CN1834678A - 非接触式应用芯片的多通道测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非接触式应用芯片的多通道测试仪，它是由主板控制模块通过通用接口，分别协调各功能模块的工作，以同时对多个非接触式芯片进行测试。射频调制模块提供两路独立的射频调制作为被测芯片的射频输入，接收模块分别接收并处理由各芯片返回的信号，输出给主板控制模块。本发明在满足芯片基本测试功能的同时，能提高多通道测试的一致性，既保证测试的可靠性，又能提高并行测试能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种非接触智能卡测试仪，特别是涉及一种适用于并行测试多个非接触智能卡芯片的测试仪。
背景技术
目前，IT行业的技术发展日新月异，特别是在微电子技术领域，每天都会有意想不到的变化。随着智能卡的飞速发展，对芯片的需求很大，因此对于芯片的大批量生产测试提出了更高的要求。不但要求测试芯片的高可靠性，而且还要求具有较高的并行测试能力。
国外现在有很多通用芯片测试仪，能满足芯片设计时的测试研究，但在大批量生产，多通道并行测试时，由于应用芯片和测试环境的影响，使得测试出现很多难以解决的问题，降低了测试效率和测试的可靠性。就目前而言，一般很少有针对非接触应用芯片的测试仪，现存的通用测试仪大多是独立测试通道的简单增加，每路测试通道由独立的射频调制和接收处理模块构成，虽然大多厂家采用了同步技术，但实际上很难达到真正的完全同步。测试通道越多，硬件的一致性越差，引起芯片测试通道间射频接口信号差异变大，降低测试的准确可靠性和测试效率。
另外，在非接触式芯片多通道并行测试中，现存的通用测试仪硬件维护成本很高，射频接口差异性很大，因此实际应用中很难做到完全通用。尤其是需要根据实际的测试情况更改射频测试接口以最佳匹配被测试的芯片时，往往因为结构固定而很难更改，不能及时适应测试需求。因此需要一种配置灵活，操作简单，根据测试需求易于变化和升级的专用测试仪。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种非接触式应用芯片的多通道测试仪，在满足芯片基本测试功能的同时，能提高多通道测试的一致性，既保证测试的可靠性，又能提高并行测试能力。
为解决上述技术问题，本发明非接触式应用芯片的多通道测试仪，包括一主板控制模块，各功能模块通过主板控制模块上通用接口提供的并行地址总线和数据总线相连接；所述主板控制模块接收来自与之配套的计算机发送的测试指令，根据不同的功能测试的要求由其通用接口分别协调各功能模块的工作，以同时对多个非接触式芯片进行测试；所述功能模块包括：芯片端口等效电容测试模块、芯片端口等效直流特性测试模块、芯片加载信号幅度有效值测试模块、可控电压源、射频调制模块和多路独立的射频接收模块；射频调制模块提供两路独立的射频调制信号作为被测芯片的射频输入，其中，一路产生被调制的测试信号，另一路产生维持芯片能量的载波信号，当并行测试的多个芯片需要接收同样的指令时，被调制的测试信号同时提供给各被测试芯片，当并行测试的多个芯片需要分别接收不同的指令时，被调制的测试信号分别提供给各被测芯片，在此期间除被提供测试信号的测试芯片以外，其它芯片接收来自另一路的载波信号，以维持非接触式芯片继续工作所需要的能量，射频接收模块与每个被测试的芯片一一对应，分别接收由各芯片返回的信号，由主板控制模块接收相应的状态和数据，整个测试的处理过程由计算机集中进行控制。
本发明的有益效果是，在进行多个非接触式应用芯片并行测试的同时，保证了芯片测试的可靠性、灵活性和测试效率。
本发明测试仪的架构非常灵活，特别是功能测试采用了两路独立的调制源结构，工作方式灵活，能满足不同测试环境和各类测试指令的要求。
主板控制模块上通用接口提供并行的数据总线和地址总线，可以根据实际情况开发新的模块集成到测试仪，易于功能的扩展，从而提高了测试仪配置的灵活性、可靠性和测试效率。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明非接触式应用芯片的多通道测试仪的结构框图；
