CN204256085U - 一种fpga基本性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子技术类，涉及一种FPGA器件基本性能测试装置,主要包括过流保护电路、电源转换电路、BGA测试插座，FPGA外围电路、I/O测试电路、指示灯电路等。用于快速测量FPGA基本性能，包括上电引导、I/O引脚短路开路测试。由+5V电源适配器通过USB接口为检测工装供电，BGA测试插座用于固定被测芯片，测试时将被测芯片装在BGA插座上。FPGA外围电路包含PROM及外围引导电路，PROM存放测试程序。I/O测试电路针对FPGA通用I/O特性，设计I/O输出输入驱动电路，对每个FPGA引脚输出输入特性进行测试。本测试装置检测FPGA芯片基本性能，用于芯片质量控制，保证后续生产顺利进行。

Description

一种FPGA基本性能测试装置

技术领域

本实用新型属于电子技术类，涉及一种FPGA器件基本性能测试装置。

背景技术

可编程逻辑器件(FPGA)在现代电子产品设计中应用非常广泛，对于BGA封装的FPGA，由于器件封装小、引脚多。在器件购入存在一定的不合格率，器件使用前，无法对芯片的基本性能进行测试，

BGA封装FPGA主要存在以下故障现象：1)电源引脚与地短路；2)上电时FPGA无法从PROM中加载程序；3)FPGA引脚存在开路、短路现象。BGA器件焊接到印制板上后，如果存在故障不能正常工作，需进行拆装，反复拆装BGA芯片会对印制板造成损害，后续质量无法控制。

本实用新型针对XILINX公司Vertix-4系列FPGA，型号为XC4VLX60。设计一种BGA封装可编程逻辑器件测试装置，用于检测该芯片的基本性能，满足器件性能筛选要求，保证后续工序顺利开展。

发明内容

发明目的：提供了一种FPGA基本性能测试装置，检测内容包括芯片电源引脚对地是否短路，FPGA上电引导检测，芯片I/O引脚开路、短路检测。

技术方案：一种FPGA芯片基本性能检测装置，包括过流保护电路1、电压转换电路2、BGA测试插座3，FPGA外围电路4、I/O测试电路5、指示灯电路6，所述的过流保护电路1与电压转换电路2相连，所述电压转换电路2输出为FPGA正常工作所需的电压，所述的BGA测试插座3提供被测芯片测试装置之间电气连接，FPGA外围电路4和I/O测试电路5连接到被测芯片，FPGA外围电路4包含PROM及FPGA引导电路，PROM存放测试程序，I/O测试电路5由激励信号驱动电路和串接电路组成，激励信号驱动电路为SNJ54HC244J驱动器；指示灯电路6包括看门狗电路和指示灯驱动电路，用于显示测试结果。

电压转换电路2将输入+5V电源转换为FPGA正常工作所需电压。

BGA插座3固定FPGA被测芯片，BGA测试插座使用螺钉固定在测试载板上，提供芯片到测试电路之间的电气连接。

通过指示灯观察测试结果，快速对FPGA芯片进行测试。

有益效果：本实用新型一种FPGA基本性能测试装置使用BGA测试插座，将被测芯片固定在BGA测试插座上进行基本性能测试，检测内容包括芯片电源引脚对地是否短路，FPGA上电引导检测，芯片I/O引脚开路、短路检测。采用过流保护电路保证被测器件存在短路现象时及时关断输入电源。电压转换电路将输入电源转换为FPGA正常工作所需电压。I/O测试电路依次对FPGA所有通用I/O引脚进行检测，判断是否存在开路、短路现象。PROM存放测试程序，通过指示灯观察测试结果，确定芯片是否存在缺陷，快速实现FPGA基本性能检测。

附图说明

图1为FPGA芯片基本性能测试装置示意图；

图2为I/O测试电路原理示意图；

图3为故障指示灯电路示意图。

其中，1-过流保护电路，2-电压转换电路，3-BGA测试插座，4-FPGA外围电路，5-I/O测试电路，6-指示灯驱动电路，7-指示灯，201-FPGA测试BANK，202-IO测试驱动电路，301-看门狗电路，302-与非门驱动电路。

具体实施方式

下面结合附图本实用新型做进一步详细描述，请参阅图1至图3。

请参阅图1，其是本实用新型FPGA芯片基本性能测试装置示意图，所述的FPGA芯片基本性能测试装置包括过流保护电路、电压转换电路、BGA测试插座、FPGA外围电路、I/O测试电路、指示灯驱动电路。电源输入经拨动开关连接到过流保护电路，所述的电压转换电路与过流保护电路相连，输出为FPGA正常工作所需的电压。所述的BGA测试插座用于固定被测芯片。所述的FPGA外围电路与BGA测试插座相连，包含PROM及FPGA引导电路，PROM存放测试程序。

