CN201035124Y

CN201035124Y - 集成电路测试仪

Info

Publication number: CN201035124Y
Application number: CNU2007201488361U
Authority: CN
Inventors: 阎捷; 高文焕; 徐振英; 张尊侨; 金平; 田淑珍; 刘艳; 任艳频; 侯素芳; 任勇
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2017-04-19

Abstract

本实用新型公开了属于电子元器件测试装置范围的一种集成电路测试仪。由稳压电源、脉冲发生器、数字电路测试模块、运算放大器测试模块、晶体管输出特性曲线测试模块、器件测试选择控制和错误告警电路组成；其中数字电路测试模块、运算放大器测试模块、晶体管输出特性曲线测试模块的输出各自通过反接二极管共接一个错误告警电路。该测试仪可以同时测试多个不同类型、不同型号的集成电路芯片，芯片的数量由用户根据需要设定。操作简单，显示明了，达到提高测试效率、大幅度降低测试成本的目的，使之成为一种有效的集成电路测试仪器；具有很高的实用价值和普遍的推广意义，同时价格能够被普通高校接受。

Description

集成电路测试仪

技术领域

本实用新型属于电子元器件测试装置范围，特别涉及应用于高等院校电子技术实验中集成电路、晶体管等元器件测试及生产的一种集成电路测试仪。

背景技术

集成电路芯片的测试是集成电路芯片制造的重要环节，其测试内容多达数十项，每项测试都是在严格的测试条件下进行，各项参数、技术指标都有明确的要求，并根据测试结果对产品进行分类。用于器件生产的测试系统是专用的，每台测试设备和测试仪器均价格昂贵，同时对测试环境的要求也相当高。生产电子产品的一般用户，尤其是高等院校科研和教学不可能采用这样复杂、昂贵的测试系统进行电子元器件的测试。例如，我们查询到市场上销售的ICT3000VXI数模混合集成电路测试系统。该系统能够在计算机控制下完成复杂芯片的各项技术指标测试，售价为45.5万人民币。这样的测试系统功能冗余、价格昂贵、各台仪器彼此不独立，不适合普通高等学校科研与教学应用，价格上也是普通高等学校难以承受的。

在当前市场上，也有为使用器件的用户设计生产较简易的芯片检测设备。这类设备大都是按集成电路的种类分别设计的，即一种测试设备专门测试模拟器件，一种测试设备专门测试数字器件等等，它们的缺点主要是一种测试设备不能测试不同类型的器件，且一次只能测试一个芯片，所测芯片的型号受到很大的限制，与用户的要求有一定的差距。因此，对于需要进行大量、不同类型集成电路测试的用户，是十分不方便的，且测试成本较高。本文作者使用过多种类似的芯片测试设备，(如西尔特南京中国有限电子公司生产的SUPERPRO/L+编程器等)发现其存在的问题很多，分析表明，其根本原因是其测试原理及方法上有缺陷。

综上所述，目前市场上尚没有一种适合于在高等院校教学工作所需要的，能够同时测量不同类型(模拟、数字)、不同型号，且一次测量数几十个集成电路芯片的测试设备。所以，我们投入很大力量，开发设计出这种特殊的测试设备。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供一种集成电路测试仪。其特征在于，所述集成电路测试仪由稳压电源1、脉冲发生器3、数字电路测试模块4、运算放大器测试模块6、晶体管输出特性曲线测试模块8、器件测试选择控制9和错误告警电路5组成；其中数字电路测试模块4、运算放大器测试模块6、晶体管输出特性曲线测试模块8的输出各自通过反接二极管7共接一个错误告警电路5；脉冲发生器3的各输出Fx和数字电路测试模块4的各输入Fx对应连接；正弦波发生电路2的输出接至运算放大器测试模块6的输入端；稳压电源1输出+12V、-12V、+5V分别和数字电路测试模块4、运算放大器测试模块6、晶体管输出特性曲线测试模块8的电源端连接，器件测试选择控制9由S1~S6六个DIP多位开关构成，分别接至数字电路测试模块4的三态输出门电路的控制端及运算放大器测试模块6中的测试状态输出的电源控制端。多位开关的各位顺序控制本行的各个测试插座。

