CN113391141A - 噪声测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种噪声测试装置及测试方法，测试装置包括：电源，用于向待测设备提供供电电流，待测设备根据供电电流产生输出信号；电容，用于滤除输出信号中的直流分量；频谱分析仪，用于根据滤波后的输出信号对待测设备进行噪声测试；开关，用于根据使能信号连通或断开频谱分析仪与电容的信号传输通道；侦测电路，接收滤波后的输出信号，用于侦测滤波后的输出信号中是否存在直流电压，并根据侦测结果产生使能控制信号。该噪声测试装置提高了装置前端的稳定性和抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及噪声测试技术领域，具体涉及一种噪声测试装置及测试方法。
背景技术
电子器件(包括半导体分立器件和集成电路)的内部噪声(特别是低频噪声)不仅是制约器件灵敏度和检测精度的一个关键指标，而且是表征器件质量和可靠性的一项重要的敏感参数。电子器件的低频噪声不仅反映了器件由于各种应力引起的缺陷，而且反映了器件潜在的本征缺陷。
现有的电路噪声测试装置如图1所示，包括电源110、待测设备(Device UnderTest，DUT)120、电容130和频谱分析仪140。电源110给待测设备120供电，经过电容130隔离直流分量后，进入到频谱分析仪140进行测试。
该电路结构是在频谱分析仪140和待测芯片120之间直接连接一个电容130隔离直流分量后进行测试，稳定性差，很多时候测试值会不稳定，一直到测试结束整理数据才发现值不对，白白浪费测试时间。同时此电路易被外界噪声干扰，导致测试值不准确，并且一些仪器在测试噪声时不允许有直流分量串扰，如果电容损坏等原因导致接口进入直流分量，那样很容易使仪器损坏。
针对上述问题，现有方案为设置屏蔽罩反复测试进行验证，对频谱分析仪没有任何保护措施。
因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种噪声测试装置及测试方法，提高了装置前端的稳定性和抗干扰能力。
根据本发明提供的一种噪声测试装置，包括：电源，与待测设备的输入端连接，用于向所述待测设备提供供电电流，所述待测设备根据所述供电电流工作，并产生输出信号；电容，与所述待测设备的输出端连接，用于对所述输出信号进行滤波，以滤除所述输出信号中的直流分量；频谱分析仪，接收所述滤波后的输出信号，并根据所述滤波后的输出信号对所述待测设备进行噪声测试；开关，串联于所述电容与所述频谱分析仪之间，接收使能控制信号，根据所述使能信号连通或断开所述频谱分析仪与所述电容的信号传输通道；侦测电路，与所述开关的使能端连接，并接收所述滤波后的输出信号，用于侦测所述滤波后的输出信号中是否存在直流电压，并根据侦测结果产生所述使能控制信号。
优选地，所述侦测电路包括：比较器，第一输入端接收参考电压，第二输入端通过电阻接收所述滤波后的输出信号，输出端输出使能控制信号。
优选地，所述开关为双极型晶体管和场效应晶体管的其中任一。
优选地，所述比较器和所述开关均为高速低噪器件，小于所述待测设备的待测噪声至少一个数量级。
优选地，所述噪声测试装置还包括：电流源，与所述电源连接，用于提供保护电流。
优选地，所述保护电流与所述供电电流的大小相同，方向相反。
优选地，所述电流源为电流镜电流源。
根据本发明提供的一种噪声测试方法，包括：向待测设备提供供电电流，由所述待测设备基于所述供电电流产生输出信号；对所述输出信号进行直流滤波；检测滤波后的输出信号中是否存在直流分量，并在检测到所述滤波后的输出信号中存在直流分量时断开所述待测设备的噪声测试通道。
优选地，向待测设备提供供电电流，由所述待测设备基于所述供电电流产生输出信号之后还包括：基于供电电流，在待测设备周侧设置与供电电流大小相同，方向相反的保护电流。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种噪声测试装置及测试方法，在噪声测试装置的频谱分析仪的信号输入端前设置开关和侦测电路，侦测电路在检测到装置中电容输出端后存在直流电压时控制开关关断频谱分析仪的信号输入路径，进而保护频谱分析仪及后续电路不被损坏。
在噪声监测装置中设置了抗干扰电路如电流源，通过电流源制造一个与待测设备的工作电流大小相等、方向相反的保护电流，基于两个电流的方向相反、磁场相互抵消的特性，在屏蔽自身影响的情况下，可以抵抗外部磁场对装置的干扰，提高了装置的抗干扰能力和稳定性。
比较器和开关均采用高速低噪器件，可以保证对直流分量如直流电压的检测和对频谱分析仪与电容的信号传输通道的关断的快速性，增强了对频谱分析仪的保护力度和准确性，同时避免了其自身噪声对测试结果的影响，提高了测试结果的准确性。
应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出根据现有的一种噪声测试装置的结构示意图；
