CN201804080U - 一种精准测量单元及测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于测量技术领域，提供了一种精准测量单元及测试系统，精准测量单元包括供电模块和采样模块。在本实用新型中，精准测量单元包括供电模块和采样模块，供电模块采用数模转换电路和运算放大器构成，可以实现高电压、大电流的输出，满足了被测芯片的要求。
Description
技术领域
本实用新型属于测量技术领域，尤其涉及一种精准测量单元及测试系统。
背景技术
精准测量单元是测试系统中必不可少的测量单元之一，该单元主要用于对集成电路芯片中的各种直流电压/电流参数进行测量。常见的精准测量单元提供的电压/电流范围都相对较小(如电压范围：+/-10V；电流范围：+/-200mA)，对于一般的集成电路芯片而言，这样的精准测量单元电流和电压资源已足够。
但是，随着半导体工艺和集成电路技术的发展，数/模和模/数混合类的集成电路芯片日趋增多，这类芯片大多都需要较高的电压来供电，由此产生的电流也较大，这就要求在实际的芯片测试时，精准测量单元必须能够提供更大、更高的电流和电压，以实现对芯片的正常测试。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种精准测量单元，旨在解决现有的精准测量单元存在无法提供能满足被测集成电路芯片要求的测量电压和电流的问题。
本实用新型是这样实现的，一种精准测量单元，所述精准测量单元包括：
与测量控制模块连接，为被测芯片供电的供电模块；以及
分别与所述被测芯片和供电模块连接，采集被测芯片的电压和电流值给所述测量控制模块的采样模块；
所述供电模块包括：
将所述测量控制模块输出的控制信号由数字量转换为模拟量的数模转换电路、第一运算放大器、第一开关电路、第二运算放大器、对输出给所述被测芯片的电流进行限制和采集的限流采集电路；
所述数模转换电路的输入端接所述测量控制模块，所述数模转换电路的第一输出端和第二输出端分别接所述第一运算放大器的同相输入端和反相输入端，所述第一开关电路的第一固定触点接数模转换电路的第一输出端，所述第一开关电路的第二固定触点接第一运算放大器的输出端，所述第一开关电路的活动触点接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的输出端接所述限流采集电路的输入端，所述限流采集电路的输出端接所述被测芯片。
上述结构中，所述限流采集电路包括：
第二开关电路、第三开关电路、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5；
所述第二开关电路的活动触点为限流采集电路的输入端，所述第二开关电路的第一固定触点接所述第三开关电路的活动触点，所述第三开关电路的第一固定触点、第二固定触点、第三固定触点和第四固定触点分别接电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4的第一端，所述第二开关电路的第二固定触点接所述电阻R5的第一端，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5的第二端连接在一起为限流采集电路的输出端。
上述结构中，所述采样模块包括：
模数转换电路、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第四开关电路、第五开关电路、第六开关电路、电阻R6、电阻R7和电阻R8；
所述第三运算放大器的同相输入端和反相输入端分别接所述限流采集电路的输入端和输出端，所述第三运算放大器的输出端接第四开关电路的第一固定触点，所述第四运算放大器的同相输入端接所述被测芯片，所述第四运算放大器的反相输入端同时接所述第四运算放大器的输出端和第四开关电路的第二固定触点，所述第四开关电路的活动触点接所述第五开关电路的活动触点，所述第五开关电路的第一固定触点接模数转换电路的第一输入端，所述第五开关电路的第二固定触点通过电阻R7接第五运算放大器的同相输入端，所述第五运算放大器的同相输入端通过电阻R8接地，所述第五运算放大器的反相输入端通过电阻R6同时接第五运算放大器的输出端和模数转换电路的第二输入端，所述模数转换电路的输出端接测量控制模块，所述第六开关电路的活动触点接第二运算放大器的反相输入端，所述第六开关电路的第一固定触点接第三运算放大器的输出端，所述第六开关电路的第二固定触点接被测芯片。
上述结构中，所述数模转换电路采用DAC7744。
上述结构中，所述模数转换电路采用AD974。
上述结构中，所述第一开关电路采用继电器。
上述结构中，所述第二开关电路和第三开关电路均采用继电器。
上述结构中，所述第四开关电路、第五开关电路和第六开关电路均采用继电器。
本实用新型的另一目的在于提供一种测试系统，所述测试系统包括上述的精准测量单元。
在本实用新型中，精准测量单元包括供电模块和采样模块，供电模块采用数模转换电路和运算放大器构成，可以实现高电压、大电流的输出，满足了被测芯片的要求。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的精准测量单元的结构图；
