"ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ" ISSN 1684-1719, N 11, 2019

оглавление выпуска         DOI  10.30898/1684-1719.2019.11.3     текст статьи (pdf)   

УДК 621.382.8.017.7

АДАПТИВНЫЕ АЛГОРИТМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НИЗКОЧАСТОТНОГО ШУМА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

 

В. А. Сергеев 1,2, С. Е. Резчиков 2,3

1 Ульяновский филиал Института радиотехники и электроники  им. В. А. Котельникова Российской академии наук, 432071, Ульяновск, ул. Гончарова  д.48/2

2 Ульяновский государственный технический университет, 432027, Ульяновск, ул. Северный венец, 32

3АО «Ульяновский механический завод», 432008, г. Ульяновск, Московское шоссе, 94

 

Статья поступила в редакцию 21 октября 2019 г.

 

Аннотация. Рассмотрены условия измерения спектральной плотности мощности (СПМ) низкочастотного (НЧ) шума со спектром вида G(f)=A/fγ полупроводниковых приборов (ППП) методом непосредственной оценки и показано, что оптимальная полоса интегрирующего фильтра, при которой суммарная погрешность измерения СПМ минимальна, является функцией показателя γ формы спектра, значение которого априори неизвестно. В случае, когда в заданном диапазоне частот тепловой и дробовой составляющих шума ППП можно пренебречь по сравнению с уровнем НЧ-шума, а показатель γ ‒ считать неизменным, для нахождения значения γ достаточно измерить СПМ на двух частотах. Анализируются возможности снижения погрешности измерения СПМ на заданной частоте и определения γ в заданном диапазоне частот путем применения адаптивных алгоритмов при заданном времени измерения. Приведены оценки выигрыша в точности измерения указанных параметров с  использованием алгоритма, включающего этап предварительной оценки значения γ, установление по полученной оценке значения γ оптимальной полосы фильтра, измерение СПМ на заданной частоте и последующее уточнение значения γ.

Обсуждается организация измерения шумовых параметров ППП в условиях массового производства с целью снижения погрешности измерения с адаптивной или когнитивной подстройкой параметров измерительной системы по результатам оценки выборочных средних на обучающей выборке.

Ключевые слова: низкочастотный шум, спектральная плотность мощности, показатель формы спектра, измерение, погрешность, оптимальные условия, адаптивный алгоритм

Abstract. Conditions of measurement of power spectral density (PSD) of low-frequency (LF) noise with spectrum of the form G (f) = A/fγ of semiconductor devices (SD) by direct estimation method are investigated. It is shown that optimal band of integrating filter, at which total error of PSD measurement is minimal, is a function of index γ of spectrum shape, which value is a priori unknown. In the case, when it is possible to neglect thermal and shot components of noise of SD in comparison with LF noise level in a given frequency range, and γ can be considered constant, for finding the value of γ it is sufficient to measure PSD at two frequencies. Possibilities of reduction of error of PSD measurement at the specified frequency and determination of γ in the specified frequency range are analyzed by application of adaptive algorithms at the specified measurement time. Estimates of the gain in accuracy of measurement of these parameters are given using an algorithm, that includes the stage of preliminary estimation of the value of γ, the determination of the optimal filter band value from the obtained estimate, the measurement of PSD at a given frequency and the subsequent refinement of the value of γ. Organization of measurement of noise parameters of SD in conditions of mass production is discussed in order to reduce measurement error with adaptive or cognitive adjustment of parameters of measuring system based on results of evaluation of sample averages on training sample.

Keywords: low frequency noise, power spectral density, spectrum shape index, measurement, error, optimal conditions, adaptive algorithm.

 

Для цитирования:

Сергеев В.А., Резчиков С.Е. Адаптивные алгоритмы измерения параметров низкочастотного шума полупроводниковых приборов. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 11. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/nov19/3/text.pdf

DOI 10.30898/1684-1719.2019.11.3