图2示出本发明实施例提供的一种噪声测试装置的结构示意图；
图3示出图2中侦测电路的结构示意图；
图4示出本发明实施例提供的一种噪声测试方法的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
下面，参照附图对本发明进行详细说明。
图2示出本发明实施例提供的一种噪声测试装置的结构示意图，图3示出图2中侦测电路的结构示意图。
如图2所示，本实施例中，噪声测试装置包括：电源210、电容230、频谱分析仪240、电流源250、侦测电路260以及开关270。
其中，电源210与待测设备220的输入端连接，用于向待测设备220提供供电电流I1。进一步的，待测设备220根据供电电流开始工作，并产生相应的输出信号。
电容230与待测设备220的输出端连接，用于对待测设备220产生的输出信号进行滤波，以滤除输出信号中的直流分量。
频谱分析仪240接收滤波后的输出信号，并根据该滤波后的输出信号对待测设备220进行噪声测试。
电流源250与电源210连接，用于提供保护电流I2。
进一步地，保护电流I2的电流大小与供电电流I1的电流大小相同，同时保护电流I2的电流方向与供电电流I1的电流方向相反。
优选地，电流源250为镜像电流源。
本实施例中，电流源250输出保护电流I2的线路位于待测设备220输入输出线路的周侧，如此，可以制造一个与待测设备220电流大小相同、方向相反的回路，由于回路中的电流(保护电流I2)与流经待测设备220的供电电流I1电流大小相同、且方向相反，彼此的磁场会相互抵消，不会受到影响，但是可以抗外部其他磁场对其的干扰，进而提高了电路的抗干扰能力。
可以理解的是，在其他可能的实施方式中，电流源250也可由其他的抗干扰电路充当，只要可以提供保护电流即可。进一步的，电流源250等抗干扰电路提供的保护电流也可以是提供给芯片/电路中的其它模块或器件，本发明对此不作限定。进一步地，该保护电流I2也可由芯片/电路中的其它工作模块的电流充当，只要该电流流经待测设备220周侧，能够与供电电流I1配合在待测设备220周边形成类似上述的保护效果即可，如此可以简化电路结构，减小功耗。
开关270串联于电容230与频谱分析仪240之间，接收使能控制信号，根据使能信号连通或断开频谱分析仪240与电容230的信号传输通道。
侦测电路260与开关270的使能端连接，并接收滤波后的输出信号，用于侦测滤波后的输出信号中是否存在直流电压，并根据侦测结果产生使能控制信号。
本实施例中，由于电容230是串在电路里的，所以正常情况下电容230的输出端后端是没有直流电压和直流电流的。因此，侦测电路260通过检测电容230的输出端有无直流电压，在没有检测到直流电压时控制开关270导通，连通频谱分析仪240与电容230的信号传输通道，使得频谱分析仪270正常的对待测设备220的输出信号进行噪声检测；若检测到直流电压的存在，侦测电路260控制开关270关断，断开频谱分析仪240与电容230的信号传输通道，保护频谱分析仪270及后端电路不被损坏。
进一步地，本实施例中，开关270为双极型晶体管和场效应晶体管的其中任一。
需要说明的是，本文中的所用术语“前端”、“后端”均为以某一元器件或模块的信号传输方向为基准。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，侦测电路260包括：比较器U1和电阻R1。比较器U1的第一输入端接收参考电压REF，比较器U1的第二输入端通过与电阻R1与电容230的输出端连接，比较器U1的输出端与开关270的使能端连接。
进一步地，如果侦测电路260的第二输入端没有在电容230的输出端检测到直流电压，比较器U1输出为高电平，不会触发保护，开关270处于导通状态，电路正常工作；当电路异常时，电容230输出端出现直流电压或直流电流，侦测电路260侦测到直流电压，与参考电压REF进行比较，比较器U1输出低电平，进而触发开关270关断，保护频谱分析仪240。在开关管端状态下，频谱分析仪240处于floating(浮动)状态，屏幕上显示的值也会不对，可以很直观看出显示异常，方便快捷。
优选地，比较器U1为高速低噪比较器、开关270为高速低噪的开关，且比较器U1以及开关270的自身噪声均小于待测设备220的待测噪声至少一个数量级。其中，选用高速器件可以保证对直流分量如直流电压的检测和对频谱分析仪240与电容230的信号传输通道的关断的快速性，增强了对频谱分析仪240的保护力度和准确性；选用低噪器件，避免了其自身噪声对测试结果的影响，提高了测试结果的准确性。
本实施例中，在噪声测试装置的频谱分析仪的信号输入端前设置开关和侦测电路，侦测电路在检测到装置中电容输出端后存在直流电压时控制开关关断频谱分析仪的信号输入路径，进而保护频谱分析仪及后续电路不被损坏。