所述数字电路测试模块4由1～N个组成，其中，在基本配置下N＝30，在扩充配置下N＞30。

所述脉冲发生器3由脉冲发生电路和脉冲分频电路并联组成。

所述数字电路测试模块的组成是脉冲发生器3的脉冲分频电路输出Fx经隔离电路18分别连接在标准电路19和被测电路17的输入端，被测电路17的输出经幅度判别电路10的输出与标准电路19的输出同连接至比较器11，比较器11的输出经过或门20、选通脉冲与门12、复位触发器13、三态输出电路15至状态输出；在三态输出电路15的选统端EN连接测试状态控制开关9，三态输出门电路15的输出还连接状态显示器14。

所述运算放大器测试模块的组成是在被测电路22的输入端分别连接接入交流信号源23和“0”信号，被测电路22的输出经并联的增益检测21、失调电压检测25后，其输出通过的或门20、三态输出电路15至状态输出；在三态输出电路15的选统端EN端连接测试状态控制16。

所述S1～S6六个DIP多位开关构成，多位开关的各位顺序控制本行的各个测试插座。

所述晶体管输出特性曲线测试模块的组成是矩形波振荡电路26的输出分别连接锯齿并产生电路27和阶梯波产生电路28，阶梯波产生电路28输出通过一电阻连接至被测试晶体管29的基极，锯齿并产生电路27输出通过一电阻连接至被测试晶体管29的集电极，被测试晶体管29的发射极接地；被测试晶体管29的集电极电阻两端连接电压变换电路30输入端，电压变换电路30的输出接示波器31的Y柱，被测试晶体管29的集电极接示波器31的X柱。

本实用新型的有益效果是

1.能够测试当前普通高等学校教学经常使用的模拟集成电路、数字集成电路芯片(如TTL、CMOS中小规模的集成电路芯片、运算放大器、定时器、比较器等)。

2.同时测试多个不同类型、不同型号的集成电路芯片。芯片的数量由用户根据需要设定。

3.被测芯片的型号、数量可预置，若不符合要求则告警。

4.附加示波器，能够测试晶体管的特性曲线、稳压管的稳压值等。

5.芯片的测试只需要对其功能进行测试，不需要严格到参数指标的量化上。

6.操作简单，显示明了，达到提高测试效率、大幅度降低测试成本的目的，使之成为一种有效的集成电路测试仪器。

7.仪器具有完备的功能、方便的操作完全适合上述工作对电子元器件测试的要求。因此，具有很高的实用价值和普遍的推广意义，同时价格能够被普通高校接受。

附图说明

图1为测试仪电路板总结构示意图。

图2为图1中数字电路测试模块的组成示意图。

图3为图1中运算放大器测试模块的组成示意图。

图4为图1中晶体管输出特性曲线测试模块的组成示意图。

图5为晶体管输出特性曲线图。

图6为开关连接示意图。

具体实施方式

本实用新型是针对现有技术的不足而提供一种集成电路测试仪。如图1所示，该集成电路测试仪由稳压电源1、脉冲发生器3、数字电路测试模块4、运算放大器测试模块6、晶体管输出特性曲线测试模块8、器件测试选择控制9和错误告警电路5组成；其中数字电路测试模块4、运算放大器测试模块6、晶体管输出特性曲线测试模块8的输出各自通过反接二极管7共接一个错误告警电路5；脉冲发生器3的各输出Fx和数字电路测试模块4的各输入Fx对应连接；正弦波发生电路2的输出接至运算放大器测试模块6的输入端；稳压电源1输出+12V、-12V、+5V分别和数字电路测试模块4、运算放大器测试模块6、晶体管输出特性曲线测试模块8的电源端连接，器件测试选择控制9由S1~S6六个DIP多位开关构成，分别接至数字电路测试模块4的三态输出门电路的控制端或运算放大器测试模块6中的测试状态输出的电源控制端。多位开关的各位顺序控制本行的各个测试插座。一个开关的具体连接示意图见图6。

其测试原理涉及数字电子技术、模拟电子技术、电子系统故障诊断、防电磁干扰等多方面理论与实践知识。

1.测试原理

一个具有n个原始输入端的组合电路实现逻辑功能F(X)，而原设计的逻辑功能为F*(X)，如果对于任意n维矢量X_i，若有

F(X_i)＝F*(X_i)

则所设计或所使用的电路是正确的，是无故障的。因此，为了全面校验该组合电路，把所有可能的X_i的都作为输入矢量，然后观察其输出是否与原设计相符，以鉴别其是否有故障，这种方法为穷举法。

