CN113589141A - 一种高速测试向量发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测试向量装置，公开了一种高速测试向量发生装置，其包括主控板、数字图形板和驱动模块；主控板用于测试向量发生装置的流程控制，数字图形板用于产生数字信号，驱动模块用于将数字图形板的输出信号进行驱动放大；主控板包括微型控制系统，微型控制系统包括STM32芯片、晶振、EEPROM和第一供电系统，微型控制系统与数字图形板通过地址总线和数据总线进行通信；本发明产生最高频率20MHz的测试向量，最小编程步长25ns，编程分辨率25ns，信号高电平电压最高可达15V，满足更多器件更多功能的测试需求；产生64路数字图形信号，利用模块化设计，数字图形板和驱动模块均可拆卸更换，方便维修更换。

Description

一种高速测试向量发生装置
技术领域
本发明涉及测试向量装置，尤其涉及了一种高速测试向量发生装置。
背景技术
利用老化设备对集成电路芯片做老化试验时，需要对芯片施加一定的测试向量，通过检测芯片对应的输出来判定芯片的好坏。目前，国内集成电路老化试验设备提供的测试向量，信号最高频率普遍在10MHz以下。其中，主流厂家中，测试向量最高频率为10MHz或5MHz。
较低的测试向量信号频率，意味着更大的编程步长和编程分辨率，这使得一些高速器件不能进行老化试验，或者老化试验测试功能不完整，高速器件老化测试的不足成为国内大多数老化设备厂家的短板。
现有技术对于测试向量装置测试的最高频率低，一些高速器件不能进行老化试验。
发明内容
本发明针对现有技术对于测试向量装置测试的最高频率低，一些高速器件不能进行老化试验缺点，提供了一种高速测试向量发生装置。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种高速测试向量发生装置，包括主控板、数字图形板和驱动模块；主控板用于测试向量发生装置的流程控制，数字图形板用于产生数字信号，驱动模块用于将数字图形板的输出信号进行驱动放大；主控板包括微型控制系统，微型控制系统包括STM32芯片、晶振、EEPROM和第一供电系统，微型控制系统与数字图形板通过地址总线和数据总线进行通信。
作为优选，第一供电系统通过第一电源芯片将+5V电压转为+3.3V电压，第一供电系统为STM32芯片、晶振、EEPROM提供电源。
作为优选，数字图形板包括FPGA芯片、DDR3芯片、晶振、Flash和第二供电系统；FPGA芯片用于数据的输入/输出控制和时序处理，DDR3芯片用于数据的存储，Flash用于存储程序。
作为优选，数字图形板的输出为数字信号和三态信号。
作为优选，第二供电系统用于为FPGA芯片、DDR3芯片、晶振和Flash提供电源；第二供电系统包括第二电源芯片、第三电源芯片、第四电源芯片、第五电源芯片和第六电源芯片，第二电源芯片将+5V电压转为+1.0V电压，第三电源芯片将+5V转电压为+1.5V电压，第四电源芯片将+5V电压转为+1.8V电压，第五电源芯片将+5V电压转为+3.3V电压，第六电源芯片将生成的+1.5V转为DDRVTT和VTTREF。
作为优选，驱动模块包括四个驱动模块单板；驱动模块单板产生16路测试向量。
作为优选，驱动模块单板包括驱动芯片和第三供电系统，驱动芯片用于对输入的数字信号进行差分放大，并通过三态信号实现三态控制，输出高阻态。
作为优选，第三供电系统用于为驱动芯片供电；第三供电系统包括第七电源芯片、第八电源芯片、第九电源芯片、第一电源模块和第二电源模块，第七电源芯片将+12V电压转为+1.5V电压，第八电源芯片将+12V电压转为+4.5V电压，第九电源芯片将+12V电压转为-1.0V电压；第一电源模块用于生成可变电压VCC；第二电源模块用于生成可变电压VCLK。
作为优选，第一电源模块包括一个加法运算放大器电路，VCC_1.25V提供1.25V的基准电压，VCC_ctrl2提供一个可变的基准电压，通过放大器U2002进行放大后，生成可变的输出电压VCC。
