DE3880209T2 - Betatest für einen Transistor in einer Schaltung und Verfahren. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft im allgemeinen Meß- und Prüfvorrichtungen und insbesondere eine Prüfvorrichtung zum Prüfen von in einer Schaltung eingebauten Transistoren.
• Die Qualitätssicherung spielt bei heutigen Herstellungs- und Produktionsverfahren eine wichtige Rolle. Ein Schlüsselfaktor beim Überprüfen der Qualität elektronischer Produkte ist die Möglichkeit, Komponentensysteme vor dem endgültigen Zusammenbau einer Vorrichtung zu prüfen. Bestückte, gedruckte Leiterplatten, oder Karten, wurden in der Vergangenheit auf verschiedene Weise geprüft. Ein Verfahren umfaßt die Funktionsprüfung, bei der Signale an den Eingang der Leiterplatte angelegt werden, und die Ausgangssignale der Leiterplatte werden überwacht und mit gewünschten Ergebnissen verglichen, um zu ermitteln, ob die Leiterplatte ordnungsgemäß arbeitet. Die einfachste Umsetzung dieses Verfahrens sieht lediglich ein Ergebnis "bestanden" oder "durchgefallen" für jede einzelne geprüfte Leiterplatte vor, ohne eine Angabe über die Beschaffenheit oder den Ort der fehlerhaften Komponenten auf der Platte. Ausfallraten der Leiterplatten sind normalerweise viel zu hoch, um sich auf die Funktionsprüfung als einziges Verfahren zum Prüfen von PC-Karten vor der Montage des Produktes zu verlassen. Komplexere Funktionsprüfsysteme sehen mehr Information über die Indentität und den Ort fehlerhafter Komponenten auf der PC-Karte vor und wurden mit einigem Erfolg als singuläre Prüfsysteme verwendet. Diese komplexeren Funktionsprüfsysteme versuchen, nicht funktionierende Komponenten auf der PC-Karte zu lokalisieren, indem sie das Ausgangssignal einer nicht funktionierenden Karte für eine Reihe speziell programmierter Eingangssignale sorgfältig analysieren, wobei die Eingangssignale so entworfen sind, daß sie Ausgangssignale erzeugen, die sich für jede fehlerhafte Komponente, oder Reihe von Komponenten, unterscheiden. Selbstverständlich sind diese komplexeren Systeme wegen des hohen Grades an Komplexität der Programmierung der Eingangssignale und der Analyse der Ausgangsdaten, um die Identität und den Ort der einen oder mehreren fehlerhaft arbeitenden Komponenten zu bestimmen, schwierig herzustellen, insbesondere wenn grobe und komplexere Karten geprüft werden. Ferner können diese Prüfverfahren aufgrund ihrer Komplexität oft nicht genügend Information über den Ort der fehlerhaften Komponenten bereitstellen, so daß weitere Prüfschritte notwendig sind, um eine hohe Ausschußrate von PC-Karten zu vermeiden. Aus diesen Gründen wurden schaltungsinterne Prüfverfahren entwickelt, das heißt, Prüfverfahren, bei denen Bauteile in der Schaltung geprüft werden, die die auf der PC-Karte eingebauten Komponenten einzeln prüfen. Schaltungsinternes Prüfen einer PC-Karte identifiziert auf diese Weise klar den Ort fehlerhafter Komponenten.
• Beim Einsatz schaltungsinterner Prüfverfahren gibt es jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten. Da es beispielsweise eine grobe Anzahl von verbindenden Leiterbahnen zwischen den Komponenten auf der zu prüfenden PC-Karte gibt, werden verschiedene Rückführpfade erzeugt.