一个实现逻辑函数y＝f(X)的电路中若存在故障，它的逻辑函数变量将变为y＝f₀(X)。如果要检测出故障来，必须存在若干输入矢量X*，使得

f(X*)t f₀(X*)＝1

这种方法为比较法。

在测试数字芯片故障中用到上述理论。

数字电路中的时序电路芯片由于内部有存储元件，它的输出不仅决定于当前的输入信号，而且决定于存储元件的状态，存储元件的初态通过上电总清零使所有存储元件全部复位。

另外，在部分时序电路的元件中具有约束条件。对具有约束条件的芯片，为其设计电路，遵守、满足约束条件。

综合以上，数字电路芯片的测试采用穷举、比较法，即在满足每个芯片的约束条件后，在被测芯片与同型号标准芯片的输入端输入分频脉冲，再将被测芯片与标准芯片对应的输出送到数码比较器比较，若两芯片的输出相同，则认为被测芯片在规定的电源电压范围内满足它的逻辑功能。

2.测试电路

2.1.数字电路器件测试的原理框图见图2。根据上述测试理论，由脉冲发生器3的脉冲分频电路输出分频脉冲Fx经隔离电路18分别加在标准电路19和被测电路17的输入端，被测电路17的输出经幅度判别电路10的检测后与标准电路19的输出同时输至比较器11，比较结果适时送存储器保存，比较器11的输出经过或门20、选通脉冲12、复位触发器13、三态输出电路15至状态输出，并由状态显示器14显示，若该芯片处于测试允许状态，则显示出测试结果，且与报警电路通讯。

2.2.运算放大器测试电路检测框图见图3，被测电路22的输入端分别连接接入交流信号源23和“0”信号，被测电路22的失调电压和闭环增益出经并联的增益检测21、失调电压检测25检测后，其输出通过的或门20、三态输出电路15至状态输出，若失调电压小于规定的值(例如±10mV)，闭环增益近于一定的值(例如反馈系数为0.1，闭环增益近似为10)，则认为该芯片是正常的，处于测试允许状态，则显示出测试结果，且与报警电路通讯。

2.3晶体管输出特性曲线的测试，测试原理图见图4。晶体管输出特性曲线如图5所示，它是以基极电流i_B为参变量，集电极电流I_C随集电极与发射极之间的电压V_CF变化的关系曲线，即由函数i_C＝f(V_CE)|i_B＝常数表示的一簇曲线。

为使示波管显示出如图5所示的曲线，将被测试晶体管29的集电极电阻两端连接电压变换电路30输入端，电压变换电路30从被测试晶体管29的集电极电流i_C取样，电压变换电路30输出的取样电流i_C加至示波器31的Y轴输入端，被测试晶体管29的集电极接示波器31的X柱。将集电极和发射极之间的电压V_CE直接加至示波器31的X轴输入端。若要显示i_B为不同值时的一簇曲线，基极电流应为逐级增加的阶梯波形。通常，晶体管的集电极和发射极间的电压V_CE应是从零开始增加，达到最大值后又回到零的扫描波形(如锯齿波扫描电压或正弦全波整流波形等)。为了显示出i_B为不同值时的曲线簇，且图形稳定，必须保证扫描电压V_CE的波形与基极电流i_B的波形严格同步。

本测试台安装有多个集成电路测试插座，能同时测试多个集成电路，每个被测芯片安插在一个测试插座上。集成电路测试仪采用并行测试方法，即每个芯片有独立的测试插座、独立的测试选择控制开关和测试、告警电路。被测芯片的数量由用户根据需要设定。

表6.1：集成电路测试仪能够测试的集成电路型号一览表

74LS00	74LS00	74LS00/08	74LS02	74LS04/14/40106	74LS11	74LS04/14/40106
74LS00	74LS00	74LS00/08	74LS02	74LS04/14/40106	74LS11	74LS04/14/40106	74LS74	74LS74	74LS74	74LS32	74LS27	74LS20	74LS20
74LS75*		74LS85*	74LS86	74LS86	74LS86	74LS90	74LS74	74LS74	74LS74	74LS32	74LS27	74LS20	74LS20
74LS75*		74LS85*	74LS86	74LS86	74LS86	74LS90	74LS190*		74LS194*	74LS161	74LS161	74LS125	74LS90
40161*		4052*	CD4011	CD4001	RAM2114*		74LS190*		74LS194*	74LS161	74LS161	74LS125	74LS90
40161*		4052*	CD4011	CD4001	RAM2114*		LM324/LF347		LF347	741-1741-2		555-1555-2	七段LED7447/48