作为优选，第二电源模块2包括正向运算放大器电路，VCC3_ctrl2提供一个可变的基准电压，通过放大器U601进行放大后，生成可变的输出电压VCLK。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
产生最高频率20MHz的测试向量，最小编程步长25ns，编程分辨率25ns，信号高电平电压最高可达15V，满足更多器件更多功能的测试需求；产生64路数字图形信号，利用模块化设计，数字图形板和驱动模块均可拆卸更换，方便维修更换。
附图说明
图1是本发明的主控板框图。
图2是本发明的数字图形板图。
图3是本发明的驱动模块框图。
图4是本发明的第二供电系统框图。
图5是本发明的第三供电系统框图。
图6是本发明的FPGA芯片电路图。
图7是本发明的数字图形板晶振电路图。
图8是本发明的DDR3芯片电路图。
图9是本发明的驱动模块电路图。
图10是本发明的第一供电系统电路图。
图11是本发明的第二电源芯片电路图。
图12是本发明的第三电源芯片电路图。
图13是本发明的第四电源芯片电路图。
图14是本发明的第五电源芯片电路图。
图15是本发明的第六电源芯片电路图。
图16是本发明的第七电源芯片电路图。
图17是本发明的第八电源芯片电路图。
图18是本发明的第九电源芯片电路图。
图19是本发明的第一电源模块电路图。
图20是本发明的第二电源模块电路图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
一种高速测试向量发生装置，包括主控板、数字图形板和驱动模块；主控板用于测试向量发生装置的流程控制，数字图形板用于产生数字信号，驱动模块用于将数字图形板的输出信号进行驱动放大；主控板包括微型控制系统，微型控制系统包括STM32芯片、晶振、EEPROM和第一供电系统，微型控制系统与数字图形板通过地址总线和数据总线进行通信。
第一供电系统通过第一电源芯片将+5V电压转为+3.3V电压，第一供电系统为STM32芯片、晶振、EEPROM提供电源。
数字图形板包括FPGA芯片、DDR3芯片、晶振、Flash和第二供电系统；FPGA芯片用于数据的输入/输出控制和时序处理，DDR3芯片用于数据的存储，Flash用于存储程序。FPGA芯片使用XILINX公司的ARTIX7系列芯片，用于实现数据的输入/输出控制和时序处理功能。
数字图形板的输出为数字信号和三态信号。
第二供电系统用于为FPGA芯片、DDR3芯片、晶振和Flash提供电源；第二供电系统包括第二电源芯片、第三电源芯片、第四电源芯片、第五电源芯片和第六电源芯片，第二电源芯片将+5V电压转为+1.0V电压，第三电源芯片将+5V转电压为+1.5V电压，第四电源芯片将+5V电压转为+1.8V电压，第五电源芯片将+5V电压转为+3.3V电压，第六电源芯片将生成的+1.5V转为DDRVTT和VTTREF。其中DDRVTT和VTTREF均为0.75V，+5V由外部接入板内。
其中，+3.3V用于为FPGA的Bank0、Bank13、Bank14、Flash和晶振供电，+1.8V为FPGA提供辅助电压，+1.0V为FPGA 提供核心电压，+1.5V为DDR3、FPGA的 Bank34 和 Bank35 供电，DDRVTT和VTTREF为DDR3供电。另外，因为 ARTIX7系列 FPGA 的电源有上电顺序的要求，因此各电源上电顺序依次为 +1.0V->+1.8V->（+1.5 V、+3.3V），这样才能保证芯片的正常工作。
驱动模块包括四个驱动模块单板；驱动模块单板产生16路测试向量。对于整个的高速测试向量发生装置其总计64路测试向量；
驱动模块单板包括驱动芯片和第三供电系统，驱动芯片用于对输入的数字信号进行差分放大，并通过三态信号实现三态控制，输出高阻态。
第三供电系统用于为驱动芯片供电；第三供电系统包括第七电源芯片、第八电源芯片、第九电源芯片、第一电源模块和第二电源模块，第七电源芯片将+12V电压转为+1.5V电压，第八电源芯片将+12V电压转为+4.5V电压(VEXT)，第九电源芯片将+12V电压转为-1.0V电压(VEE)；第一电源模块用于生成可变电压VCC；第二电源模块用于生成可变电压VCLK。第一电源模块和第二电源模块由基准电压和放大器组成，基准电压由主控板生成，是可变的，经过放大器放大后，生成可变的VCC和VCLK。其中，VCC和VEE为驱动芯片提供正、负电源，VEXT为外部辅助电源，VDIGD为参考电压，VCLK为数字信号高电平设置电压。驱动芯片的电源有上电顺序的要求，为保证芯片的正常工作，上电顺序为VEE->VCC->（VDIGD、VEXT）->VCLK。
