CN101509965B - 模拟测试系统程控电源零伏电压检测补偿装置 - Google Patents

Abstract

模拟测试系统程控电源零伏电压检测补偿装置包括由第四运算放大器(U4)组成的等比例反向电路和由第三运算放大器(U3)组成的跟随电路，使用第四运算放大器(U4)进行1∶1反相，第三运算放大器(U3)跟随反馈至第二运算放大器(U2)输入端，其中，第三运算放大器(U3)输出端连接的第十二电阻(R12)与第二运算放大器(U2)反馈回路第十电阻(R10)值相同；第二地(GND 2)连接第四运算放大器(U4)，第二十三个电阻(R23)阻值等于第二十四电阻(R24)的阻值，第四运算放大器(U4)输出端连接第三运算放大器(U3)的同向输入端，第三运算放大器(U3)使用跟随方式，第十二电阻(R12)阻值等于第十电阻(R10)阻值。极大提高测试系统程控电压源的精度和稳定度。

Description

模拟测试系统程控电源零伏电压检测补偿装置

技术领域

本发明是一种在集成电路测试系统的程控电源中使用零伏电压检测补偿技术来消除内外接地点电位偏差而导致实际输出电压减小的技术，属于半导体测试技术领域。

背景技术

现代半导体电路的发展对半导体测试提出了越来越高的要求，而对测试设备的关注点中，程控电源模块中的电源精度更是重点，它是整个测试的基础，所有的测试结果都以它为基准。目前的测试系统，对程控电源精度上的改进有多种方式，增加DA位数，提高DA精度、分辨率，提高功放性能，比例电阻精度、稳定度等多方面都可正向提高电源精度，随着现代技术的发展，目前测试设备对电源也可进行软件的自校准，在这些技术中，基本都是对电压源的输出正方向进行改进，没有关注程控电源的电流在传输导线上造成的损耗，导致设备内外接地点的电位不一致，使得实际施加于负载的电压降低及不稳定，更没有进行逆向的补偿或消除，而在实际电路测试过程中，由于内外接地点电位的误差而导致的测试误差却时常出现，使消除此类误差成为测试系统必须面对的问题，正是基于此技术需求，我公司发明了消除内外接地点电位误差的程控电源零电位检测补偿技术。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种模拟测试系统程控电源零伏电压检测补偿装置，即在电源输出中的零点电位误差检测及补偿技术。消除集成电路测试系统程控电源模块中的输出电压与负载实际电压由于设备内外接地点电位的不一致而产生的误差。

技术方案：本发明的模拟测试系统程控电源零伏电压检测补偿装置包括由第四运算放大器组成的等比例反向电路和由第三运算放大器组成的跟随电路，使用第四运算放大器进行1∶1反相，第三运算放大器跟随反馈至第二运算放大器输入端，其中，第三运算放大器输出端连接的第十二电阻与第二运算放大器反馈回路第十电阻值相同；第二地(外接地点)连接第四运算放大器，第二十三个电阻阻值等于第二十四电阻的阻值，第四运算放大器输出端连接第三运算放大器的同向输入端，第三运算放大器使用跟随方式，第十二电阻阻值等于第十电阻阻值。

有益效果：比较(图1)和(图2)，在图1中，负载为RL，假设条件如下：

一、参考零点电位为GND_1，理想状态下，GND_1＝GND_2＝0V；

二、需要的负载电压为VO，即VO＝V_FORCE-GND_2；

理论上可以计算出需要从V_DA端给出的电压 $V_{\mathrm{DA}}=-(V_{\mathrm{FORCE}}-\mathrm{GND}\_2)*\frac{R3}{R10}$ (式1)，软件设定电压即使用此计算公式，由假设条件一中的GND_1＝GND_2＝0V可知实际软件计算为 $V_{\mathrm{DA}}=-V_{\mathrm{FORCE}}*\frac{R3}{R10},$ 即 $V_{\mathrm{FORCE}}=-V_{\mathrm{DA}}*\frac{R10}{R3}$ (式2)，然而在实际测试中，由于测试设备到用户测试板上的导线电阻等的影响，GNG_2与GND_1有一定的压差，假设压差为VD＝GND_2-GND_1，即GND_2＝VD+GND1＝VD，由于设定输出为VO，所以当VD不为零时，实际输出为VO＝V_FORCE-VD，最终负载得到的电压与软件设定电压相比小了VD。