• Eine Grundlage für die Prüfung aller Komponenten unter Verwendung schaltungsinterner Prüfverfahren ist, daß eine standardisierte Testprozedur für entsprechende Komponenten verschiedener Karten verwendet wird. Wenn der Test jedesmal, wenn eine entsprechende Komponente geprüft wird, anwenderspezifisch angepaßt werden muß, wenn beispielsweise unterschiedliche Schwellwerte des Stromes oder der Spannung erforderlich sind, kann der Test nicht auf einfache Weise automatisiert werden, um zuverlässige Ergebnisse zu liefern. Eine typische Schwierigkeit beim Prüfen von Transistoren ist, daß das Beta (Transistorverstärkung in Emitterschaltung) des Transistors bis zu einer Größenordnung variieren kann. Einige Vorrichtungen nach dem Stand der Technik haben üblicherweise einen konstanten Basisstrom angelegt und einen Kollektorstrom gemessen, um das Beta des Transistors zu bestimmen. Wenn das Beta des Transistors hoch ist, wird ein grober Strom durch den Kollektor gezogen, der den Kollektor/-Emitter-Spannungsabfall bis zur Sättigungsspannung des Transistors absenkt. Eine typische Schaltungsrealisierung dieses Verfahrens nach dem Stand der Technik ist in dem 3253A Betriebs- und Service Manual, Seiten 3 bis 11, Abschnitt 320, Hewlett- Packard Teile Nr. 03253-90001 beschrieben, daß bei der Manufacturing Test Division, Hewlett-Packard Company, P.O. Box 301, Lioveland, CO 80539, erhältlich ist und den Betrieb und die Programmierung des Modells 3253A, schaltungsinterne Analog-Prüfvorrichtung zum Prüfen des Transistorbetas, beschreibt. Wenn der Transistor im Sättigungszustand ist, kann das Transistorbeta nicht geprüft werden. Um zu verhindern, daß der Transistor in den Sättigungsbereich geht, muß der normierte Basisstrom vermindert werden. Dieses Prüfverfahren versagt also als ein automatisiertes Verfahren zum Prüfen des Transistorbetas für Transistoren mit hohem Beta. Diese Schwierigkeiten können nicht ohne weiteres dadurch überwunden werden, daß ein höherer Kollektor/Emitter-Spannungsabfall vorgesehen wird, da, wie oben beschrieben, ein höherer Spannungsabfall andere aktive Komponenten auf der Karte aktivieren würde. Da das Transistorbeta bei einige Prüfverfahren nach dem Stand der Technik durch Verwendung eines Wechselstomsignales berechnet wurde, bewirkten kapazitive Rück führschleifen ferner oft fehlerhafte Verstärkungsberechnungen.
• Ein weiteres Verfahren zum Messen des Betas eines Transistors vor Ort ist beschrieben in "Test Transistor Beta in situ" in 2119 E.D.N. Electrical Design News, Band 28 (1993) März, Nr. 5, Boston, Massachusetts, USA, ab Seite 133. Dieses Verfahren verwendet einen injizierten, vorgegebenen Basisstrom, wie oben beschrieben, und erfordert zusätzlich weitere Verbindungen zum Kurzschließen verschiedener passiver Vorspannungskomponenten auf der Leiterplatte.
• Die vorliegende Erfindung ist durch die Ansprüche, und insbesondere die unabhängigen Ansprüche 1 und 7, definiert.
• Die Erfindung überwindet die Nachteile und Beschränkungen des Standes der Technik, indem sie ein automatisiertes schaltungsinternes Prüfverfahren zum Prüfen des Betas von Transistoren vorsieht, welches im wesentlichen unabhängig gegenüber Veränderungen des Transistorbetas ist. Anders als bei Verfahren nach dem Stand der Technik, bei denen ein konstanter Basisstrom vorgesehen wird, erzeugt die vorliegende Erfindung einen konstanten Emitterstrom, so daß der Kollektorstrom im wesentlichen unabhängig vom Transistorbeta ist. Die Erfindung setzt zusätzlich die Kollektorspannung und die Basisspannung auf im wesentlichen demselben Pegel fest, so daß der Kollektor/Emitter- Spannungsabfall im wesentlichen derselbe ist wie der Basis/Emitter-Spannungsabfall, der ausreicht, um zu verhindern, daß der Transistor in den Sättigungsbereich geht. Zusätzlich verwendet die vorliegende Erfindung zwei verschiedene Gleichspannungspegel im Gegensatz zu einem Wechselstromsignal, um Rückführungsschleifen mit in Reihe geschalteten Kondensatoren zu vermeiden. Ferner werden zwei Gleichstromsignale mit unterschiedlichen Pegeln verwendet, um den Transistor zu prüfen, und der Unterschied zwischen diesen beiden Gleichstrompegel-Signalen wird verwendet, um die Verstärkung des Transistors zu berechnen, um die Effekte von Leckströmen zu eliminieren, die sich durch andere Komponenten auf der gedruckten Leiterplatte ergeben, welche mit dem zu prüfenden Transistor verbunden sind. Ferner wird der konstante Emitterstrom von einer Konstantspannungsquelle erzeugt, die wesentlich größer als der Basis/Emitter-Spannungsabfall ist, das heißt, in der Größenordnung von zwei bis zehn mal so grob oder größer. Durch Verwenden eines großen Spannungsverhältnisses beeinflussen Veränderungen des Basis/- Emitter-Spannungsabfalls für jeden der verschiedenen geprüften Transistoren den im Emitteranschluß des Transistors erzeugten Strom nicht wesentlich.
