer ladite entrée non-inverseuse au potentiel de la masse et, inversement, lorsque l'entrée non-inverseuse est reliée audit générateur, de déconnecter l'entrée inverseuse du circuit testé, et dont la sortie est reliée, d'une part, à une borne susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage vertical de l'oscilloscope et, d'autre part, par une résistance de contre-réaction, à l'extrémité amont de la résistance court-circuitable de l'entrée non-inverseuse du circuit testé, l'extrémité amont de la résistance court-circuitable de entrée inverseuse dudit circuit étant reliée à la masse par une autre résistance de contre-réaction, - et un ensemble diviseur de tension destiné à fournir à une autre borne de sortie, susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage vertical de I'oscilloscope, une fraction déterminée de la tension de sortie du circuit testé, ledit testeur présentant les principales caractéristiques suivantes - il comporte des moyens pour commuter à plusieurs valeurs déterminées le taux de la contre-réaction appliquée à l'entrée du circuit testé ; - il comporte des moyens actionnés en synchronisme avec l'ensemble diviseur de tension, pour modifier par valeurs discrètes l'amplitude des signaux triangulaires appliqués à l'amplificateur intégrateur, de manière à ce que tout changement de la fraction de la tension de sortie du circuit testé, appliquée à l'entrée de balayage vertical de l'oscilloscope, soit accompagné d'un changement, dans le même rapport, de l'amplitude desdits signaux triangulaires ;; - il comporte des moyens pour faire varier indépendemment et de manière continue les tensions positive et négative d'alimentation du circuit testé ; - il comporte des moyens pour commuter à plusieurs valeurs déterminées la fréquence des signaux triangulaires produits par ledit générateur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier de ce testeur de circuits intégrés linéaires. Cette description est naturellement donnée à titre explicatif mais nullement limitatif, en regard des dessins annexés-, sur lesquels - la figure 1 représente l'appareil connu, déjà décrit ; - la figure 2 représente un appareil conforme à l'invention ; - et la figure 3 montre la courbe de transfert susceptible d'entre affichée sur l'oscilloscope pour un circuit lent, en pointillés, avec l'appareil connu et, en traits pleins, avec l'appareil suivant l'invention. L'appareil suivant l'invention, représenté sur la figure 2, se distingue de l'appareil connu, décrit en regard de la figure 1, par quatre dispositions supplémentaires qui le rendent apte à tester une large variété de circuits intégrés linéaires. Les éléments communs aux deux modes de réalisation sont désignés par les mêmes numéros de référence, et la référence 10 désigne alors soit un amplificateur opérationnel soit un comparateur différentiel. La première caractéristique du testeur suivant l'invention est constituée par l'adjonction - aux bornes de la résistance de contre-réaction 25, d'une résistance 38 en série avec un interrupteur 39 ; - aux bornes de la résistance de contre-réaction 26, d'une résistance 40 en série avec un interrupteur 41 ; Ces deux interrupteurs ont une commande unique. I1 apparatt immédiatement que cette disposition permet, suivant ltétat des interrupteurs 39 et 41, de faire fonctionner le testeur avec deux valeurs différentes du taux de la contre-réaction appliquée à l'entrée du circuit à tester 10. A titre d'exemple, dans l'appareil réalisé, les deux valeurs du taux de contre-réaction sont dans un rapport 10. Le testeur suivant l'invention dispose ainsi de deux sensibilités vis à vis des quatre paramètres étudiés. Cette possibilité est particulièrement avantageuse lorsqu'il s'agit de tester des circuits à gain relativement faible, tels que certains comparateurs, pour lesquels il importe de pouvoir travailler avec un taux de contre-réaction relativement faible si l'on veut atteindre les niveaux de saturation inférieur et supérieur qui permettent l'affichage, dans de bonnes conditions, de la courbe de transfert. La seconde caractéristique du testeur suivant l'invention se situe au niveau de l'examen de la courbe de transfert du circuit testé. Lors de cette