CN105510757B - 三轴dc-ac连接系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三轴DC‑AC连接系统。本发明的实施例提供了一种用于将电气测试仪器连接到被测器件（DUT）的改进的双线缆连接系统。在一个实施例中，单对等长三轴线缆每一个具有期望的特征阻抗。每一个线缆具有中心连接器、中间导体和外部导体。每一个线缆的近端连接到测试仪器，并且远端位于DUT处。在远端，中心导体连接到DUT，允许中间导体浮动，并且外部导体连接到彼此。每一个线缆的近端使用对于将执行的测试而言适当的连接而连接到设备。这允许测试仪器执行不同类型的测试而不改变到DUT的连接。

Description

三轴DC-AC连接系统

技术领域

所公开的技术的实施例一般涉及电气测试仪器，并且具体地涉及电气测试仪器与被测器件（DUT）之间的互连系统。

背景技术

在晶片上的半导体器件上的多个区域中以及在器件寿命中的稍后点处（包括在其最终产品中）执行多个测试已经变得常见。常见测试的示例是电流-电压（IV）、电容-电压（CV）、一般射频（RF）和矢量网络分析（VNA）测试。诸如CV、RF和VNA测试之类的一些类型的测试受益于在测试仪器与DUT之间具有控制阻抗。然而，诸如IV测试之类的其它类型的测试不要求这样的控制阻抗。当需要执行两种类型的测试时这可能成问题。

在IV测试中，在测试仪器与DUT处的两个管脚之间使用两对三轴线缆（每一个线缆具有外部、中间和中心连接器）是常见的。在DUT（远）端，第一对线缆的中心导体连接到一个管脚并且第二对线缆的中心导体连接到第二管脚。每一对的两个中间导体典型地也一起连接在远端。在操作中，中间导体典型地被供给有对应于相应中心导体上的电压的保护电压。三轴线缆的外部导体典型地连接到保护接地，因为中间和中心导体电压可能处于高电势。

在CV测试中，在测试仪器与DUT处的两个管脚之间使用两对双导体同轴线缆是常见的。在远端，第一对线缆的中心导体连接到一个管脚，并且第二对线缆的中心导体连接到第二管脚。线缆的外部导体典型地连接到仪器接地。

诸如RF和VNA测试之类的AC测试典型地要求仪器与DUT之间的传输线。现有系统将三轴线缆的中心导体和中间导体之间的空间用作用于这些测试的传输线。为了建立该传输线，用户必须将中间导体在DUT处短接在一起。这种短接然后在诸如IV测试之类的DC测试可以执行之前必须移除。对于用户而言，改变DUT处的连接特别是在执行大量AC和DC测试二者时是不方便的（如果不是彻头彻尾地繁重的话）。此外，许多类似的连接系统可能聚合到DUT处的非常受限的空间中，从而使得改变DUT连接甚至更加困难并且耗时。

已经设计出允许单个DUT连接用于多个测试的先前的四线缆连接系统。但是尚未设计出用于双线缆连接系统的类似系统，即使双线缆系统在一些情形中更加合期望。四线缆系统仅在线缆电阻将会影响测量时是必要的。当线缆电阻将会对测量具有最小影响时——例如当执行高电压测试时——双线缆连接系统可能更加合期望。双线缆连接系统典型地比四线缆系统花费得更少并且占据更小的空间，这在DUT处存在有限空间时可以尤为重要。

美国专利号 7,388,366描述了一种四线缆连接系统，其可以使用DUT处的单个连接来执行多个测试。如该专利中所描述的，四线缆系统还可以用于执行双线缆测试。但是，该解决方案要求使用所有四个线缆，这消除了双线缆连接系统的优点。此外，许多仪器本质上不支持四线缆连接。适配器将允许四线缆连接系统与这些仪器一起使用，但是以增加的花销和复杂度为代价。适配器还拉长仪器与DUT之间的连接，这降低较高频处的性能。