另一方面，在噪声监测装置中设置了抗干扰电路如电流源，通过电流源制造一个与待测设备(如DUT芯片)的工作电流大小相等、方向相反的保护电流，基于两个电流的方向相反、磁场相互抵消的特性，在屏蔽自身影响的情况下，可以抵抗外部磁场对装置的干扰，提高了装置的抗干扰能力和稳定性。
图4示出本发明实施例提供的一种噪声测试方法的流程示意图。
如图4所示，本实施例中，噪声测试方法包括执行如下步骤：
在步骤S1中，向待测设备提供供电电流，由待测设备基于供电电流产生输出信号。
参考图2，在对待测设备220进行噪声测试时，由电源210提供供电电流I1，待测设备220根据供电电流I1开始工作，并产生相应的输出信号(包括电流及电压信号)。
在步骤S2中，基于供电电流，在待测设备周侧设置与供电电流大小相同，方向相反的保护电流。
在待测设备220测试期间，在待测设备220周侧设置如电流源等的抗干扰电路以提供与供电电流I1大小相同，方向相反的保护电流I2，由于供电电流I1与保护电流I2的方向相反，因此其所产生额磁场相互抵消，在屏蔽自身影响的情况下，可以抵抗外部磁场对装置的干扰，提高了装置的抗干扰能力和稳定性。
在步骤S3中，对输出信号进行直流滤波。
对待测设备220进行噪声测试时，会在待测设备220的输出端与频谱分析仪240之间串联电容，以滤除待测设备220的输出信号中的直流分量。
在步骤S4中，检测滤波后的输出信号中是否存在直流分量，并根据检测结果连通或断开待测设备的噪声测试通道。
在电容230与频谱分析仪240之间串联开关270，同时设置侦测电路260，由侦测电路侦测电容230的输出端输出的滤波后的输出信号中是否存在直流分量如直流电压，根据检测结果控制开关270导通或关断，进而连通或断开电容230与频谱分析仪240的信号传输路径，即待测设备220的噪声测试通道，保护频谱分析仪240不被损坏，具体检测与控制过程可参考图3描述，此处不再赘述。
综上，本发明公开的噪声测试装置及检测方法，在噪声测试装置的频谱分析仪的信号输入端前设置开关和侦测电路，侦测电路在检测到装置中电容输出端后存在直流电压时控制开关关断频谱分析仪的信号输入路径，进而保护频谱分析仪及后续电路不被损坏。
另一方面，在噪声监测装置中设置了抗干扰电路如电流源，通过电流源制造一个与待测设备的工作电流大小相等、方向相反的保护电流，基于两个电流的方向相反、磁场相互抵消的特性，在屏蔽自身影响的情况下，可以抵抗外部磁场对装置的干扰，提高了装置的抗干扰能力和稳定性。
应当说明的是，在本文中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种噪声测试装置，其特征在于，包括：
电源，与待测设备的输入端连接，用于向所述待测设备提供供电电流，所述待测设备根据所述供电电流工作，并产生输出信号；
电容，与所述待测设备的输出端连接，用于对所述输出信号进行滤波，以滤除所述输出信号中的直流分量；
频谱分析仪，接收所述滤波后的输出信号，并根据所述滤波后的输出信号对所述待测设备进行噪声测试；
开关，串联于所述电容与所述频谱分析仪之间，接收使能控制信号，根据所述使能信号连通或断开所述频谱分析仪与所述电容的信号传输通道；
侦测电路，与所述开关的使能端连接，并接收所述滤波后的输出信号，用于侦测所述滤波后的输出信号中是否存在直流电压，并根据侦测结果产生所述使能控制信号。
2.根据权利要求1所述的噪声测试装置，其特征在于，所述侦测电路包括：
比较器，第一输入端接收参考电压，第二输入端通过电阻接收所述滤波后的输出信号，输出端输出使能控制信号。
3.根据权利要求2所述的噪声测试装置，其特征在于，所述开关为双极型晶体管和场效应晶体管的其中任一。
4.根据权利要求3所述的噪声测试装置，其特征在于，所述比较器和所述开关均为高速低噪器件，小于所述待测设备的待测噪声至少一个数量级。
5.根据权利要求1所述的噪声测试装置，其特征在于，所述噪声测试装置还包括：
电流源，与所述电源连接，用于提供保护电流。
6.根据权利要求5所述的噪声测试装置，其特征在于，所述保护电流与所述供电电流的大小相同，方向相反。
7.根据权利要求5所述的噪声测试装置，其特征在于，所述电流源为电流镜电流源。
8.一种噪声测试方法，其特征在于，包括：
向待测设备提供供电电流，由所述待测设备基于所述供电电流产生输出信号；
对所述输出信号进行直流滤波；
检测滤波后的输出信号中是否存在直流分量，并在检测到所述滤波后的输出信号中存在直流分量时断开所述待测设备的噪声测试通道。
9.根据权利要求8所述的噪声测试方法，其特征在于，向待测设备提供供电电流，由所述待测设备基于所述供电电流产生输出信号之后还包括：
基于供电电流，在待测设备周侧设置与供电电流大小相同，方向相反的保护电流。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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