opération, on a la possibilité, par manoeuvre du contacteur 33, d'appliquer sur la borne de sortie 28 une fraction plus ou moins grande de la tension prélevée à la sortie du circuit 10.A titre d'exemple, dans l'appareil réalisé, on dispose, à l'affichage, des trois sensibilités suivantes : 1 v/cm, 2v/cm et 5v/cm. I1 apparatt immédiatement alors que si l'amplitude des signaux triangulaires appliqués à l'entrée non-inverseuse de l'intégrateur 23 reste constante pour les différentes positions du contacteur 33, la pente de la courbe de transfert affichée sur l'oscilloscope sera différente pour chacune des sensibilités, ce qui rend naturellement incommode l'exploitation rapide de la mesure, notamment lorsqu'on désire obtenir un effet de loupe pour l'examen de la portion centrale de la courbe. Pour éviter cet inconvénient de l'appareil connu, on utilise un contacteur 42, commandé en synchronisme avec le contacteur 33, dont la borne mobile est connectée à l'entrée non-inverseuse de l'intégrateur23 et dont les trois bornes fixes C', D' et E' - correspondant aux bornes C, D et E respectivement du contacteur 33 - sont reliées à la masse par des résistances de valeurs croissantes 43, 44 et 45, telles que toute modification de la fraction de la tension de sortie du circuit testé 10 appliquée à l'entrée de balayage vertical de l'oscilloscope soit accompagnée d'une modification, dans le même rapport, de l'amplitude des signaux triangulaires appliqués à l'entrée noninverseuse de l'intégrateur 23. Dans ces conditions; on voit que la courbe de transfert affichée aura, quelle que soit la sensibilité de la mesure, une pente sensiblement constante. La troisième caractéristique du testeur suivant l'invention se situe au niveau de l'alimentation du circuit à tester 10. L'appareil connu prévoit seulement d'alimenter ce circuit par une tension positive et une tension négative qui varient par valeurs discrètes symétriquement par rapport au niveau zéro. Il est certain que cette limitation restreint considérablement les possibilités du testeur sur le plan de la variété des circuits susceptibles d'être testés. Pour éviter cet inconvénient et rendre l'appareil apte à tester un grand nombre de types de circuits, l'invention prévoit la possibilité, à l'aide de deux potentiomètres 46 et 47, de faire varier de façon continue et indépendante les tensions positive et négative d'alimentation fournies par la source 11. Cette disposition est particulièrement avantageuse car elle permet non seulement de tester les circuits à alimentation dissymétrique, tels que certains comparateurs différentiels} mais encore d'étudier dans les meilleures conditions'la rejection du circuit testé vis à vis de ses tensions d'alimentation. La quatrième caractéristique du testeur suivant l'invention se situe au niveau des signaux triangulaires de commande produits par le générateur 19. La figure 3 montre, en traitspleins,la courbe de transfert telle qu'elle doit apparaître sur 1'oscilloscope pour que son exploitation soit possible. Elle présente une portion 48 correspondant à la plage linéaire de fonctionnement du circuit testé et deux portions 49 et 50 correspondant à ses zones de saturation négative et positive, respectivement. Dans le cas où le circuit à tester est relativement lent, si l'on fait varier trop rapidement la tension appliquée sur l'entrée non-inverseuse de l'intégrateur, le circuit quittera ses états de saturation négative et positive non plus aux points 51 et 52 mais aux points 53 et 54, de telle sorte que la courbe de transfert affichée aura la forme représentée en traits pointillés. On conçoit aisément alors qu'une telle courbe soit pratiquement inexploitable puisqu'en particulier, elle ne fournit aucune indication valable sur la valeur statique du gain du circuit testé. Pour permettre à l'appareil de tester des circuits lents, en particulier les amplificateurs opérationnels du type comportant une compensation interne, on lui fournit la possibilité de travailler à deux fréquences, par exemple 50 et 0,5 Hz. A cet effet, le générateur 19 qui produit les signaux triangulaires, mais aussi les signaux rectangulaires de commande des interrupteurs 17 et 18, est muni d'un bouton poussoir 