PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCION DE LA FRECUENCIA CENTRAL EN AMPLIFICADORES SINTONIZADOS INTEGRADOS EN UN CRISTAL SEMICONDUCTOR MEDIANTE LA MEDICION DE TEMPERATURA.

Procedimiento para la obtención de la frecuencia central en amplificadores sintonizados integrados en un cristal semiconductor mediante la medición de temperatura.

La presente invención describe un procedimiento para la obtención de la frecuencia central en amplificadores sintonizados integrados en un cristal semiconductor mediante la medición de temperatura. La Fig. 1 muestra un cristal semiconductor (1) que puede contener diferentes circuitos analógicos i/o digitales (2, 3, 4, 5), siendo uno de ellos un amplificador sintonizado (2). El funcionamiento de dicho amplificador provoca una disipación de potencia y ésta un incremento de temperatura en la superficie del cristal semiconductor. Con una adecuada secuencia de estímulos mediciones de ciertas componentes frecuenciales de dicha temperatura realizadas cerca del circuito amplificador (7), permiten obtener la frecuencia central del amplificador, es decir, la frecuencia para que la ganancia del amplificador sea máxima. La medida de la temperatura puede hacerse bien mediante sensores de temperatura integrados en el mismo cristal semiconductor, bien mediante sensores externos

Procedimiento para la obtención de la frecuencia central en amplificadores sintonizados integrados en un cristal semiconductor mediante la medición de temperatura.

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a un procedimiento para la caracterización eléctrica, específicamente la obtención de la frecuencia central, de amplificadores electrónicos analógicos sintonizados integrados en un cristal semiconductor mediante la medición de temperatura. El sector de la técnica es el de caracterización de circuitos electrónicos analógicos, en concreto, circuitos electrónicos amplificadores analógicos sintonizados integrados en un cristal semiconductor.

Estado de la técnica

El procedimiento actual para la caracterización de amplificadores, al que en este documento denominamos procedimiento clásico, se basa en la medida directa de magnitudes eléctricas (tensión y/o corriente) en los nodos de entrada y salida de señal del amplificador. Es por tanto un requerimiento obligado que estos nodos en los que se haga la medida sean accesibles para los instrumentos de medida. Adicionalmente, estos nodos pueden tener que estar adaptados a las necesidades de los instrumentos de medida, por ejemplo, determinados valores de impedancia de salida, siendo las más corrientes 50 y 75 ohmios.

La patente [1] propone la utilización de mediciones de temperatura para la caracterización eléctrica de circuitos analógicos integrados en un cristal semiconductor. Utilizando mediciones de temperatura, la presente patente propone un procedimiento específico para obtener una característica eléctrica concreta, la frecuencia central, de un circuito analógico integrado en un cristal semiconductor, específicamente en amplificadores sintonizados.

En cuanto a la utilización de la magnitud temperatura en circuitos analógicos integrados, la patente [2] propone un procedimiento para la detección de anomalías estructurales en circuitos analógicos integrados, consistente en la medida dinámica (en el tiempo) de la temperatura en diferentes puntos de la superficie del cristal semiconductor, llevada a cabo mediante circuitos sensores de temperatura integrados en el mismo cristal del circuito que se verifica.

[1] P 200501512 Procedimiento para la caracterización eléctrica de circuitos analógicos integrados en un cristal semiconductor mediante la medición de temperatura.

[2] P 200002735 Procedimiento de verificación estructural de circuitos integrados analógicos basado en la observación interna y concurrente de temperatura.

Explicación de la invención

El procedimiento de caracterización clásico tiene algunos inconvenientes: el primero de ellos, la necesidad de accesibilidad externa de los nodos de entrada y salida del amplificador a caracterizar. Adicionalmente, mediciones de amplificadores de radio frecuencia requieren la adaptación a 50 o 75 ohmios de los nodos de salida, lo que conlleva un incremento del consumo en el circuito a caracterizar, mayor complejidad de diseño y mayores costes de fabricación.

La utilización de mediciones de temperatura para extraer la frecuencia central de amplificadores sintonizados presenta como ventaja el no requerir tener observabilidad directa de los nodos de salida del amplificador. Adicionalmente, no requiere cargar eléctricamente los nodos de salida del amplificador ni adaptarlos a una impedancia baja como puede ser 50 o 75 ohmios.

Para obtener la frecuencia central de un amplificador sintonizado mediante mediciones de la temperatura, la presente patente propone estimular el puerto de entrada del amplificador con una señal eléctrica que sea suma de dos señales sinusoidales cuyas frecuencias sean, respectivamente, f₁ y f₂.