所述I/O测试电路与BGA测试插座相连，针对FPGA通用I/O特性，对每个FPGA引脚输出输入特性进行测试。所述的指示灯驱动电路与BGA测试插座相连，用于显示测试结果。

FPGA芯片基本性能测试装置由+5V电源适配器通过USB接口为检测工装供电；电源输入经拨动开关到过流保护电路。所述过流保护电路，在被测芯片短路时关断电源输入，保护后续电路。超限电流设置为1A，响应时间为2us。保证被 测芯片电源与地内部短路时，过流保护芯片及时关断电源，避免损坏其它电路。

所述电压转换电路将输入+5V电源转换为FPGA正常工作所需电压。使用开关电源芯片设计电源转换电路产生+3.3V、+2.5V、+1.8V、+1.2V电压。

所述BGA测试插座使用螺钉固定在测试载板上，提供芯片到测试装置之间的电气连接。测试时，将被测FPGA芯片固定在BGA测试插座上。

所述FPGA外围电路包括PROM电路及FPGA引导电路，PROM存放测试程序，FPGA引导电路保证测试装置上电时，FPGA从PROM中加载程序。

所述I/O测试电路请参阅图2，由FPGA BANK1输出激励信号，经过SNJ54HC244J驱动器及串接电阻到BANK3-10被测引脚。测试程序中，将I/O端口引脚属性设置为INOUT模式。按照表1中步骤对引脚输入输出特性进行测试。

表1IO输入输出测试表

输入测试时，将被测引脚输出置为三态，通过BANK1引脚输出1/0，经过SNJ54HC244J驱动器，由被测引脚IN_BUF读取I/O端口值应为1/0。

输出测试时，首先，通过BANK1引脚输出高电平，设置被测I/O引脚OUT_BUF输出高低电平，然后回读引脚状态，与输出电平一致说明引脚输出功能正确。然后，通过BANK1引脚输出低电平，按照上述方法在对I/O进行测试。如果测试结果符合表中规定值，说明I/O输入输出正常。否则认为故障。

当I/O引脚开路时，将OUT_BUF输出为高阻态，从IN_BUF读取值为0。按照该方法依次测试所有bank的I/O引脚，由指示灯显示测试结果。

所述的指示灯电路请参阅图3，包括看门狗电路和指示灯驱动电路，看门狗电路输入引脚WDI与被测芯片引脚FPGA IO相连，经与非门与绿色指示灯相连。看门狗复位输出引脚WDO与红色指示灯电路相连，经与非门与绿色指示灯相连。测试过程中FPGA IO输出方波信号，看门狗复位输出引脚WDO为高电平，红色指示灯灭，绿色指示灯亮。测试完成后，如果被测芯片存在故障，FPGA IO引脚输出高电平，看门狗复位输出引脚输出低电平，红色指示灯亮。绿色指示灯灭。

测试过程为：将被测芯片固定在BGA测试插座上，用万用表测量芯片电源引脚与地之间阻抗。阻抗在允许范围内，按下电源控制开关，测试过程中绿色指示灯亮。当未插入测试芯片或测试芯片故障时红灯亮。

Claims (4)

1.一种FPGA芯片基本性能检测装置，其特征在于，包括过流保护电路[1]、电压转换电路[2]、BGA测试插座[3]，FPGA外围电路[4]、I/O测试电路[5]、指示灯电路[6]，所述的过流保护电路[1]与电压转换电路[2]相连，所述电压转换电路[2]输出为FPGA正常工作所需的电压，所述的BGA测试插座[3]提供被测芯片测试装置之间电气连接，FPGA外围电路[4]和I/O测试电路[5]连接到被测芯片，FPGA外围电路[4]包含PROM及FPGA引导电路，PROM存放测试程序，I/O测试电路[5]由激励信号驱动电路和串接电路组成，激励信号驱动电路为SNJ54HC244J驱动器；指示灯电路[6]包括看门狗电路和指示灯驱动电路，用于显示测试结果。

2.根据权利要求1所述的一种FPGA芯片基本性能检测装置，其特征在于：电压转换电路[2]将输入+5V电源转换为FPGA正常工作所需电压。

3.根据权利要求1所述的一种FPGA芯片基本性能检测装置，其特征在于： BGA测试插座[3]固定FPGA被测芯片，BGA测试插座使用螺钉固定在测试载板上，提供芯片到测试电路之间的电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种FPGA芯片基本性能检测装置，其特征在于：通过指示灯观察测试结果，快速对FPGA芯片进行测试。