55 qui permet, par exemple en modifiant la capacité d'un intégrateur, de commuter à deux valeurs différentes la fréquence desdits signaux. REVENDICATIONS 1. Testeur de circuits intégrés linéaires comportant - une source d'alimentation susceptible de fournir au circuit testé une tension positive et une tension négative, - un générateur de signaux électriques triangulaires dont la sortie est reliée, d'une part, à une borne susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage horizontal d'un oscilloscope et, d'autre part, en parallèle par l'intermédiaire de résistances court-circuitables, aux entrées inverseuse et non-inverseuse dudit circuit, - un amplificateur bouclé en intégrateur sur son entrée inverseuse, dont ladite entrée inverseuse peut être reliée à la sortie du circuit testé et I'entrée non-inverseuse à la sortie du générateur de signaux triangu laires, des dispositions étant prévues pour permettre, lorsque ladite entrée inverseuse est reliée au circuit testé, de placer ladite entrée non-inver seuse au potentiel de la masse et,inversement, lorsque l'entrée non-inver seuse est reliée audit générateur, de déconnecter l'entrée inverseuse du circuit testé, et dont la sortie est reliée, d'une part, à une borne sus ceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage vertical de l'oscilloscope et, d'autre part, par une résistance de contre-réaction, à l'extrémité amont de la résistance court-circuitable de l'entrée non-inverseuse du circuit testé, l'extrémité amont de la résistance court-circuitable de l'entrée inverseuse dudit circuit étant reliée à la masse par une autre résistance de contre-réaetion, - et un ensemble diviseur de tension destiné à fournir à une autre borne de sortie, susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage verti cal de I'oscilloscope, une fraction déterminée de la tension de sortie du circuit testé, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour commuter à plusieurs valeurs déterminées le taux de la contre-réaction appliquée à l'entrée du circuit testé. 2. Testeur de circuits intégrés linéaires, suivant la revendication 1, carac térisé en ce que les moyens pour commuter à plusieurs valeurs déterminées le taux de la contre-réaction appliquée à l'entrée du circuit testé compor tent une résistance en série avec un interrupteur connectés aux bornes de chacune des deux résistances de contre-réaction. 3. Testeur de circuits intégrés linéaires comportant - une source d'alimentation susceptible de fournir au circuit testé une tension positive et une tension négative, - un générateur de signaux électriques triangulaires dont la sortie est reliée, d'une part, à une borne susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage horizontal d'un oscilloscope et, d'autre part, en parallèle par I'intermédiaire de résistances court-circuitables, aux entrées inverseuse et non-inverseuse dudit circuit, - un amplificateur bouclé en intégrateur sur son entrée inverseuse, dont ladite entrée inverseuse peut être reliée à la sortie du circuit testé et l'entrée non-inverseuse à la sortie du générateur de signaux triangu laires, des dispositions étant prévues pour permettre, lorsque ladite entrée inverseuse est reliée au circuit testé, de placer ladite entrée non-inver seuse au potentiel de la masse et, inversement, lorsque l'entrée non-inver seuse est reliée audit générateur, de déconnecter l'entrée inverseuse du circuit testé, et dont la sortie est reliée, d'une part, à une borne sus ceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage vertical de l'oscilloscope et, d'autre part, par une résistance de contre-réaction, à l'extrémité amont de la résistance court-circuitable de l'entrée non-inverseuse du circuit testé, l'extrémité amont de la résistance court-circuitable de entrée inverseuse dudit circuit étant reliée à la masse par une autre résistance de contre-réaction, - et un ensemble diviseur de tension destiné à fournir à une autre borne de sortie, susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage -verti cal de l'oscilloscope, une fraction déterminée de la tension de sortie du circuit testé, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens,-actionnés en synchronisme avec l'ensemble diviseur de tension,pour modifier par valeurs discrètes l'ampli tude des signaux triangulaires appliqués à l'amplificateur intégrateur, de manière à ce que tout changement de la fraction de la tension de sortie du circuit testé, appliquée à l'entrée de balayage vertical de l'oscillos- cope, soit accompagné d'un changement, dans le même rapport, de l'amplitude desdits signaux triangulaires. 