图2是本实用新型实施例提供的精准测量单元的示例电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1示出了本实用新型实施例提供的精准测量单元的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。
精准测量单元包括供电模块100和采样模块200。
供电模块100与测量控制模块连接，供电模块100为被测芯片供电；
采样模块200分别与被测芯片和供电模块100连接，采样模块200采集被测芯片的电压和电流值给测量控制模块。
图2示出了本实用新型实施例提供的精准测量单元的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。
作为本实用新型一实施例，供电模块100包括：
将测量控制模块输出的控制信号由数字量转换为模拟量的数模转换电路101、第一运算放大器U1、第一开关电路102、第二运算放大器U2、对输出给被测芯片的电流进行限制和采集的限流采集电路103；
数模转换电路101的输入端IN接测量控制模块，数模转换电路101的第一输出端OUT1和第二输出端OUT2分别接第一运算放大器U1的同相输入端和反相输入端，第一开关电路102的第一固定触点接数模转换电路101的第一输出端OUT1，第一开关电路102的第二固定触点接第一运算放大器U1的输出端，第一开关电路102的活动触点接第二运算放大器U2的同相输入端，第二运算放大器U2的输出端接限流采集电路103的输入端，限流采集电路103的输出端接被测芯片。
作为本实用新型一实施例，数模转换电路101采用DAC7744。
作为本实用新型一实施例，限流采集电路103包括：
第二开关电路1031、第三开关电路1032、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5；
第二开关电路1031的活动触点为限流采集电路103的输入端，第二开关电路1031的第一固定触点接第三开关电路1032的活动触点，第三开关电路1032的第一固定触点、第二固定触点、第三固定触点和第四固定触点分别接电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4的第一端，第二开关电路1031的第二固定触点接电阻R5的第一端，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5的第二端连接在一起为限流采集电路103的输出端。
作为本实用新型一实施例，采样模块200包括：
模数转换电路201、第三运算放大器U3、第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第四开关电路202、第五开关电路203、第六开关电路204、电阻R6、电阻R7和电阻R8；
第三运算放大器U3的同相输入端和反相输入端分别接限流采集电路103的输入端和输出端，第三运算放大器U3的输出端接第四开关电路202的第一固定触点，第四运算放大器U4的同相输入端接被测芯片，第四运算放大器U4的反相输入端同时接第四运算放大器U4的输出端和第四开关电路202的第二固定触点，第四开关电路202的活动触点接第五开关电路203的活动触点，第五开关电路203的第一固定触点接模数转换电路201的第一输入端IN1，第五开关电路203的第二固定触点通过电阻R7接第五运算放大器U5的同相输入端，第五运算放大器U5的同相输入端通过电阻R8接地，第五运算放大器U5的反相输入端通过电阻R6同时接第五运算放大器U5的输出端和模数转换电路201的第二输入端IN2，模数转换电路201的输出端接测量控制模块，第六开关电路204的活动触点接第二运算放大器U2的反相输入端，第六开关电路204的第一固定触点接第三运算放大器U3的输出端，第六开关电路204的第二固定触点接被测芯片。
当第四开关电路202的第一固定触点与活动触点接通时，采样模块200通过限流采集电路103对被测芯片的电流进行测量；
当第四开关电路202的第二固定触点与活动触点接通时，采样模块200对被测芯片的电压进行测量；
作为本实用新型一实施例，模数转换电路201采用AD974。
作为本实用新型一实施例，第一开关电路102采用继电器。
作为本实用新型一实施例，第二开关电路1031和第三开关电路1032均采用继电器。
作为本实用新型一实施例，第四开关电路202、第五开关电路203和第六开关电路204均采用继电器。
作为本实用新型一实施例，第二运算放大器U2采用OPA544。
作为本实用新型一实施例，第三运算放大器U3采用INA103。
作为本实用新型一实施例，第四运算放大器U4采用OP27。
对于数模转换电路101而言：当输出电压范围在+/-10V时，第一开关电路102的第一固定触点与活动触点接通；当输出电压范围在+/-10～～+/-20V时，第一开关电路102的第二固定触点与活动触点接通。
