CN118330535A - 一种精密测量单元校准电路及校准方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种精密测量单元校准电路及校准方法，应用于半导体芯片测试技术领域，其中校准电路包括电源电路、控制器、模拟多路复用器、模数转换电路和采样电阻；电源电路对输入电源稳压后提供各个工作电源；模拟多路复用器和采样电阻与精密测量单元的驱动线路和感知线路连接；模数转换电路对精密测量单元的测量输出进行数字化转换，并将数字化结果传输至控制器；控制器对精密测量单元进行检测和校准配置。通过在精密测量单元电路板上设置校准电路，可以随时随地进行检测和校准，及时保障了精密测量单元无故障，且保障精密测量单元具有非常高的精度。

Description

一种精密测量单元校准电路及校准方法

技术领域

本申请涉及半导体芯片测试技术领域，具体涉及一种用于半导体芯片信号测试的精密测量单元校准电路及校准方法。

背景技术

当前，通信行业及消费电子行业发展迅速，市场对产品相关性能提出了更高的要求，极大推动了半导体器件小型化，集成化的发展进程。相应的，半导体器件的测试技术也有了更高的要求，例如测试信号复杂程度越来越高，测试信号精度要求越来越高，负载功能越来越多，电流越来越大等，整体趋势上对用于测试信号的PMU(Precision MeasurementUnit，精密测量单元)提出了更高的要求，造成PMU的功能越来越复杂，导致PMU精度难易保证，进而导致最终测试精度、测试效率等均受到PMU精度的明显制约。

另外，现有的PMU校准方案受限于校准电路，通常校准精度不高，校准操作也比较慢，有些校准中还需要外接其他校准设备，甚至是需要将PMU拆下后使用专用设备才能完成校准，半导体芯片信号测试受到严重影响。

基于此，需要一种新的PMU校准技术方案。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种用于半导体芯片信号测试的精密测量单元校准电路及校准方法，通过在PMU中设计精度高的校准电路，不仅能够随时对PMU开展校准工作，而且能够提高PMU精度，从而保证PMU在信号测试场景中具有高的测试精度和测试效率。

本说明书实施例提供以下技术方案：

本说明书实施例提供一种精密测量单元校准电路，包括：电源电路、控制器、模拟多路复用器、模数转换电路和采样电阻；

电源电路用于对输入电源进行稳压后，分别向控制器、模拟多路复用器、模数转换电路和待校准的精密测量单元提供对应的工作电源；

模拟多路复用器包括第一组多路复用开关和第二组多路复用开关；其中，第一组多路复用开关的公共端与精密测量单元的驱动线路电连接，第二组多路复用开关的公共端与精密测量单元的感知线路电连接，第一组多路复用开关的地址端和使能端、第二组多路复用开关的地址端和使能端分别与控制器电连接，第一组多路复用开关的多路通道端与第二组多路复用开关的多路通道端对应连接并与采样电阻电连接；

模数转换电路分别与精密测量单元的测量输出端、控制器的第一通信接口电连接，用于对精密测量单元的测量输出进行数字化转换，以及将转换的数字信号传输至控制器；

控制器的第二通信接口与精密测量单元的通信接口电连接，用于配置精密测量单元通过所述驱动线路向采样电阻输出对应的驱动信号，并配置精密测量单元通过所述感知线路获取所述驱动信号在采样电阻上形成的对应采样信号。

优选地，所述电源电路包括：第一电源电路、第二电源电路和第三电源电路；

其中，第一电源电路用于对输入电源进行稳压后，分别向精密测量单元、第二电源电路、第三电源电路、模拟多路复用器提供模拟电路工作所需的模拟电源正电压；

第二电源电路用于根据第一电源电路提供的工作电源进行稳压后，分别向精密测量单元、模拟多路复用器提供模拟电路工作所需的模拟电源负电压；

第三电源电路用于根据第一电源电路提供的工作电源进行稳压后，分别向精密测量单元、控制器提供数字电路工作所需的数字电源电压。

优选地，所述第一电源电路包括Boost电路，其中Boost电路用于根据输入电源升压稳压后输出第一正电压作为模拟电源正电压；

第二电源电路包括Buck电路，其中Buck电路用于根据第一正电压稳压后输出第一负电压作为模拟电源负电压；

第三电源电路包括线性稳压电路，其中线性稳压电路用于根据第一正电压降压稳压后输出第二正电压作为数字电源电压。

优选地，所述精密测量单元的校准量程包括-10V～10V或者-10V～12.5V，所述输入电源的电压值为12V，所述模拟电源正电压为15V，所述模拟电源负电压为-15V，所述数字电源电压为3.3V。