• Die Vorteile dieser Erfindung liegen darin, daß ein automatisiertes Verfahren zum Prüfen des Transistorbetas eingesetzt werden kann, das mit einer niedrigen Spannung arbeitet und dadurch verhindert, daß andere Komponenten aktiviert werden, während eine ausreichend hohe Kollektor/Emitter-Spannung aufrecht erhalten wird, um zu vermeiden, daß der Transistor in den Sättigungsbereich geht, und die Effekte anderer mit dem Transistor auf der gedruckten Leiterplatte verbundenen Komponenten unterdrückt werden, indem zum Berechnen des Betas unterschiedliche Gleichströme verwendet werden. Eine grobe Spannungsquelle für das Basis/Emitter-Spannungsverhältnis hält auch einen im wesentliche konstanten Emitterstrom für Transistoren mit unterschiedlichen Basis/Emitter-Spannungsabfällen aufrecht. Daraus ergibt sich eine zuverlässige schaltungsinterne Prüfvorrichtung, die einen hohen Grad an Genauigkeit beim Prüfen des Betas von Transistoren, welche in einer Schaltung angeschlossen sind, vorsieht.
• Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung des gesamten schaltungsinternen Prüfsystems nach der Erfindung,
• Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Realisierung der Prüfschaltung nach der Erfindung,
• Fig. 3 ein schematisches Flußdiagramm der einzelnen Arbeitsschritte gemäß der Erfindung,
• Fig. 4 eine schematische Darstellung einer typischen Reihenschaltung eines Transistors, der in einer zu prüfenden PC-Karte angeschlossen ist,
• Fig. 5 eine schematische Darstellung der Art und Weise, auf die die Prüfschaltung nach der Erfindung mit der in Fig. 4 gezeigten Schaltung verbunden ist, und
• Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Realisierung der Prüfschaltung nach der Erfindung, bei der der Transistor bei einem bestimmten Kollektor/Emitter- Spannungsabfall geprüft werden kann.
• Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Systems zum schaltungsinternen Prüfen von Komponenten 10, die auf einer gedruckten Leiterplatte 12 angeschlossen sind. Ein Testsockel 14 verwendet eine Reihe von Verbindungsstücken, oder Steckern 16, die an vorgegebenen Stellen angeordnet sind, um mit vorgegebenen Knoten auf der gedruckten Leiterplatte 12 verbunden zu werden, so daß eine schaltungsinterne Prüfung der verschiedenen Komponenten 10 auf der gedruckten Leiterplatte 12 durchgeführt werden kann. Ein Steckerkabel 18 weist eine Reihe einzelner Leiter auf, die jeweils mit den mehreren Steckern 16 auf dem Prüfsockel 14 verbunden sind. Das Kabel 18 führt zu einem Prüfsystem 20, das einen Computer oder eine Zustandslogikvorrichtung und die zugeordneten Vorrichtungen zum Durchführen der Prüfung aufweist, wie Signalgeneratoren, Spannungsversorgungen, Stromversorgungen, Komperatoren und Signalverarbeitungsvorrichtungen zum Analysieren der Daten und Vorbereiten eines Anzeigesignales, das auf einer Anzeige 22 ausgegeben wird. Die Anzeige 22 kann jede gewünschte Anzeigevorrichtung sein, einschließlich Kathodenstrahlröhren, LCDs, Drucker oder anderen Arten von Vorrichtungen zum Anzeigen der von dem Prüfsystem 20 erzeugten Information.
• Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Prüfschaltung, die die vorliegende Erfindung realisiert. Wie in Fig. 2 gezeigt, umfalt die zu prüfende Vorrichtung einen Transistor 24. Der Kollektoranschluß 26 des Transistors 24 ist durch die Prüfschaltung direkt mit Massepotential verbunden. Der Emitteranschluß 28 ist mit einem Emitterwiderstand (RE) 30 verbunden, der wiederum mit einer Konstantspannungsquelle (VS) 32 verbunden ist. Der Basisanschluß 34 des Transistors 24 ist mit dem invertierenden Eingang 36 eines Operationsverstärkers 38 verbunden. Der nicht invertierende Eingang 40 des Operationsverstärkers 38 ist mit Massepotential gekoppelt. Ein Rückführungswiderstand (RF) 42 ist zwischen einem Ausgang 44 des Operationsverstärkers 38 und dem invertierenden Eingang 36 des Operationsverstärkers 38 angeschlossen.
• Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des Betriebes der Prüfschaltung von Fig. 2. In Fig. 3 beginnt der Prozeß bei Schritt 46, und eine erste Quellenspannung VS1 wird, wie durch Schritt 48 angegeben, in der Spannungsquelle 32 erzeugt. Wieder mit Bezug auf Fig. 2, die erste Quellenspannung VS1 ist eine Gleichspannung, die ausreicht, um einen Spannungsabfall über dem Emitterwiderstand (RE) 30 zu erzeugen, der den Basis/Emitter-Übergang vorspannt, um einen Emitterstrom durch den Transistor zu ziehen, der dem Strombereich entspricht, welcher in den Spezifikationen für den Transistor 34 vorgesehen ist. Da der nicht invertierende Eingang 40 des Operationsverstärkers 38 auf Massepotential gezogen ist, liegt der invertierende Eingang 36 ebenfalls ungefähr auf einem Null Volt Potential. Da der Eingang 36 einen Eingangswiderstand von nahezu unendlich aufweist, fließt ferner der gesamte Basisstrom IB durch den Rückführungswiderstand 42 und erzeugt eine Ausgangsspannung VO am Ausgang 44 des Operationsverstärkers 38, die gleich dem Basisstrom IB multipliziert mit dem Rückführungswiderstand RF ist.
• Da die Spannung am Basisanschluß 34 auf im wesentlichen Null-Potential gehalten wird, ist ferner der Spannungsabfall über dem Basis/Emitter-Übergang ungefähr 0,7 Volt, so daß die Emitterspannung VE ungefähr 0,7 Volt ist. Da der Kollektoranschluß 26 auf Massepotential gehalten wird und das Spannungspotential am Emitteranschluß VE ungefähr -0,7 Volt ist, ist der Spannungsabfall vom Kollektor zum Emitter ferner ebenfalls -0,7 Volt und bleibt im wesentlichen konstant, unabhängig von dem durch den Kollektor fliegenden Strom, weil der Kollektoranschluß keinen Widerstand hat. Der Kollektor/Emitter-Spannungsabfall ist daher hoch genug, den Transistor daran zu hindern, in den Sättigungsbereich zu gehen, und er bleibt im wesentlichen konstant und gleich dem Basis/Emitter-Spannungsabfall, solange der Transistor vorgespannt ist. Ferner werden der Basis- und der Kollektoranschluß bei im wesentlichen Null Volt Potential gehalten, während der Emitteranschluß auf -0,7 Volt gehalten wird, so daß die Spannungspegel auf niedrigem Niveau gehalten werden, wodurch vermieden wird, daß andere mit dem Transistor auf der gedruckten Leiterplatte verbundene Komponenten aktiviert werden. Der Operationsverstärker 38 hält einerseits die Basis 34 auf Nullpotential und sieht andererseits eine Ausgangsspannung vor, die direkt proportional zu dem Strom IB im Basisanschluß 34 ist.
• Wieder mit Bezug auf Fig. 3, die Ausgangsspannung VO1 für die erste Quellenspannung VS1 wird im Schritt 50 gemessen. Die Spannung der Spannungsquelle (VS) 32 (Fig. 2) wird dann auf einen anderen Gleichspannungspegel gebracht, das heißt, eine zweite Quellenspannung VS2, und die Schaltung kann dann in einen stabilen Zustand übergehen. Eine zweite Messung der Ausgangsspannung VO2 wird dann im Schritt 54 am Ausgang 44 des Operationsverstärkers 38 durchgeführt. Im Schritt 56 wird die Differenz zwischen den Quellenspannungen (VS2 - VS1) bestimmt. Dieser Schritt wird in dem in Fig. 1 gezeigten Prüfsystem 20 durchgeführt, indem Standardverfahren zum Ableiten unterschiedlicher Signale eingesetzt werden. Ähnlich wird die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen (VO2 - VO1) im Schritt 58 in dem Prüfsystem 20 durchgeführt. Das Transistorbeta wird dann im Schritt 60 wie folgt berechnet:
• beta = + (RF/RE) · (ΔVS/ΔV&sub0;) - 1.
• Das Transistorbeta kann also bestimmt werden, indem einfach die Differenz der Quellenspannungen geteilt durch die Differenz der Ausgangsspannungen multipliziert mit einer Konstanten, die gleich dem Rückführungswiderstand ist, geteilt durch den Emitterwiderstand gemessen wird, wobei von dem gesamten Quotienten Eins abgezogen wird.
• Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer bekannten Art, auf die ein Transistor mit anderen Bauteilen, wie Widerständen 62, 64, 66 und 68, auf einer gedruckten Leiterplatte verbunden sein kann. Die Verbindung dieser Bauteile hat bei schaltungsinternen Prüfvorrichtungen nach dem Stand der Technik aufgrund der Rückführungsschleifen, welche von diesen und ähnlichen Schaltungstopologien erzeugt werden, Schwierigkeiten verursacht.
• Fig. 5 zeigt die Rückführungsschleifen, welche erzeugt werden, wenn die erfindungsgemäße Prüfschaltung mit einer bekannten Schaltung, wie der von Fig. 4, verbunden wird. Wie in Fig. 5 gezeigt, sind Widerstandpfade zwischen den Basis- und Emitteranschlüssen zu Masse vorgesehen, welche die Berechnung des Transistorbetas beeinflussen könnten, wenn ein einzelner Strom verwendet würde, um die Messungen zum Berechnen des Transistorbetas durchzuführen. Der durch den Widerstand 68 (R&sub4;) fliegende Strom vermindert beispielsweise den gesamten Emitterstrom. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, würden Berechnungen des Betas, welche auf der Grundlage des durch VS/RE gelieferten konstanten Stromes gemacht würden, fehlerhaft sein, weil nicht der gesamte durch den Widerstand 70 (RE) fließende Strom durch den Emitter des Transistors fließt, das heißt, ein Teil des Stromes flieht durch den Widerstand 68 (R&sub4;) gegen Masse.
• Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeit, indem sie die Spannung am Emitter VE auf einem konstanten Potential, das heißt, ungefähr -0,7 Volt, hält und zwei unterschiedliche Emitterströme an den Emitter des Transistors anlegt. Auf diese Weise ist die Differenz der Emitterströme, die gegeben ist durch die Differenz zwischen den Quellenspannungen (ΔV&sub5;), ein direktes Maß des Emitterstromes, da der Strom durch den Widerstand 68 (R&sub4;) sich nicht ändert, weil VE im wesentlichen konstant bleibt. Daraus folgt, daß die Differenz der Basisströme, ΔVO, im Vergleich zur Differenz der Emitterströme, ΔV&sub5;, ein genaues Maß des Transistorbetas unabhängig von dem durch den Widerstand 68 (R&sub4;) fliegenden Strom angibt.
• Indem zwei unterschiedliche Gleichströme verwendet werden, werden zusätzlich die Effekte beliebiger Rückführpfade, die durch in Reihe geschalteten Kondensatoren erzeugt werden könnten, vermieden, die als Impedanzwege wirken könnten, wenn Wechselstromquellen eingesetzt würden, wie es in der Regel bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik üblich war. Die Verwendung von zwei Gleichstromsignalen zum Messen des Transistorbetas vermeidet daher die durch kapazitive Rückführpfade auf der gedruckten Leiterplatte erzeugten Probleme, die normalerweise die Messung des Transistorbetas beeinflußt haben, wenn schaltungsinterne Prüfverfahren nach dem Stand der Technik eingesetzt wurden.
• Wenn die Werte ermittelt werden, die für die Quellenspannung (VS) 32 (Fig. 2) und deren Emitterwiderstand 30 (RE) verwendet werden sollten, sollte man beachten, daß die Basis/Emitter-Spannung im allgemeinen von Transistor zu Transistor um bis zu 0,2 Volt variiert. Um die Effekte aufgrund dieser Variationen zu minimieren, sollte die Quellenspannung VS wesentlich größer als der Basis/Emitter-Spannungsabfall gemacht werden, so daß die Unterschiede der Emitterströme, die an die verschiedenen Transistoren angelegt werden, welche auf verschiedenen Karten getestet werden, nicht erheblich sind. VS sollte also wesentlich größer als ungefähr 0,7 Volt sein, das heißt, in der Größenordnung von 2 bis 10 Volt oder darüber.