图2是图1中射频调制模块的结构框图；
图3是一个通道测试信号经过单刀双掷开关控制形成的过程示意图。
具体实施方式
图1是本发明非接触式应用芯片的多通道测试仪的结构框图。其中的主板控制模块为一微控制器1，各功能模块通过微控制器1上通用接口提供的并行地址总线和数据总线连接，各功能模块在各自的模块上完成地址译码功能，其地址译码进行统一编址，不会造成模块之间的输入输出地址空间冲突。图1中的射频调制模块2和接收模块3是完全独立的两个部分。射频调制模块2完成测试指令编码后的调制信号产生和测试通道的选择，提供多通道测试芯片的射频信号。接收模块3包括所有通道的接收处理，对测试芯片的负载调制信号进行检调处理，最终以解码后的数字信号的形式提供给微控制器1。在硬件上接收模块3完全独立，形成多路独立的射频接收模块，能实时对芯片的返回信号进行检调和解码处理，这样可以提高测试的并行处理能力。其余的功能模块还包括：芯片电容测试模块4、芯片直流特性测试模块5、芯片信号幅度测试模块6、可控电压源7，这些模块与微控制器1的接口完全相同，都是通过通用接口并行数据、地址总线与微控制器1连接，完成性能测试结果数据的读取。
本发明非接触式应用芯片的多通道测试仪还提供微安精度恒流源8，该模块共用主控控制模块的电源总线，电流可通过手动调节设置，能满足芯片外加电流的测试要求。
芯片测试接口9是功能和性能测试时与硅晶片10的接口，实现测试信号的耦合和测试模式的切换。
场可编程逻辑阵列11的时钟信号由正弦波发生器12经比较整形电路13缓冲后提供；射频调制模块2的正弦波振荡信号也是由所述的正弦波发生器12提供。这样测试仪的所有时钟和载波由同一信号源提供，保证时钟和载波的完全同步。
场可编程逻辑阵列11完成指令的编码，并根据编码产生与数模转换器相适应的数字信号和时钟信号，它还提供射频调制模块2(测试通道)的通道切换控制信号和接收模块3的时钟信号。
图2是本发明测试仪的射频调制模块2的结构框图，测试仪的多通道射频调制信号由该模块控制产生。射频调制模块2采用常用的乘法器幅度调制方式，由两路完全相同的硬件电路组成。射频调制信号产生的具体过程如下：图1中的微控制器1接收到集中测试控制用的计算机14发送的测试指令，并将接收的指令发送给场可编程逻辑阵列11，它将按照选择的不同标准进行不同的编码，并以适合射频调制模块2的数模转换器15时序的数据和时钟信号输出。图2中的数模转换器15将输入的数字信号转换为模拟信号后，通过电流电压变换器16变换为适应乘法器17输入接口的信号电平，同时也起到与数模转换器15的隔离作用，变换后的电压信号经乘法器17与正弦波相乘，并经滤波电路18、放大电路19滤波放大后产生射频调制信号，此射频调制信号作为后面测试通道的输入信号。
在单刀双掷开关前，有两组完全相同的硬件电路，其中一路提供芯片被调制的测试信号，另一路提供芯片维持工作能量的载波信号，载波信号的幅度应该与未调制信号的幅度一致。否则可能引起未调制信号的幅度变化太大，被测试芯片出现不响应的情况。
八个单刀双掷开关组成通道测试信号的接入控制电路20，每个单刀双掷开关的输入前面是被调制的测试信号和载波信号，具体接入那一端由场可编程逻辑阵列11产生的通道切换控制信号控制，开关后面是完全差分的集成电路器件21，该器件将输入的信号放大后，产生完全差分的射频信号并输入到芯片测试接口9，芯片测试接口9经过一定的放大，并选择已设定的耦合方式与被测芯片(即图1所示的硅晶片10)连接，实现了芯片测试输入信号的供给。
本发明由射频调制模块2提供的两路射频调制信号，其目的是为了提高测试的灵活性。如果只有一路被调制的测试信号而无载波信号，这种情况决定了测试时，所有通道要么完全并行，要么时分工作方式。测试的完全并行能提高测试效率，但由于实际测试处理流程不可能实现完全并行工作，需要对测试的所有通道进行协调和同步；时分工作方式可以避免芯片并行测试的相互干扰，控制简单但测试效率太低。
在实际的生产过程中，需要并行与时分工作相结合的方式，具体的控制方式由图1中的微控制器1集中控制。实际上，为了提高测试的可靠性，可能会对第一次无响应的芯片重测，以排除芯片与测试仪连接不良引起的误测，就需要对第一次测试没有响应的芯片进行第二次重测，此刻其它通道正确响应的芯片应该禁止第二次测试以降低测试时间，但要继续维持芯片的能量以防芯片断电，等待重测确认后，所有通道又可按照测试流程顺序执行。这种重测的存在就需要两个调制信号源。