对于模数转换电路201而言：当采样电压范围在+/-10V时，第五开关电路203的第一固定触点与活动触点接通；当采样电压范围在+/-10～～+/-20V时，第五开关电路203的第二固定触点与活动触点接通。
该精准测量单元的技术参数指标如下所述：
1、输出电压
范围：+/-18V；精度：2mV；
2、采样电流
范围：+/-20uA，+/-200uA，+/-2mA，+/-200mA，+/-1A；
精度：10nA，10nA，100nA，100uA，500uA；
3、供电电流
范围：+/-20uA，+/-200uA，+/-2mA，+/-200mA，+/-1A；
精度：10nA，10nA，100nA，100uA，500uA；
4、采样电压
范围：+/-18V；精度：2mV。
本实用新型实施例还提供一种包括上述精准测量单元的测试系统。
在本实用新型实施例中，精准测量单元包括供电模块和采样模块，供电模块采用数模转换电路和运算放大器构成，可以实现高电压、大电流的输出，采样模块采用模数转换电路和运算放大器构成，可以实现宽量程测量，满足了被测芯片的要求。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种精准测量单元，其特征在于，所述精准测量单元包括：
与测量控制模块连接，为被测芯片供电的供电模块；以及
分别与所述被测芯片和供电模块连接，采集被测芯片的电压和电流值给所述测量控制模块的采样模块；
所述供电模块包括：
将所述测量控制模块输出的控制信号由数字量转换为模拟量的数模转换电路、第一运算放大器、第一开关电路、第二运算放大器、对输出给所述被测芯片的电流进行限制和采集的限流采集电路；
所述数模转换电路的输入端接所述测量控制模块，所述数模转换电路的第一输出端和第二输出端分别接所述第一运算放大器的同相输入端和反相输入端，所述第一开关电路的第一固定触点接数模转换电路的第一输出端，所述第一开关电路的第二固定触点接第一运算放大器的输出端，所述第一开关电路的活动触点接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的输出端接所述限流采集电路的输入端，所述限流采集电路的输出端接所述被测芯片。
2.如权利要求1所述的精准测量单元，其特征在于，所述限流采集电路包括：
第二开关电路、第三开关电路、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5；
所述第二开关电路的活动触点为限流采集电路的输入端，所述第二开关电路的第一固定触点接所述第三开关电路的活动触点，所述第三开关电路的第一固定触点、第二固定触点、第三固定触点和第四固定触点分别接电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4的第一端，所述第二开关电路的第二固定触点接所述电阻R5的第一端，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5的第二端连接在一起为限流采集电路的输出端。
3.如权利要求1所述的精准测量单元，其特征在于，所述采样模块包括：
模数转换电路、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第四开关电路、第五开关电路、第六开关电路、电阻R6、电阻R7和电阻R8；
所述第三运算放大器的同相输入端和反相输入端分别接所述限流采集电路的输入端和输出端，所述第三运算放大器的输出端接第四开关电路的第一固定触点，所述第四运算放大器的同相输入端接所述被测芯片，所述第四运算放大器的反相输入端同时接所述第四运算放大器的输出端和第四开关电路的第二固定触点，所述第四开关电路的活动触点接所述第五开关电路的活动触点，所述第五开关电路的第一固定触点接模数转换电路的第一输入端，所述第五开关电路的第二固定触点通过电阻R7接第五运算放大器的同相输入端，所述第五运算放大器的同相输入端通过电阻R8接地，所述第五运算放大器的反相输入端通过电阻R6同时接第五运算放大器的输出端和模数转换电路的第二输入端，所述模数转换电路的输出端接测量控制模块，所述第六开关电路的活动触点接第二运算放大器的反相输入端，所述第六开关电路的第一固定触点接第三运算放大器的输出端，所述第六开关电路的第二固定触点接被测芯片。
4.如权利要求1所述的精准测量单元，其特征在于，所述数模转换电路采用DAC7744。
5.如权利要求3所述的精准测量单元，其特征在于，所述模数转换电路采用AD974。
6.如权利要求1所述的精准测量单元，其特征在于，所述第一开关电路采用继电器。
7.如权利要求2所述的精准测量单元，其特征在于，所述第二开关电路和第三开关电路均采用继电器。
8.如权利要求3所述的精准测量单元，其特征在于，所述第四开关电路、第五开关电路和第六开关电路均采用继电器。
9.一种测试系统，其特征在于，所述测试系统包括如权利要求1-8任一项所述的精准测量单元。
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