用于双线缆连接系统的一种解决方案是使用改变DUT处的连接的开关器件。这允许仪器在连接到开关器件时使用单个线缆配置。但是开关器件本身为连接系统添加成本和复杂度。手动开关器件要求用户在DUT连接的每一个设置之间进行切换，这增加测试之间的时间。自动开关器件可以使用处理器来自动改变DUT连接。但是这进一步增加复杂度和成本，并且要求用于处理器的电力源。

因此，存在对于测试仪器与被测器件（DUT）之间的改进的双线缆互连系统的需要。

附图说明

图1描绘了依照所公开的技术的某些方面的用于执行IV测量的双线缆非开尔文连接系统的示例性实施例。

图2描绘了依照所公开的技术的某些方面的用于执行CV测量的双线缆连接系统的示例性实施例。

图3描绘了依照所公开的技术的某些方面的用于执行VNA测试的双线缆连接系统的示例性实施例。

具体实施方式

所公开的技术的实施例一般针对包括测试仪器与被测器件（DUT）之间的单对三轴线缆的互连系统。三轴线缆可以支持低电流IV测试（DC测试）。对于AC测试（例如CV或VNA测试），可以允许中间导体浮动——至少在较高频率处——使得可以在中心导体与外部导体（罩壳）之间建立传输线。需要允许中间导体针对具有比线缆长度的¼大得多的波长的信号浮动。否则，测量将变得失真，因为测试信号波长接近线缆长度的四分之一。典型地，允许中间导体针对线缆长度的10倍或20倍长的波长浮动。每一种情况中的精确因子基于所期望的测量精度，其中较高因子（即允许中间导体针对较长波长浮动）给出更大精度。

根据所公开的技术的实施例的用于将测试仪器连接到DUT的连接系统一般包括第一和第二三轴线缆，每一个具有期望的特征阻抗，线缆的近端位于测试仪器处并且线缆的远端位于DUT处。

图1描绘了依照所公开的技术的某些方面的用于执行IV测量的双线缆非开尔文连接系统105的示例性实施例。第一三轴线缆110和第二三轴线缆120将DUT 130连接到测试仪器100，其被配置成对DUT执行IV测试。每一个三轴线缆具有中心导体（110c，120c）、中间导体（110b，120b）和外部导体（110a，120a）。线缆的远端靠近DUT 130定位并且近端位于测试仪器100处。线缆可以每一个具有特征阻抗。例如，50欧姆。这在将线缆附接到要求匹配阻抗以正确运转的仪器时可能是重要的。在一个实施例中，线缆110和120是等长的。

在图1中所示的实施例中，外部导体110a和120a一起连接在线缆的远端（即靠近DUT 130的端）。中间导体110b和120b并未连接到远端处的任何事物，并且保持自由以浮动。中心连接器110c和120c在线缆的远端处连接到DUT 130。

在近端（靠近仪器100），线缆以适合用于IV测试的方式连接。在该示例中，外部导体110a和120a连接到地。中心连接器110c和120c连接到力（force）端子，而中间导体110b和120b连接到仪器上的相应保护端子。如图2和3中所示，相同的连接系统105可以用于执行其它类型的测试而不改变到DUT 130的连接。

图2描绘了依照所公开的技术的某些方面的被配置成执行CV测量（AC测试类型）的双线缆连接系统的第二示例性实施例。在该示例中，使用与图1中的相同的连接系统105，并且其保留到DUT 130的相同连接。但是，允许每一个中间导体110b和120b的近端浮动（至少在较高频率处）使得在每一个中心导体（110c，120c）与其相应外部导体（110a，120a）之间建立传输线。要指出的是，图1-3示出仪器100,200和300内的示例性电路以说明执行每一种类型的测试的仪器之间的一些可能的差异。该电路不意图表示每一个仪器中的所有电路，或者甚至不意图表示执行每一个测试所需要的所有电路。另外，在一些实施例中，仪器100,200和300中的两个或更多个可以实现在单个设备内。

图3描绘了依照所公开的技术的某些方面的被配置成执行VNA测试（AC测试类型）的双线缆连接系统的另一示例性实施例。连接系统105及其到DUT 130的连接保持与图1和2中的相同。然而，如图3中所示，外部导体110a和120a连接到仪器300内的内部地并且不独立接地。