优选地，当所述精密测量单元包含有多个测量通道时，所述精密测量单元共用所述模数转换电路。

优选地，第一组多路复用开关和第二组多路复用开关均为SP4T开关，所述采样电路包括第一电阻，第二电阻和第三电阻；

其中，第一组多路复用开关的第一通道端口和第二组多路复用开关的第一通道端口连接于信号地；

第一组多路复用开关的第二通道端口和第二组多路复用开关的第二通道端口连接后与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端连接于信号地；

第一组多路复用开关的第三通道端口和第二组多路复用开关的第三通道端口连接后与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端连接于信号地；

第一组多路复用开关的第四通道端口和第二组多路复用开关的第四通道端口连接后与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端连接于信号地。

优选地，所述控制器为单片机，所述精密测量单元的通信接口包括SIP接口；其中，控制器与精密测量单元的通信接口电连接包括：所述单片机的GPIO与精密测量单元的对应SIP接口电连接；

和/或，所述控制器还用于在判断出所述采样信号偏离所述校准信号的误差超出误差阈值时，通过所述通信接口将新的校准值加载到所述精密测量单元的寄存器。

优选地，本申请中任意一项所述的精密测量单元校准电路，精密测量单元的驱动线路还与外部测量设备电连接。

本说明书实施例还提供一种精密测量单元校准方法，应用于如本申请中任意一项所述的精密测量单元校准电路，所述精密测量单元校准方法包括：

控制精密测量单元进入预设的目标模式，并选择所述目标模式对应的第一量程和第一误差；

控制精密测量单元按所述目标模式依次产生驱动信号，并控制精密测量单元获取所述校准信号对应的采样信号；

确定所述校准信号与其对应的采样信号之间的误差值；

判断所述误差值是否超过所述第一误差，若是，则确定PMU需要校准，否则确定精密测量单元不需要校准。

优选地，所述目标模式包括FVMV模式或FIMI模式。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

通过将校准电路直接设计到PMU电路板上，避免了PMU反复拆装，也能够测试环境下，通过直接编程快速地对PMU进行检测、校准测试，保证了PMU在半导体产品测试中能够具有非常好的准确性和精密性；以及，能够随时地对PMU进行校准和测试，例如设备刚上电或者设备使用一段时间后，均可以随时开展校准工作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请中一种PMU校准电路的结构示意图；

图2是本申请中电源电路的结构示意图；

图3是本申请中驱动线路和感知线路的连接示意图；

图4是本申请中模数转换电路的连接示意图；

图5是本申请中整体电路示意图；

图6是本申请中PMU测试通道连接模数转换电路的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。

半导体产品(比如晶圆、晶圆上的管芯、集成电路等)在完成生产制造并在交付使用前，均需要进行大规模的半导体产品测试。在半导体测试中，晶圆或最终封装部件上的管芯等作为被测件(Device under test，DUT)，通常是连接到自动测试设备(ATE)开展测试工作，具体由ATE向其施加电源、模拟信号等测试所需信号，并由ATE针对其输出进行检测，从而确定出DUT会否存在缺陷以及性能的好坏程度。

精密测量单元(PMU)是ATE中的一种测试电路，通常用于精确DC参数测量，其中PMU先向DUT施加(即驱动)测试信号(比如电流、电压)，然后再量测出DUT输出的输出信号(比如电流、电压)，从而通过输出信号来判断DUT的缺陷、性能好坏等情况。

因此，PMU自身的精度对半导体测试具有非常重要的影响，所以PMU在半导体测试应用中，需要进行日常维护的校准工作。随着半导体器件在各行各业的应用，半导体器件的市场需要日益旺盛，相应地半导体产能以进入了一个高速增长的阶段，这时现有的PMU校准方案已经无法适应新产能下的测试需要，例如受限于校准精度不高，PMU自身精度有限，校准操作也比较慢，有些校准中还需要外接其他校准设备，甚至是需要将PMU拆下后使用专用设备才能完成校准，严重影响了半导体测试工作，造成半导体测试成为了半导体产能的一个瓶颈。