• Die Erfindung sieht daher ein automatisiertes schaltungsinternes Prüfverfahren vor, das das Transistorbeta mit einem hohen Grad an Genauigkeit bestimmen kann, wobei es kleine Spannungen verwendet, so daß andere Komponenten auf der Leiterplatte nicht aktiviert werden, während gleichzeitig die Kollektor/Emitter-Spannung des Transistors auf einem genügend hohen Pegel gehalten wird, so daß der Transistor nicht in den Sättigungsbereich geht. Unterschiedliche Gleichstromsignale werden an den Emitteranschluß des Transistors angelegt, während die Emitterspannung auf einem konstanten Pegel gehalten wird, so daß die Effekte paralleler Impedanzwege die Messung des Transistorbetas nicht beeinflussen. Dies schafft einen hohen Grad an Genauigkeit beim Messen des Transistorbetas und vermeidet im wesentlichen die komplexen Probleme paralleler Impedanzpfade, die während schaltungsinterner Prüfverfahren normalerweise auftreten. Da der Emitterstrom im wesentlichen konstant gehalten wird, bewirken Veränderungen des Transistorbetas nicht, daß der Transistor in den Sättigungsbereich geht, wie bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, so daß das erfindungsgemäße Prüfsystem in einer schaltungsinternen Prüfvorrichtung vollständig automatisiert werden kann und dadurch hochgenauer Ergebnisse mit einer niedrigen Prüf-Ausfallrate liefert.
• Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die die Art und Weise zeigt, auf welche die Kollektorspannung auf einem Spannungspegel gehalten werden kann, der von dem Spannungspegel am Basisanschluß des zu prüfenden Transistors abweicht. Die Spezifikationsdaten für einen Transistor geben üblicherweise bestimmte Kollektor/Emitter-Spannungen sowie bestimmte Kollektorströme an. Obwohl die in Fig. 2 und 3 gezeigten Bauteile einen bestimmten Kollektorstrom kontrolliert liefern können, der den Spezifikationsdaten entspricht, wird der Kollektor/Emitter-Spannungsabfall normalerweise auf ungefähr einem Diodenübergang-Spannungsübergang (ungefähr 0,7 Volt) gehalten, weil die Kollektorspannung ungefähr genauso grob ist wie die invertierende Eingangsspannung des Operationsverstärkers. In Fig. 6 sind Widerstände 72 (R&sub1;), 74 (R&sub2;) und 76 (R&sub3;) in einer äquivalenten, mit dem Transistor 78 verbundenen Schaltung gezeigt, wobei der Transistor die zu prüfende Vorrichtung ist. Wie bei den Vorrichtungen von Fig. 2 und Fig. 5 verwendet die Prüfvorrichtung von Fig. 6 einen Operationsverstärker 80 mit einem Rückführungswiderstand (RF) 82, der zwischen dem Ausgang 84 und dem invertierenden Eingang 86 des Operationsverstärkers 80 angeschlossen ist. Der invertierende Eingang 86 ist mit dem Basisknoten 88 des Transistors 78 verbunden. Der nicht invertierende Eingang 90 des Operationsverstärkers 80 ist mit Masse verbunden.
• Die Prüfvorrichtung von Fig. 6 ist insofern den in Fig. 1 und 5 gezeigten Prüfvorrichtungen ähnlich, als ein Emitterwiderstand (RE) 92 mit dem Emitterknoten 94 des Transistors 78 verbunden ist und eine Quellenspannung 96 mit dem Emitterwiderstand 92 in Reihe geschaltet ist, um einen konstanten, vorgebenen Emitterstrom vom Transistor 78 zu ziehen.
• Zusätzlich zu den Ähnlichkeiten mit den Prüfvorrichtungen von Fig. 2 und 5 verwendet die Ausführungsform von Fig. 6 eine Kollektorspannungsversorgung (VC) 98, die eine vorgegebene Kollektorspannung an den Transistor 78 anlegt. Dadurch kann der Transistor über den Kollektor/Emitter- Spannungsabfall geprüft werden, der in den vom Hersteller gelieferten Datenblättern spezifiziert ist. Auf diese Weise wird die Kollektorspannung genau überwacht, so daß andere aktive Komponenten auf der Karte nicht eingeschaltet werden, und der Transistor 78 kann dennoch bei den Herstellerspezifikationen für den Emitterstrom und die Kollektorspannung geprüft werden.
• Wenn der Transistor 78 vorgespannt wird, sind die Spannungen an den Widerständen R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; im wesentlichen konstant, selbst wenn zwei verschiedene Quellenspannungen an die Schaltung angelegt werden, wie in Fig. 6 gezeigt. Wiederum wird ein Großsignal-Beta wie folgt gemessen:
• beta = + (RF/RE) · (ΔV&sub5;/ΔV&sub0;) - 1.