现有系统要求用户在DUT处短接中间导体以用于CV测试并且断开它们以用于IV测试。相比之下，所公开的技术的实施方式有利地允许用户迅速且容易地在不同类型的测试（例如IV测试和CV测试）之间切换而不改变线缆远端处（例如在DUT处）的连接。现有系统不提供从IV测试（如图1中所示）切换到AC测试（如图2和3中所示）的手段。

如图2和3中所示，中间导体正常不连接到线缆的近端或远端处的任何事物。这在中心和外部导体之间建立传输路径。然而，一些用户可能对允许中间导体浮动感到不适。因此，在其它实施例中，中间导体可以通过大阻抗连接到电信号（例如仪器上的端子、接地或某个其它信号）。该阻抗必须比中心与中间导体之间的线缆的特征阻抗大得多，以避免干扰线缆中的传输路径。典型地，阻抗至少为线缆的特征阻抗的十倍大。这可能使线缆的性能下降大约百分之十。当期望更好的性能时，可以使用甚至更大的阻抗。例如，使用线缆的特征阻抗的一百倍大的阻抗可以对线缆的性能仅具有1%的影响。

已经参照所图示的实施例描述和说明了本发明的原理，将认识到，所图示的实施例可以在布置和细节方面进行修改而不脱离于这样的原理，并且可以以任何期望的方式进行组合。并且虽然前述讨论已集中在特定实施例上，但是预计到其它配置。特别地，即使在本文使用诸如“根据本发明的实施例”等之类的表述，但是这些短语意在一般地引用实施例可能性，并且不意图将本发明限于特定实施例配置。如本文所使用的，这些术语可以引用可组合成其它实施例的相同或不同的实施例。

因此，鉴于对本文所描述的实施例的各种各样的置换，本详细描述和随附材料仅仅意图是说明性的，并且不应当被视为限制本发明的范围。因而，本发明所要求保护的是如可以进入随附权利要求及其等同物的范围和精神内的所有这样的修改。

Claims (20)

1.一种对被测器件（DUT）执行至少两种不同类型的测试而不改变DUT处的连接的系统，其中第一类型的测试受益于在测试仪器与DUT之间具有控制阻抗并且第二类型的测试不受益于在测试仪器与DUT之间具有控制阻抗，所述系统包括：

测试仪器；

被测器件（DUT）；以及

两个或更多个三轴线缆，其中远端靠近DUT定位并且近端靠近所述测试仪器定位，每一个线缆具有中心导体、中间导体和外部导体，其中：

中心导体在每一个线缆的远端处连接到DUT并且在每一个线缆的近端处连接到所述测试仪器；

中间导体在线缆的远端处断开；

外部导体在线缆的远端和近端二者处连接到彼此；并且

外部导体在线缆的近端处连接到与所述测试仪器共享的接地；并且

其中所述系统被配置成当中间导体未在线缆的近端处连接到彼此并且未连接到所述测试仪器时执行第一类型的测试。

2.权利要求1所述的系统，其中所述测试仪器包括第一组端子和不同于第一组的第二组端子；并且

所述系统还被配置成当线缆连接到第一组端子时执行第一类型的测试；并且

所述系统还被配置成当线缆连接到第二组端子时执行第二类型的测试。

3.权利要求1所述的系统，其中一个或多个中间导体还通过所述控制阻抗的至少十倍大的阻抗连接到电信号或接地。

4.权利要求1所述的系统，其中接地是所述仪器的内部接地。

5.权利要求1所述的系统，其中线缆的远端处的至少一个外部导体连接制作在DUT载体上。

6.权利要求1所述的系统，其中每一个线缆在中心导体与外部导体之间具有50欧姆的期望特征阻抗。

7.权利要求1所述的系统，其中所述测试仪器要求线缆具有匹配的阻抗。

8.一种对被测器件（DUT）执行至少两种不同类型的测试而不改变DUT处的连接的系统，其中第一类型的测试受益于在测试仪器与DUT之间具有控制阻抗并且第二类型的测试不受益于在测试仪器与DUT之间具有控制阻抗，所述系统包括：