4. Testeur de circuits intégrés linéaires comportant - une source d'alimentation susceptible de fournir au circuit testé une tension positive et une tension négative, - un générateur de signaux électriques triangulaires dont la sortie est reliée, d'une part, à une borne susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage horizontal d'un oscilloscope et, d'autre part, en parallèle par l'intermédiaire de résistances court-circuitables, aux entrées inverseuse et non-inverseuse dudit circuit, - un amplificateur bouclé en intégrateur sur son entrée inverseuse, dont ladite entrée inverseuse peut être reliée à la sortie du circuit testé et l'entrée non-inverseuse à la sortie du générateur de signaux triangulai res, des dispositions étant prévues pour permettre, lorsque ladite entrée inverseuse est reliée au circuit testé, de placer ladite entrée non-inver seuse au potentiel de la masse et, inversement, lorsque l'entrée non-inver seuse est reliée audit générateur, de déconnecter l'entrée inverseuse du circuit testé, et dont la sortie est reliée, d'une part, à une borne sus ceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage vertical de l'oscilloscope et, d'autre part, par une résistance de contre-réaction, à ltextrémité amont de la résistance court-circuitable de l'entrée non-inverseuse du circuit testé, l'extrémité amont de la résistance court-circuitable de l'entrée inverseuse dudit circuit étant reliée à la masse par une autre résistance de contre-réaction, - et un ensemble diviseur de tension destiné à fournir à une autre borne de sortie, susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage vertical de l'oscilloscope, une fraction déterminée de la tension de sortie du circuit testé, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour faire varier indépendemment et de manière continue les tensions positive et négative d'alimentation du circuit testé produites par ladite source. 5. Testeur de circuits intégrés linéaires comportant - une source d'alimentation susceptible de fournir au circuit testé une tension positive et une tension négative, - un générateur de signaux électriques triangulaires dont la sortie est reliée, d'une part, à une borne susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage horizontal d'un oscilloscope et, d'autre part, en parallèle par l'intermédiaire de résistances court-circuitables, aux entrées inverseuse et non-inverseuse dudit circuit, - un amplificateur bouclé en intégrateur sur son entrée inverseuse, dont ladite entrée inverseuse peut être reliée à la sortie du circuit testé et l'entrée non-inverseuse à la sortie du générateur de signaux triangulai res, des dispositions étant prévues pour permettre, lorsque ladite entrée inverseuse est reliée au circuit testé, de placer ladite entrée non-inverseuse au potentiel de la masse et, inversement, lorsque l'entrée non-inverseuse est reliée audit générateur, de déconnecter l'entrée inverseuse du circuit testé, et dont la sortie est reliée, d'une part, à une borne susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage vertical de l'oscilloscope et, d'autre part, par une résistance de contre-réaction, à l'extrémité amont de la résistance court-circuitable de entrée non-inverseuse du circuit testé, l'extrémité amont de la résistance court-circuitable de l'entrée inverseuse dudit circuit étant reliée à la masse par une autre résistance de contre-réaction, - et un ensemble diviseur de tension destiné à fournir à une autre borne de sortie, susceptible d'être raccordée à l'entrée de balayage vertical de l'oscilloscope, une fraction déterminée de la tension de sortie du circuit testé, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour commuter à plusieurs valeurs déterminées la fréquence des signaux triangulaires produits par ledit générateur.