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