用于执行第一类型的测试的第一测试仪器；

用于执行第二类型的测试的第二测试仪器；

被测器件（DUT）；以及

两个或更多个三轴线缆，其中远端靠近DUT定位并且近端靠近测试仪器之一定位，每一个线缆具有中心导体、中间导体和外部导体，其中：

中心导体在每一个线缆的远端处连接到DUT；

中间导体在线缆的远端处断开；

外部导体在线缆的远端和近端二者处连接到彼此；并且

外部导体在线缆的近端连接到与至少一个测试仪器共享的接地；并且

其中所述系统被配置成在下述情况时执行第一类型的测试：

中心导体在线缆的近端处连接到第一测试仪器；

中间导体未在线缆的近端处连接到彼此；以及

中间导体未连接到第一或第二测试仪器中的任一个；并且

其中所述系统被配置成在中心导体在线缆的近端处连接到第二测试仪器时执行第二类型的测试。

9.权利要求8所述的系统，其中一个或多个中间导体还通过所述控制阻抗的至少十倍大的阻抗连接到电信号或接地。

10.权利要求8所述的系统，其中接地是第一或第二仪器的内部接地。

11.权利要求8所述的系统，其中线缆的远端处的至少一个外部导体连接制作在DUT载体上。

12.权利要求8所述的系统，其中每一个线缆在中心导体与外部导体之间具有50欧姆的期望特征阻抗。

13.权利要求8所述的系统，其中至少一个测试仪器要求线缆具有匹配的阻抗。

14.一种利用测试仪器对被测器件（DUT）执行两个或更多个不同类型的测试而不改变DUT处的连接的方法，其中至少一种类型的测试受益于在所述测试仪器与DUT之间具有控制阻抗，所述方法包括：

将DUT连接到两个或更多个三轴线缆，其中每一个线缆具有远端和近端，每一个线缆包括中心导体和中间导体以及外部导体，连接DUT的步骤包括：

在线缆的远端处将中心导体连接到DUT；

在线缆的远端处将外部导体连接到彼此；以及

使中间导体在线缆的远端处断开；

配置线缆的近端以执行第一类型的测试而不改变线缆的远端处的连接；其中

第一类型的测试受益于在所述测试仪器与DUT之间具有控制阻抗；并且

配置的步骤包括：

在线缆的近端处将外部导体连接到彼此并且连接到与所述测试仪器共享的接地；

在线缆的近端处将中心导体连接到所述测试仪器；以及

使中间导体彼此断开并且与DUT断开；并且

配置线缆的近端以执行第二类型的测试而不改变线缆的远端处的连接；其中

第二类型的测试不受益于在所述测试仪器与DUT之间具有控制阻抗；并且

配置的步骤包括：

在线缆的近端处将中心导体连接到所述测试仪器；以及

在线缆的近端处将外部导体连接到彼此并且连接到与所述测试仪器共享的接地。

15.权利要求14所述的方法，其中所述测试仪器包括单个测试仪器。

16.权利要求14所述的方法，其中所述测试仪器包括用于执行第一类型的测试的第一测试仪器和用于执行第二类型的测试的第二测试仪器，并且所述方法还包括在配置线缆的近端以执行第一或第二类型的测试时将线缆连接到相应的第一或第二测试仪器。

17.权利要求14所述的方法，还包括：

通过该线缆的中心导体与外部导体之间的特征阻抗的至少十倍大的阻抗将至少一个中间导体连接到电信号或接地。

18.权利要求14所述的方法，其中接地是所述测试仪器的内部接地。

19.权利要求14所述的方法，其中在线缆的远端处将外部导体连接到彼此的步骤包括通过DUT载体制作至少一个连接。

20.权利要求14所述的方法，其中每一个线缆在中心导体与外部导体之间具有50欧姆的期望特征阻抗。

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