两个调制信号源可以减小测试仪的硬件结构，保证通道间的信号一致性，减小仪器的总功耗，提高测试的可靠性，给调试维护带来很大的便利。由于存在单刀双掷开关，在切换过程中，会引起切换脉冲，使得射频调制信号的波形歧变，因此需要选择高速，低输入电容的模拟开关，减小模拟开关对射频调制信号波形的影响。另外在模拟开关进行通道切换的时间，芯片已经对测试的指令响应完毕，对芯片测试的影响很小。
两个调制信号源的灵活使用在提高测试可靠性的同时可以最大化提高测试效率，能根据实际芯片测试情况选择合适的工作方式。
在本发明中，图2所示的射频调制模块2，其中数模转换器采用电流输出型的高速数模转换器件AD9708AR；电流电压变换器16选用高速双运放AD812AR；乘法器17选用高速、高精度，输入电压范围宽的AD734AN；滤波电路18采用无源的电阻电容滤波；放大电路19采用高速AD811AN；单刀双掷开关选用高速，低输入电容的MAX4547CEE；差分放大的集成电路器件21选用高速、高精度AD8131AR。
图3是一个通道测试信号经过单刀双掷开关控制形成的过程示意图，在时刻一前，发送的是芯片测试时的被调制的测试信号，在芯片响应后的时刻一，该通道需要停止测试，等待其它芯片测试，以便多通道芯片测试同步。但时刻一后芯片由于需要后续操作又不能断电复位，因此芯片需要继续提供能量。在时刻一，通道开关切换控制信号变化，控制开关切换到载波信号，形成图3所示的测试信号。
Claims (4)
1、一种非接触式应用芯片的多通道测试仪，其特征在于：包括一主板控制模块，各功能模块通过主板控制模块上通用接口提供的并行地址总线和数据总线相连接；所述主板控制模块接收来自与之配套的计算机发送的测试指令，根据不同的功能测试的要求由其通用接口分别协调各功能模块的工作，以同时对多个非接触式芯片进行测试；所述功能模块包括：芯片端口等效电容测试模块、芯片端口等效直流特性测试模块、芯片加载信号幅度有效值测试模块、可控电压源、射频调制模块和多路独立的射频接收模块；射频调制模块提供两路独立的射频调制信号作为被测芯片的射频输入，其中，一路产生被调制的测试信号，另一路产生维持芯片能量的载波信号，当并行测试的多个芯片需要接收同样的指令时，被调制的测试信号同时提供给各被测试芯片，当并行测试的多个芯片需要分别接收不同的指令时，被调制的测试信号分别提供给各被测芯片，在此期间除被提供测试信号的测试芯片以外，其它芯片接收来自另一路的载波信号，以维持非接触式芯片继续工作所需要的能量，射频接收模块与每个被测试的芯片一一对应，分别接收由各芯片返回的信号，由主板控制模块接收相应的状态和数据。
2、如权利要求1所述的非接触式应用芯片的多通道测试仪，其特征在于：射频调制模块采用常用的乘法器幅度调制方式，由两路完全相同的硬件电路组成，它包括数模转换器、电流电压变换器、乘法器、滤波电路、放大电路，数模转换器将输入的数字信号转换为模拟信号后，通过电流电压变换器变换为适应乘法器输入接口的信号电平，同时也起到与数模转换器的隔离作用，变换后的电压信号经乘法器与正弦波相乘，并经滤波电路、放大电路滤波放大后产生射频调制信号，两路射频调制信号分别输入由多个单刀双掷开关组成的通道测试信号的接入控制电路，并由通道切换控制信号控制所述接入控制电路选择接通任意一路射频调制信号。
3、如权利要求1所述的非接触式应用芯片的多通道测试仪，其特征在于：还包括一场可编程逻辑阵列，由主板控制模块接收的测试指令发送给场可编程逻辑阵列，由其完成指令的编码，并根据编码产生数字信号和时钟信号，它还提供射频调制模块的通道切换控制信号和接收模块的时钟信号。
4、如权利要求3所述的非接触式应用芯片的多通道测试仪，其特征在于：所述场可编程逻辑阵列的时钟信号由正弦波发生器经比较整形电路缓冲后提供，射频调制模块的正弦波振荡信号也由所述的正弦波发生器提供。
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