测试台装有S1~S6六个DIP多位开关。多位开关的各位顺序控制本行的各个测试插座。当测试芯片的插座没有放置芯片，即数量与开关设定不符时(少于)，则电路告警，表明被测试的芯片的数量有误，实现被测试芯的数量判别。

每个芯片的测试结果通过测试插座上方的红、绿指示灯显示。若被检测芯片的功能正常、与设定的型号相符，则所对应的绿色指示灯亮，否则，红色指示灯亮。测试台将多个独立的测试电路“或”在一起，在同时检测多个芯片时，若有一个芯片损坏(即全机只要有一个红灯亮)则蜂鸣器报警。如果不希望蜂鸣器报警，则可通过报警开关控制。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，但不限制本实用新型。

Claims

1.一种集成电路测试仪，其特征在于，所述集成电路测试仪由稳压电源(1)、脉冲发生器(3)、数字电路测试模块(4)、运算放大器测试模块(6)、晶体管输出特性曲线测试模块(8)、器件测试选择控制(9)和错误告警电路(5)组成；其中数字电路测试模块(4)、运算放大器测试模块(6)、晶体管输出特性曲线测试模块(8)的输出各自通过反接二极管(7)共接一个错误告警电路(5)；脉冲发生器(3)的各输出Fx和数字电路测试模块(4)的各输入Fx对应连接；正弦波发生电路(2)的输出接至运算放大器测试模块(6)的输入端；稳压电源1输出+12V、-12V、+5V分别和数字电路测试模块(4)、运算放大器测试模块(6)、晶体管输出特性曲线测试模块(8)的电源端连接，器件测试选择控制(9)由S1~S6六个DIP多位开关构成，分别接至数字电路测试模块(4)的三态输出门电路的控制端或运算放大器测试模块(6)中的测试状态输出的电源控制端，多位开关的各位顺序控制本行的各个测试插座。

2.根据权利要求1所述集成电路测试仪，其特征在于，所述数字电路测试模块(4)由1～N个组成，其中，在基本配置下N＝30。

3.根据权利要求2所述集成电路测试仪，其特征在于，所述N在扩充配置下N＞30。

4.根据权利要求1所述集成电路测试仪，其特征在于，所述脉冲发生器(3)由脉冲发生电路和脉冲分频电路组成。

5.根据权利要求1所述集成电路测试仪，其特征在于，所述数字电路测试模块的组成是脉冲发生器(3)的脉冲分频电路输出Fx经隔离电路(18)分别连接在标准电路(19)和被测电路(17)的输入端，被测电路(17)的输出经幅度判别电路(10)的输出与标准电路(19)的输出同连接至比较器(11)，比较器(11)的输出经过串联的或门(20)、选通脉冲(12)、复位触发器(13)、三态输出电路(15)至状态输出；在三态输出电路(15)的EN端连接测试状态控制(16)，在三态输出电路(15)的输出还连接状态显示器(14)。

6.根据权利要求1所述集成电路测试仪，其特征在于，所述运算放大器测试模块的组成是在被测电路(22)的输入端分别连接接入交流信号源(23)和“0”信号，被测电路(22)的输出经并联的增益检测(21)、失调电压检测(25)后，其输出通过的或门(20)、三态输出电路(15)至状态输出；在三态输出电路(15)的EN端连接测试状态控制(16)。

7.根据权利要求1所述集成电路测试仪，其特征在于，所述晶体管输出特性曲线测试模块的组成是矩形波振荡电路(26)的输出分别连接锯齿并产生电路(27)和阶梯波产生电路(28)，阶梯波产生电路(28)输出通过一电阻连接至被测试晶体管(29)的基极，锯齿并产生电路(27)输出通过一电阻连接至被测试晶体管(29)的集电极，被测试晶体管(29)的发射极接地；被测试晶体管(29)的集电极电阻两端连接电压变换电路(30)输入端，电压变换电路(30)的输出接示波器(31)的Y柱，被测试晶体管(29)的集电极接示波器(31)的X柱。