为了消除VD误差产生的电压输出偏差问题，增加如图2的零伏电压检测反馈技术，图2中主电压输出部分即U2保留不变，增加了U4，U3的反馈部分。外部零伏参考点电位通过U4进行反相(R23＝R24)，再通过U3传回U2的输入级，选用合适的电阻值，并且使R12＝R10，增加此线路后将使V_FORCE点的电位抬高VD，这样就使负载RL上的压差为实际所需的VO，使得 $\mathrm{VO}=-V_{\mathrm{DA}}*\frac{R10}{R3}+\mathrm{VD}*\frac{R10}{R10}=-V_{\mathrm{DA}}*\frac{R10}{R3}+\mathrm{VD}.$

通过上面的计算分析，我们可以发现：在常规采用的电源输出技术中，因GND_2和GNG_1的压差会导致输出电压产生偏差，进而影响输出电压的精度，更严重的是如果GND_2为不稳定状态，会使得输出电压稳定度受到极大影响，而通过零电位检测技术，可以完全消除由于GND_2与GND_1的压差导致的输出电压精度稳定度误差。

附图说明

图1A和图1B是传统测试系统程控电源的电压输出结构。包括DA输出后的跟随，电压的放大部分，加压测流部分。

图2A和图2B是本发明模拟测试系统程控电源零伏电压检测补偿装置。包括DA输出后的跟随，电压的放大部分，加压测流部分，零电位检测补偿部分。

具体实施方式

模拟测试系统程控电源零伏电压检测补偿装置采用零伏电压检测补偿技术的程控电源电压输出结构具体实施方式为：增加一组用于反馈的运放线路第四运算放大器U4、第三运算放大器U3，把负载端的参考零电位点连接至第四运算放大器U4反向端，通过第三运算放大器U3跟随至其输出端，由于R12＝R10，故由GND_2反馈的电压最终以同向的方式和V_DA产生的输出电压最终叠加于第二运算放大器U2输出端，从而完成第二地GND_2的零电位检测与反馈。

模拟测试系统程控电源零伏电压检测补偿装置包括由第四运算放大器U4组成的等比例反向电路和由第三运算放大器U3组成的跟随电路，使用第四运算放大器U4进行1∶1反相，第三运算放大器U3跟随反馈至第二运算放大器U2输入端，其中，第三运算放大器U3输出端连接的第十二电阻R12与第二运算放大器U2反馈回路第十电阻R10值相同；第二地GND_2连接第四运算放大器U4，第二十三个电阻R23阻值等于第二十四电阻(R24)的阻值，第四运算放大器U4输出端连接第三运算放大器U3的同向输入端，第三运算放大器U3使用跟随方式，第十二电阻R12阻值等于第十电阻R10阻值。

从电压的输出上看，电源激励模式相同，增加的是对外部零点电位的补偿。

图1A，图1B是传统的测试系统程控电源的输出模式，根据输出V_FORCE，第三电阻R3(第四电阻R4、第五电阻R5)，第十电阻R10比例计算，通过软件设定V_DA，即可得到所需的V_FORCE，此种方式回避了GND_1与GND_2的压差。

图2A，图2B是本发明的在测试系统程控电压输出部分中增加了零伏电压的检测，通过第四运算放大器U4，第三运算放大器U3反馈回第二运算放大器U2运放输入，和V_DA再通过第二运算放大器U2最终反馈到负载上，从而消除GND_1与GND_2的压差导致的负载电压与设定电压偏差的情况。

Claims (1)

1.一种模拟测试系统程控电源零伏电压检测补偿装置，其特征在于该电压检测补偿装置包括由第四运算放大器(U4)组成的等比例反相电路和由第三运算放大器(U3)组成的跟随电路，使用第四运算放大器(U4)进行1∶1反相，第三运算放大器(U3)跟随反馈至程控电源的主电压放大部分的第二运算放大器(U2)输入端，其中，第三运算放大器(U3)输出端连接的第十二电阻(R12)与第二运算放大器(U2)反馈回路第十电阻(R10)值相同；第一地(GND 1)连接第四运算放大器(U4)的同相输入端，第二十三电阻(R23)阻值等于第二十四电阻(R24)的阻值，第二十四电阻(R24)连接在第二地(GND 2)与第四运算放大器(U4)的反相输入端之间，第二十三电阻(R23)连接在第四运算放大器(U4)的反相输入端与输出端之间，第四运算放大器(U4)输出端连接第三运算放大器(U3)的同相输入端，第三运算放大器(U3)使用跟随方式，第十二电阻(R12)阻值等于第十电阻(R10)阻值。

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