El presente procedimiento propone observar la amplitud de la componente espectral de la temperatura a la frecuencia (f₁-f₂). La temperatura se tiene que medir en las proximidades del circuito amplificador. Específicamente, se deberá medir la temperatura cerca de algún dispositivo del amplificador cuya amplitud de la componente espectral de la potencia disipada a la frecuencia (f₁-f₂) verifique que, primero, esta amplitud tenga una gran dependencia con la ganancia del amplificador de forma directa y, segundo, que tenga una magnitud suficiente para asegurar la viabilidad de las mediciones de temperatura con el sistema sensor seleccionado. Las ecuaciones que relacionan la amplitud de la componente espectral de la potencia disipada por los diferentes dispositivos a la frecuencia (f₁-f₂) en función de la ganancia del amplificador a las frecuencias f₁ y f₂ depende de la topología específica del amplificador considerado, de la tecnología utilizada y de la polarización del amplificador.

El valor específico de la frecuencia (f₁-f₂) se selecciona de forma que su valor tiene que estar dentro de la banda de los acoplos térmicos en circuitos integrados. Este requisito garantiza que la amplitud de la componente espectral de potencia disipada por los dispositivos circuito amplificador a la frecuencia (f₁-f₂) pueda ser observada mediante mediciones de la amplitud de la misma componente espectral de la temperatura.

La frecuencia central del amplificador se obtendrá midiendo la amplitud de la componente espectral de la temperatura a la frecuencia (f₁-f₂) en el lugar seleccionado mientras se realiza un barrido de la frecuencia de las señales sinusoidales aplicadas a la entrada del amplificador. Esta patente propone realizar el barrido manteniendo a un valor constante la diferencia (f₁-f₂). Las frecuencias f₁ y f₂ se barrerán en toda la banda de utilización del amplificador sintonizado. Al observar la amplitud de la componente espectral de la temperatura a la frecuencia (f₁-f₂), la frecuencia central se obtendrá a partir de los valores de f₁ y f₂ que maximizan la medición de la amplitud de la componente espectral a la frecuencia (f₁-f₂) de la temperatura.

La medición de la temperatura puede hacerse mediante sensores externos al cristal semiconductor, o mediante sensores integrados en el mismo cristal semiconductor. En ambos casos, los sensores tienen que tener una buena sensibilidad en la frecuencia de medida de la temperatura.

Descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un ejemplo de cristal semiconductor (1) que incluye diferentes circuitos analógicos-digitales (2, 3, 4, 5). Uno de los circuitos analógicos es un amplificador sintonizado (2). En este circuito, el nodo de salida del amplificador (9) no es accesible desde pines del circuito integrado (8), no siendo posible la obtención de la frecuencia central del amplificador mediante la técnica clásica. La Fig. 2 es un ejemplo de cristal semiconductor (1) con un único circuito analógico: un amplificador en topología de surtidor común, formado por un dispositivo activo (10) y una resistencia de carga (11). En ambas figuras se indican, a título de ejemplo, posibles puntos cercanos al amplificador (7, 15) donde se puede medir la temperatura para la obtención de la frecuencia central de dicho amplificador. En la Fig. 2, el circuito amplificador se estimula con la suma de dos señales sinusoidales, de frecuencias f₁ (17) y f₂ (18). La figura 3 muestra un ejemplo de resultado de medición de la amplitud de la componente frecuencial de la temperatura a la frecuencia (f₁-f₂) realizada en el punto (15) de la Fig. 2. Las unidades del eje vertical (20) serían proporcional a la amplitud de la componente espectral de la temperatura medida. El eje horizontal indica diferentes valores de f₁ (21) en los que se ha realizado la medición de temperatura, teniendo en cuenta que f₂ también se modifica de forma que (f₁-f₂) se mantiene constante. El punto de máxima amplitud (23) coincide con el valor de la frecuencia central del amplificador (22).

Descripción de las aplicaciones preferidas

La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de la frecuencia central en amplificadores sintonizados. La Fig. 1 muestra un cristal semiconductor (1) con diferentes circuitos analógicos en su interior. A modo de...

1. Un procedimiento para la obtención de la frecuencia central de amplificadores analógicos sintonizados caracterizado porque el circuito analógico se estimula con una señal eléctrica que está formada por la suma de dos señales sinusoidales de frecuencias f₁ y f₂.

2. Un procedimiento para la obtención de la frecuencia central de amplificadores analógicos sintonizados basado en la reivindicación 1 que se caracteriza porque se mide la amplitud de la componente espectral de la temperatura a la frecuencia (f₁-f₂) en las proximidades del circuito semiconductor.

3. Un procedimiento para la obtención de la frecuencia central de amplificadores analógicos sintonizado basado en las reivindicaciones 1 y 2 que se caracteriza porque la amplitud de la componente espectral de la temperatura se mide mientras se hace un barrido de frecuencias de las dos señales sinusoidales aplicadas a la entrada en la banda de interés.

4. Un procedimiento para caracterizar circuitos analógicos integrados, basado en la reivindicaciones 1 y 2 en que las mediciones de temperatura se realizan mediante mediciones de cualquier magnitud física (por ejemplo, dilatación, variación de índices de reflexión, velocidad de propagación del sonido) cuya causa de variación sea una variación de la temperatura.