有鉴于此，通过对PMU及其校准方案进行深入研究及改进探索，发现：

一方面，PMU作为半导体DC参数测量的特定设备，如果能够将用于PMU进行校准的电路设计到PMU的电路板上，则可以随时开展校准工作，例如设备刚上电或者设备使用一段时间后，均可以通过该电路来完成校准工作，避免了校准工作中需要外接其他校准设备、甚至是拆装PMU才能完成校准工作，这样PMU校准工作中必将能够缩短大量时间，以及即使处在不同的测试环境下仍然能够进行及时的校准，保证了PMU的准确性和精密性，当使用了校准过的PMU完成测试的半导体产品的质量必然能够得到保障；

二方面，现有方案中无法随时确定PMU是否需要校准，更加无法获知PMU是否存在内部故障等，如果能够在PMU的外围设置用于检测PMU是否需要校准、甚至是能够检测出PMU内部是否存在故障等性能的检测电路，即在PMU外设置校准前的检测电路，则可以快速确定PMU是否需要校准，甚至可以快速地确定出PMU内部是否存在故障等，从而能够及时地对PMU进行校准工作，甚至是将故障PMU检测出来，避免了使用了性能有问题的PMU对半导体产品进行测试；

三方面，由于PMU内部空间有限，且对校准精度要求高，所以上述两方面的改进电路，既不能占用过多电路板空间，又要能够保证PMU完成校准的精度要求，则电路形式也需要尽量简短且高精度。

基于此，本说明书实施例提出了一种PMU校准电路方案：如图1所示的一种精密测量单元校准电路10，可以包括：电源电路110、控制器120、模拟多路复用器及采样电阻130、模数转换电路140。

实施中，电源电路110通过对输入电源进行稳压后，形成高精度的电源电压，这些高精度电源电压分别对应地向控制器120、模拟多路复用器130、模数转换电路140和待校准的精密测量单元20等电路，提供这些电路各自所需的工作电源。

具体地，电源电路110可以根据各个电路所需工作电压来稳压后形成对应工作电压，而且稳压所用的稳压电路，可以根据稳压需要而选用现有成熟稳压电路，比如线性稳压电路、开关稳压电路等，从而通过稳压后能够向校准电路中的各电路提供精度高的工作电源。

例如，PMU通常包括有工作在较高电压的模拟电路和工作在较低电压的数字电路，比如模拟电路的工作电源为双路电源(如±15V)，数字电路为单路电源(如3.3V)，这时电源电路110可以通过稳压电路来提供这些电源。

实施中，模拟多路复用器130包括第一组多路复用开关和第二组多路复用开关；其中，第一组多路复用开关的公共端与精密测量单元20的驱动线路(Force Lines)电连接，第二组多路复用开关的公共端与精密测量单元的感知线路(Sense Lines)电连接，第一组多路复用开关的地址端和使能端、第二组多路复用开关的地址端和使能端分别与控制器的GPIO电连接，第一组多路复用开关的多路通道端与第二组多路复用开关的多路通道端对应连接并与采样电阻连接(比如图3示出的一种连接示意)。

其中，采样电阻可以作为PMU在校准中使用的被测件(DUT)，即PMU通过向采样电阻施加驱动信号，以及从该采样电阻感知获取对应的采样信号。

另外，模拟多路复用器(即多路复用开关)可以选取提供输入和输出之间的双向路径的电路形式，以及选取信号完整性好、串扰和漏电电流小的电路形式，更加有利于保障PMU校准的准确性。

实施中，模数转换电路的模拟输入端与精密测量单元的测量输出端连接，模式转换电路的数字接口与控制器的第一通信接口(比如SPI接口)电连接，这时模数转换电路能够对精密测量单元的测量输出进行数字化转换，从而将转换的数字信号传输至控制器。

实施中，控制器的第二通信接口(比如SPI接口)与精密测量单元的通信接口电连接，然后可以配置精密测量单元通过所述驱动线路向采样电阻输出对应的驱动信号，并配置精密测量单元通过所述感知线路获取所述驱动信号在采样电阻上形成的对应采样信号。