第一电源模块包括一个加法运算放大器电路，VCC_1.25V提供1.25V的基准电压，VCC_ctrl2提供一个可变的基准电压，通过放大器U2002进行放大后，生成可变的输出电压VCC。其中Q2001用于调节输出电流，V2002和V2003用于钳位输出电压，和保险丝F2001一起组成保护电路。当电压VCC有输出并达到一定电压时，PG信号达到电压阈值，控制电源芯片7和电源芯片8打开，从而保证了驱动芯片的正确上电顺序。
第二电源模块2包括正向运算放大器电路，VCC3_ctrl2提供一个可变的基准电压，通过放大器U601进行放大后，生成可变的输出电压VCLK。其中Q600用于调节输出电流。

Claims (10)

1.一种高速测试向量发生装置，包括主控板、数字图形板和驱动模块；主控板用于测试向量发生装置的流程控制，数字图形板用于产生数字信号，驱动模块用于将数字图形板的输出信号进行驱动放大；其特征在于，主控板包括微型控制系统，微型控制系统包括STM32芯片、晶振、EEPROM和第一供电系统，微型控制系统与数字图形板通过地址总线和数据总线进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种高速测试向量发生装置，其特征在于，第一供电系统通过第一电源芯片将+5V电压转为+3.3V电压，第一供电系统为STM32芯片、晶振、EEPROM提供电源。
3.根据权利要求1所述的一种高速测试向量发生装置，其特征在于，数字图形板包括FPGA芯片、DDR3芯片、晶振、Flash和第二供电系统；FPGA芯片用于数据的输入/输出控制和时序处理，DDR3芯片用于数据的存储，Flash用于存储程序。
4.根据权利要求1所述的一种高速测试向量发生装置，其特征在于，数字图形板的输出为数字信号和三态信号。
5.根据权利要求1所述的一种高速测试向量发生装置，其特征在于，第二供电系统用于为FPGA芯片、DDR3芯片、晶振和Flash提供电源；第二供电系统包括第二电源芯片、第三电源芯片、第四电源芯片、第五电源芯片和第六电源芯片，第二电源芯片将+5V电压转为+1.0V电压，第三电源芯片将+5V转电压为+1.5V电压，第四电源芯片将+5V电压转为+1.8V电压，第五电源芯片将+5V电压转为+3.3V电压，第六电源芯片将生成的+1.5V转为DDRVTT和VTTREF。
6.根据权利要求1所述的一种高速测试向量发生装置，其特征在于，驱动模块包括四个驱动模块单板；驱动模块单板产生16路测试向量。
7.根据权利要求1所述的一种高速测试向量发生装置，其特征在于，驱动模块单板包括驱动芯片和第三供电系统，驱动芯片用于对输入的数字信号进行差分放大，并通过三态信号实现三态控制，输出高阻态。
8.根据权利要求1所述的一种高速测试向量发生装置，其特征在于，第三供电系统用于为驱动芯片供电；第三供电系统包括第七电源芯片、第八电源芯片、第九电源芯片、第一电源模块和第二电源模块，第七电源芯片将+12V电压转为+1.5V电压，第八电源芯片将+12V电压转为+4.5V电压，第九电源芯片将+12V电压转为-1.0V电压；第一电源模块用于生成可变电压VCC；第二电源模块用于生成可变电压VCLK。
9.根据权利要求8所述的一种高速测试向量发生装置，其特征在于，第一电源模块包括一个加法运算放大器电路，VCC_1.25V提供1.25V的基准电压，VCC_ctrl2提供一个可变的基准电压，通过放大器U2002进行放大后，生成可变的输出电压VCC。
10.根据权利要求8所述的一种高速测试向量发生装置，其特征在于，第二电源模块2包括正向运算放大器电路，VCC3_ctrl2提供一个可变的基准电压，通过放大器U601进行放大后，生成可变的输出电压VCLK。
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