• Wie in Fig. 6 gezeigt, ist der Basisstrom als IB bezeichnet, der Emitterstrom ist als IE bezeichnet und der Kollektorstrom ist als IC bezeichnet. Der durch den Emitterwiderstand (Re) 92 fliegende Strom ist mit Ie bezeichnet. Der durch den Rückführungswiderstand (Rf) 82 fließende Strom ist mit If bezeichnet. Ähnlich ist der durch den Widerstand 92 (R&sub1;) fliegende Strom mit I&sub1; bezeichnet, während der durch den Widerstand 74 (R&sub2;) fliegende Strom als I&sub2; bezeichnet ist, und der durch den Widerstand 76 (R&sub3;) ist als I&sub3; bezeichnet.
• Der Basisstrom ist also gegeben durch die folgende Gleichung:
• IB - ΔIf + ΔI&sub1; - ΔI&sub2;.
• Der Emitterstrom ist gegeben durch die folgende Gleichung:
• IE - ΔIe + ΔI&sub2; + ΔI&sub3;.
• Das Großsignal-Beta kann dann wie folgt berechnet werden:
• Großsignal-Beta = (Emitterstrom)/(Basisstrom).
• Ein verbesserter Betatest kann durch Messen der Widerstände in der Schaltung unter Verwendung niedriger Spannungen durchgeführt werden, um die Effekte an den Diodenübergängen zu vermeiden. Der gemessene Widerstand kann dann verwendet werden, um I&sub1;, I&sub2; und I&sub3; zu bestimmen.
• Um das Kleinsignal-Beta zu messen, werden Messungen bei zwei nah beieinander liegenden Emitterströmen durchgeführt, die Veränderungen der gemessenen Ströme werden für die Berechnung verwendet. Die Veränderung des Basisstromes und des Emitterstromes sind also wie folgt gegeben:
• IB = - ΔIf + ΔI&sub1; - ΔI&sub2;
• IE = - ΔIe + ΔI&sub3; + ΔI&sub2;.
• Das Kleinsignal-Beta kann dann aus Gleichungen 5 und 6 wie folgt berechnet werden:
• Kleinsignal-Beta = ΔIE/ΔIB.
• Auf diese Weise können sowohl das Großsignal-Beta als auch das Kleinsignal-Beta für den zu prüfenden Transistor berechnet werden.
• Die obige Beschreibung der Erfindung dient der Erläuterung und Beschreibung. Sie ist nicht erschöpfend und soll die Erfindung nicht auf genau die offenbarte Form beschränken, weitere Modifikation und Variationen im Lichte der obigen Lehre sind möglich. Beispielsweise gibt es viele Arten, den Strom für den Emitter des Transistors vorzusehen. Obwohl im Beispiel eine bestimmte Anordnung von Spannungsquelle/Emitterwiderstand als eine Möglichkeit, einen konstanten Strom vorzusehen, gezeigt ist, kann der konstante Strom auch auf andere, für die vorliegende Erfindung geeignete Weise vorgesehen werden. Das Ausführungsbeispiel wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung zu erklären und ihre praktische Anwendung zu erläutern, so daß der Fachmann die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und Modifikationen, die für eine bestimmte Anwendung geeignet sind, nutzen kann. Die nachfolgenden Ansprüche umfassen weitere alternative Ausführungsformen der Erfindung, die nur durch den Stand der Technik begrenzt sind.

Claims (13)

1. Prüfvorrichtung zum Prüfen von Transistoren (24) in einer Schaltung, wobei die Basis-, Emitter- und Kollektoranschlüsse des Transistors (24) mit verschiedenen Bauteilen (10) auf einer zu testenden Schaltungsplatte (12) verbunden sind, gekennzeichnet durch

eine Vorrichtung zum Vorspannen (30, 32; 96, 92) des Transistors über den Emitteranschluß bei einem vorgegebenen Emitterstrompegel,

eine Vorrichtung (38; 80, 98) zum Halten des Basisanschlusses und des Kollektoranschlusses auf im wesentlichen gleichen Spannungspegeln oder zum Halten des Kollektoranschlusses auf einem ersten vorgegebenen Spannungspegel und des Basisanschlusses auf einem zweiten vorgegebenen Spannungspegel, so daß ein vorgewählter Spannungsübergang zwischen dem Kollektoranschluß und dem Emitteranschluß erzeugt wird, und

eine Vorrichtung zum Bestimmen (20) des Strompegels im Basisanschluß, so daß die Stromverstärkung des Transistors durch Vergleich des vorgegebenen Emitterstrompegels mit dem Strompegel in dem Basisanschluß berechnet werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung zum Vorspannen (30, 32; 96, 92) eine Vorrichtung zum Vorspannen des Transistors (24) über den Emitteranschluß bei ersten und zweiten Emitterstrompegeln aufweist, und daß die Vorrichtung zum Bestimmen (20) eine Vorrichtung zum Messen des Strompegels im Basisanschluß für den ersten und den zweiten Emitterstrompegel aufweist, um die Stromverstärkung des Transistors aus der Differenz zwischen den im Basisanschluß gemessenden Strompegeln im Vergleich zur Differenz der Strompegel im Emitteranschluß zu berechnen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, mit einer Vorrichtung zum Halten der- Basis und des Kollektors auf im wesentlichen gleichen Spannungspegeln, wobei diese Haltevorrichtung eine Vorrichtung zum Halten des Basis- und des Kollektoranschlusses auf einer niedrigen Spannung aufweist, um zu verhindern, daß andere aktive Bauteile der Schaltungsplatte aktiviert werden.

4, Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Vorrichtung zum Halten des Basis- und des Kollektoranschlusses auf im wesentlichen gleichen Spannungspegeln eine Vorrichtung (26) zum Verbinden des Kollektoranschlusses mit Massepotential und eine Operationsverstärker-Vorrichtung (38) aufweist, mit einem mit dem Basisanschluß verbundenen ersten Eingang, einem mit dem ersten Eingang über einen Rückführ- Widerstand (42) verbundenen Ausgang und einem mit Massepotential verbundenen zweiten Eingang (40), so daß der Basisanschluß im wesentlichen auf Massepotential gehalten wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Operationsverstärker (38) Ausgangsspannungen abhängig von den ersten und zweiten Emitterstrompegeln erzeugt, wobei die Ausgangsspannungen im wesentlichen proportional zu dem durch die Basis des Transistors fliegenden Stroms sind, wobei die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen geteilt durch den Wert des Rückführ- Widerstand (42) eine Angabe über die Stromverstärkung des Transistors liefert, wenn sie mit der Differenz zwischen den Emitterstrompegeln verglichen wird,

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Vorrichtung (39, 32; 96, 92) zum Vorspannen des Emitteranschlusses eine Konstantstromquelle aufweist, wobei die Konstantstromquelle einen im Einsatz mit dem Emitter des Transistors verbundenen Emitterwiderstand (30; 92) umfaßt, sowie eine mit dem Emitterwiderstand verbundene Spannungsquelle (32; 96) aufweist, um den ersten und den zweiten Emitterstrompegel im Emitterwiderstand zu erzeugen, und zwar durch Erzeugen von einer ersten und einer zweiten Gleichspannung, die im wesentlichen größer als die Basis-Emitter-Spannung sind, so daß im wesentlichen gleiche Emitterströme für jeden von der Vorrichtung geprüften Transistor erzeugt werden.

7. Verfahren zum Prüfen von Transistoren in einer Schaltung, um die Verstärkung des Transistors (24) zu bestimmen, gekennzeichnet durch Vorsehen eines ersten und eines zweiten Pegels eines Gleichstrom-Signales am Emitter des Transitors, Messen eines ersten und eines zweiten Pegels von Basissignalen, die den zwei Pegeln des am Emitteranschluß vorgesehenen Gleichstrom-Signales entsprechen,

Bestimmen des Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Pegel des am Emitteranschluß vorgesehenen Gleichstrom-Signales,

Bestimmen der Differenz zwischen den entsprechenden ersten und zweiten Pegeln des Basissignales und Vergleichen der Differenz zwischen den Emitter- Gleichstrom-Signalen und den Differenzen zwischen den Basissignalen, um die Stromverstärkung des Transistors zu ermitteln.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors auf einem Pegel gehalten wird, der genügend hoch ist, um Sättigung zu verhindern, und bei dem beim Vorsehen des ersten und des zweiten Pegels des Gleichstrom-Signals ein erster und ein zweiter Konstantstrom im Emitteranschluß des Transistors erzeugt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter auf ein Pegel gehalten wird, der ausreichend niedrig ist, um zu verhindern, daß andere mit dem Transistor verbunden, aktive Bauteile aktiviert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem beim Halten der Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors ferner der Kollektor und der Basisanschluß auf ungefähr demselben Spannungspotential gehalten werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Kollektor- und der Basisanschluß des Transistors auf ungefähr Massepotential gehalten werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem der Spannungsabfall zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors eine spezifische Spannung zum Messen des Betas des Transistors ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem beim Messen des Basissignales der Stromfluß in allen leitenden Pfaden gemessen wird, die mit einem mit der Basis gekoppelten Knoten verbunden sind, um eine verbesserte Betatest-Messung vorzusehen.