图2示意的一种PMU校准电路，电源电路包括：第一电源电路、第二电源电路和第三电源电路，其中第一电源电路为由稳压器Power IC_1为核心而构成的稳压电路，第二电源电路为由稳压器Power IC_2为核心而构成的稳压电路，第三电源电路为由稳压器PowerIC_3为核心而构成的稳压电路。

具体地，Power IC_1可以是单路稳压输出或多路稳压输出的Boost电路形式，比如采用多路输出的电路形式，可以对外输出多个输出电压，比如采用单路稳压形式，可以对外输出同一个输出电压。其中，输出电压分别向精密测量单元(PMU)、第二电源电路、第三电源电路、模拟多路复用器(Analog switch)等电路提供模拟电路工作所需的模拟电源正电压，比如15V。

Power IC_2可以是单路稳压输出或多路稳压输出的Buck电路形式，从而可以根据第一电源电路提供的工作电源进行负压稳压输出后，该负压电压分别向精密测量单元、模拟多路复用器提供模拟电路工作所需的模拟电源负电压，比如-15V。

Power IC_3可以是单路稳压输出或多路稳压输出的线性稳压电路形式，从而可以根据第一电源电路提供的工作电源进行稳压后，分别向精密测量单元、控制器提供数字电路工作所需的数字电源电压，比如3.3V。

参见图3示意，第一组多路复用开关和第二组多路复用开关均为SP4T开关，所述采样电路包括第一电阻R1，第二电阻R2和第三电阻R3，每个采样电阻对应串接于第一组多路复用开关的通道端口与信号地之间。

具体地，第一组多路复用开关的第一通道端口(即S1端口)和第二组多路复用开关的第一通道端口连接于信号地；第一组多路复用开关的第二通道端口(即S2端口)和第二组多路复用开关的第二通道端口连接后与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端连接于信号地；第一组多路复用开关的第三通道端口(即S3端口)和第二组多路复用开关的第三通道端口连接后与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端连接于信号地；第一组多路复用开关的第四通道端口(即S4端口)和第二组多路复用开关的第四通道端口连接后与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端连接于信号地。

参考图4，模数转换电路可以用于对PMU的MEASOUT输出进行数字化，并将数字化结果通过SPI接口发送至MCU。其中，PMU的MEASOUT引脚可以经过光耦后，再经过电阻电容(电阻电容构成一个RC低通滤波器，滤除高频干扰)后连接到ADC，而ADC通过SPI协议将测试的数据返回到MCU。

参考图5，输入电源12V经过REF_IC(比如LT6654-5V)后给ADC1供电；PMU的measout引脚经过光耦隔离(Relay)后再经过电阻电容(电阻电容构成一个RC低通滤波器,滤除高频干扰)滤波后连接到ADC_1，ADC_1通过SPI协议将测试的数据返回到MCU，由MCU将测试的数据通过USB发送到上位机(比如电脑)。

参考图6，一个通道可以使用一个RELAY，因而当PMU有4个通道是，则使用4个RELAY。另外，当MCU控制GPIO为高电平时，RELAY的pin3和pin4导通，pin4连接到电阻上，电阻连接ADC进行测试。

在一些示例中，MCU还可以将测试的数据通过USB发送到PC端。

基于相同发明构思，本申请还提供一种精密测量单元校准方法，从而基于前述任意一项所述的精密测量单元校准电路对PMU进行检测、校准测试等。

本申请提供的所述精密测量单元校准方法，可以包括：

步骤S202、控制精密测量单元进入预设的目标模式，并选择所述目标模式对应的第一量程和第一误差；

步骤S204、控制精密测量单元按所述目标模式依次产生驱动信号，并控制精密测量单元获取所述校准信号对应的采样信号；

步骤S206、确定所述校准信号与其对应的采样信号之间的误差值；

步骤S208、判断所述误差值是否超过所述第一误差，若是，则确定PMU需要校准，并触发精密测量单元执行校准工作，否则确定精密测量单元不需要校准。

下面以示例形式，结合附图简要介绍该校准电路的工作流程：

(1)输入接口提供12v的供电电源；

(2)输入的电源通过power IC_1运用Boost方式输出一个15V的电压给PMU供电；

(3)Power IC_2通过通路①运用Buck方式输出一个-15V的电压给需要负电源的PMU供电；

(4)Power IC_3通过通路②运用LDO降压的方式输出一个3.3V的电压给PMU和MCU进行供电；

(5)控制器MCU通过SPI协议和PMU进行通讯；

(6)PMU进入FVMV(force voltage measure voltage，加压测压)模式，并选择一个合适的量程开始测试PMU的功能，比如设置PMU测试电压范围为-10到+10V，然后选择PMU的第一个通道开始测试，待第一个通道测试完成后测试第二个通道，直到测试完最后一个通道。

下面以PMU测试电压范围为-10到+10V，并按步进0.5V和误差范围为2％开展FVMU测试为例，并按下述过程开展测试：

(1)Force voltage＝-10V时，并查看测量电压是否等于-10V±2％；

(2)Force voltage＝-9.5V时，查看测量电压是否等于-9.5V±2％；

(3)Force voltage＝-9V时，查看测量电压是否等于-9V±2％；

(4)Force voltage＝-8.5V时，查看测量电压是否等于-8.5V±2％；

(5)Force voltage＝-8V时，查看测量电压是否等于-8V±2％；

(6)Force voltage＝-7.5V时，查看测量电压是否等于-7.5V±2％；

(7)Force voltage＝-7V时，查看测量电压是否等于-7V±2％；

(8)Force voltage＝-6.5V时，查看测量电压是否等于-6.5V±2％；

(9)Force voltage＝-6V时，查看测量电压是否等于-6V±2％；

(10)Force voltage＝-5.5V时，查看测量电压是否等于-5.5V±2％；

(11)Force voltage＝-5V时，查看测量电压是否等于-5V±2％；

(12)Force voltage＝-4.5V时，查看测量电压是否等于-4.5V±2％；

(13)Force voltage＝-4V时，查看测量电压是否等于-4V±2％；

(14)Force voltage＝-3.5V时，查看测量电压是否等于-3.5V±2％；

(15)Force voltage＝-3V时，查看测量电压是否等于-3V±2％；

(16)Force voltage＝-2.5V时，查看测量电压是否等于-2.5V±2％；

(17)Force voltage＝-2V时，查看测量电压是否等于-2V±2％；

(18)Force voltage＝-1.5V时，查看测量电压是否等于-1.5V±2％；

(19)Force voltage＝-1V时，查看测量电压是否等于-1V±2％；

(20)Force voltage＝-0.5V时，查看测量电压是否等于-0.5V±2％；

(21)Force voltage＝0V时，查看测量电压是否等于0V±2％；

(22)Force voltage＝0.5V时，查看测量电压是否等于0.5V±2％；

(23)Force voltage＝1V时，查看测量电压是否等于1V±2％；

(24)Force voltage＝1.5V时，查看测量电压是否等于1.5V±2％；

(25)Force voltage＝2V时，查看测量电压是否等于2V±2％；

(26)Force voltage＝2.5V时，查看测量电压是否等于2.5V±2％；

(27)Force voltage＝3V时，查看测量电压是否等于3V±2％；

(28)Force voltage＝3.5V时，查看测量电压是否等于3.5V±2％；

(29)Force voltage＝4V时，查看测量电压是否等于4V±2％；

(30)Force voltage＝4.5V时，查看测量电压是否等于4.5V±2％；

(31)Force voltage＝5V时，查看测量电压是否等于5V±2％；

(32)Force voltage＝5.5V时，查看测量电压是否等于5.5V±2％；

(33)Force voltage＝6V时，查看测量电压是否等于6V±2％；

(34)Force voltage＝6.5V时，查看测量电压是否等于6.5V±2％；

(35)Force voltage＝7V时，查看测量电压是否等于7V±2％；

(36)Force voltage＝7.5V时，查看测量电压是否等于7.5V±2％；

(37)Force voltage＝8V时，查看测量电压是否等于8V±2％；

(38)Force voltage＝8.5V时，查看测量电压是否等于8.5V±2％；

(39)Force voltage＝9V时，查看测量电压是否等于9V±2％；

(40)Force voltage＝9.5V时，查看测量电压是否等于9.5V±2％；

(41)Force voltage＝10V时，查看测量电压是否等于10V±2％。

在示例中，当误差最大设置在50mV时，由于各个通道的测试误差均不超过该最大值，则检测结果均为通过(Pass)。例如，通道0的误差电压最大约在14mV、最小约在4mV；通道3的误差电压最大约在30mV、最小约在8mV。

但是，当精度要求更高时，比如误差最大值设置在2mV时，则PMU各个通道均不能满足精度要求，这时就需要PMU校准。

另外，还可以设置PMU测试电压范围为-10到+12.5V，对PMU进行再次测试，即可以重复上述(1)-(41)步骤，进一步观察PMU是否满足要求。

在测试后，如果Force voltage(即理论电压值)和测试的电压(即实际测试电压值)的误差大于2％时，则可以使用校准功能，让PMU的force voltage和测量的电压相等，或者在误差范围内。

具体地，以满足精度为2mV的要求而对PMU(比如AD5522为核心的PMU)进行校准为例，过程如下：

(1)降低零点平误差，使得零点平尽可能的接近0；

(2)将Force voltage的电压尽可能的低；

(3)测量实际的输出电压和Force voltage进行对比；使用Force voltage-实际测量的误差就可以得到零电平的误差；

(4)将计算所得到的误差加再到误差寄存器，或者将误差寄存器的值减去得到的误差；

(5)减少增益误差，使得增益误差尽可能的小；

(6)测量零电平的误差；

(7)将force voltage的值尽可能的设为最大的值；

(8)测量实际的输出电压，使用force voltage-实际测量的误差就可以得到增益的误差；

(9)通过计算等于增益误差的二进制数，从增益误差寄存器减去增益误差；

(10)通过写入控制寄存器对设备进行配置，从而可以根据需要设置不同的功能；

(11)校准器件以消除误差，并将所需的校准值加载到增益(M)和偏置(C)寄存器中。

经校准后的PMU，各通道的误差均非常小，比如通道3最大误差为0.525MV，即误差最大约为0.5mV，很好地满足2mV的精度要求。

另一示例中，设置PMU进入FIMI(force Current measure current)模式，下面以PMU测试电流范围为0到50mA，并按步进1mA和误差范围为2％开展FIMI测试为例，并按下述过程开展测试：

(1)Force current＝0mA时，查看测量电流是否等于0±2％；

(2)Force current＝1mA时，查看测量电流是否等于1±2％；

(3)Force current＝2mA时，查看测量电流是否等于2±2％；

(4)Force current＝3mA时，查看测量电流是否等于3±2％；

(5)Force current＝4mA时，查看测量电流是否等于4±2％；

(6)Force current＝5mA时，查看测量电流是否等于5±2％；

(7)Force current＝10mA时，查看测量电流是否等于10±2％；

(8)Force current＝15mA时，查看测量电流是否等于15±2％；

(9)Force current＝20mA时，查看测量电流是否等于15±2％；

(10)Force current＝25mA时，查看测量电流是否等于25±2％；

(11)Force current＝30mA时，查看测量电流是否等于30±2％；

(12)Force current＝35mA时，查看测量电流是否等于35±2％；

(13)Force current＝40mA时，查看测量电流是否等于40±2％；

(14)Force current＝45mA时，查看测量电流是否等于45±2％；

(15)Force current＝50mA时，查看测量电流是否等于50±2％。

在测试后，如果Force current和测量的电流误差大于2％时，则可以使用校准功能让force current和测量的电流相等，或者在误差范围内。

AD5522的校准过程示意如下：

(1)在Force current模式下，将零量程写入FIN DAC，测量外部电流和内部电流的误差；

(2)重复上面步骤，将满量程加载到FIN DAC，并且计算误差增益(M)和偏置(C)的值；

(3)将误差增益(M)和偏置(C)的值分别写入到增益寄存器和偏置寄存器；

(4)重复此过程，找到比较适合的M和C的值。

本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的实施例而言，描述比较简单，相关之处参见前述实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种精密测量单元校准电路，其特征在于，包括：电源电路、控制器、模拟多路复用器、模数转换电路和采样电阻；

电源电路用于对输入电源进行稳压后，分别向控制器、模拟多路复用器、模数转换电路和待校准的精密测量单元提供对应的工作电源；

模拟多路复用器包括第一组多路复用开关和第二组多路复用开关；其中，第一组多路复用开关的公共端与精密测量单元的驱动线路电连接，第二组多路复用开关的公共端与精密测量单元的感知线路电连接，第一组多路复用开关的地址端和使能端、第二组多路复用开关的地址端和使能端分别与控制器电连接，第一组多路复用开关的多路通道端与第二组多路复用开关的多路通道端对应连接并与采样电阻电连接；

模数转换电路分别与精密测量单元的测量输出端、控制器的第一通信接口电连接，用于对精密测量单元的测量输出进行数字化转换，以及将转换的数字信号传输至控制器；

控制器的第二通信接口与精密测量单元的通信接口电连接，用于配置精密测量单元通过所述驱动线路向采样电阻输出对应的驱动信号，并配置精密测量单元通过所述感知线路获取所述驱动信号在采样电阻上形成的对应采样信号。

2.根据权利要求1所述的精密测量单元校准电路，其特征在于，所述电源电路包括：第一电源电路、第二电源电路和第三电源电路；

其中，第一电源电路用于对输入电源进行稳压后，分别向精密测量单元、第二电源电路、第三电源电路、模拟多路复用器提供模拟电路工作所需的模拟电源正电压；

第二电源电路用于根据第一电源电路提供的工作电源进行稳压后，分别向精密测量单元、模拟多路复用器提供模拟电路工作所需的模拟电源负电压；

第三电源电路用于根据第一电源电路提供的工作电源进行稳压后，分别向精密测量单元、控制器提供数字电路工作所需的数字电源电压。

3.根据权利要求2所述的精密测量单元校准电路，其特征在于，所述第一电源电路包括Boost电路，其中Boost电路用于根据输入电源升压稳压后输出第一正电压作为模拟电源正电压；

第二电源电路包括Buck电路，其中Buck电路用于根据第一正电压稳压后输出第一负电压作为模拟电源负电压；

第三电源电路包括线性稳压电路，其中线性稳压电路用于根据第一正电压降压稳压后输出第二正电压作为数字电源电压。

4.根据权利要求3所述的精密测量单元校准电路，其特征在于，所述精密测量单元的校准量程包括-10V～10V或者-10V～12.5V，所述输入电源的电压值为12V，所述模拟电源正电压为15V，所述模拟电源负电压为-15V，所述数字电源电压为3.3V。

5.根据权利要求1所述的精密测量单元校准电路，其特征在于，当所述精密测量单元包含有多个测量通道时，所述精密测量单元共用所述模数转换电路。

6.根据权利要求1所述的精密测量单元校准电路，其特征在于，第一组多路复用开关和第二组多路复用开关均为SP4T开关，所述采样电阻包括第一电阻，第二电阻和第三电阻；

其中，第一组多路复用开关的第一通道端口和第二组多路复用开关的第一通道端口连接于信号地；

第一组多路复用开关的第二通道端口和第二组多路复用开关的第二通道端口连接后与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端连接于信号地；

第一组多路复用开关的第三通道端口和第二组多路复用开关的第三通道端口连接后与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端连接于信号地；

第一组多路复用开关的第四通道端口和第二组多路复用开关的第四通道端口连接后与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端连接于信号地。

7.根据权利要求1所述的精密测量单元校准电路，其特征在于，所述控制器为单片机，所述精密测量单元的通信接口包括SIP接口；其中，控制器与精密测量单元的通信接口电连接包括：所述单片机的GPIO与精密测量单元的对应SIP接口电连接；

和/或，所述控制器还用于在判断出所述采样信号偏离所述驱动信号的误差超出误差阈值时，通过所述通信接口将新的校准值加载到所述精密测量单元的寄存器。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的精密测量单元校准电路，其特征在于，精密测量单元的驱动线路还与外部测量设备电连接。

9.一种精密测量单元校准方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8中任意一项所述的精密测量单元校准电路，所述精密测量单元校准方法包括：

控制精密测量单元进入预设的目标模式，并选择所述目标模式对应的第一量程和第一误差；

控制精密测量单元按所述目标模式依次产生驱动信号，并控制精密测量单元获取所述校准信号对应的采样信号；

确定所述校准信号与其对应的采样信号之间的误差值；

判断所述误差值是否超过所述第一误差，若是，则确定PMU需要校准，否则确定精密测量单元不需要校准。

10.根据权利要求9所述的精密测量单元校准方法，其特征在于，所述目标模式包括FVMV模式或FIMI模式。