CN220064328U - Vi源校准装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种VI源校准装置及系统。VI源校准装置包括至少两组校准总线和与校准总线组数相同的内部校准电路；各校准总线连接至外部校准仪器，一组校准总线上连接待校准VI源的其中一组通道；内部校准电路连接于对应的一组校准总线，内部校准电路被外部校准仪器校准，以及用于对所连接校准总线上的待校准VI源的通道依校准项进行校准。采用本申请，可以提高VI源校准效率。

Description

VI源校准装置及系统

技术领域

本申请涉及电子测量技术领域，特别是涉及一种VI源校准装置及系统。

背景技术

VI源是一种可以作为电压源、也可以作为电流源的设备，比如，可用于半导体自动测试装备产品，用于作为被测单元的激励电压源，提供可控、可测的电源。VI源在使用过程中受环境、电气、时间等因素影响，不可避免会发生测量与输出偏差，这时校准则是达成高精度指标的重要途径。VI源的校准分为外部校准与内部校准，外部校准提供高精度的参考源，而内部校准负责快速的完成VI源的校准工作。外部校准通常1年一次，而内部校准一般1-2月进行一次。

在目前的校准经验中，一般使用单校准总线方式，校准总线上可挂载外部校准仪器、电阻负载、内部校准电路等校准资源，以及待校准的VI源通道。校准步骤为：先通过外部校准仪器去校准内部校准电路，再使用已校准的内部校准电路逐次去校准VI源的各通道，每个通道将会有多个不同的电压、电流点采集，以完成校准曲线拟合。

然而，随着VI源向多通道、高精度方向发展，产品通道数、精度要求成倍增加。对于VI源通道数量较多、测量点数多的情况，采用单个内部校准电路逐一校准各通道的方式需要花费较长时间，效率低下，从而会对半导体芯片生产效率带来负面影响。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可以提高VI源校准效率的VI源校准装置及系统。

一种VI源校准装置，包括：

至少两组校准总线，各所述校准总线连接至外部校准仪器，一组所述校准总线上连接待校准VI源的其中一组通道；

与所述校准总线组数相同的内部校准电路，所述内部校准电路连接于对应的一组校准总线，所述内部校准电路被所述外部校准仪器校准，以及用于对所连接校准总线上的所述待校准VI源的通道依校准项进行校准。

在其中一个实施例中，所述内部校准电路包括电平匹配电路和模数转换电路，所述电平匹配电路一端连接至对应的一组校准总线，另一端连接所述模数转换电路。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括合并开关，各组校准总线之间通过所述合并开关依次连接，所述外部校准仪器与其中任一组校准总线连接。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括总开关和/或与所述校准总线组数相同的校准开关；

所述校准总线通过所述总开关连接至所述外部校准仪器；

一组所述校准总线通过对应的校准开关连接至所述待校准VI源的其中一组通道。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括与所述校准总线组数相同的电阻负载，所述电阻负载连接至对应的一组校准总线。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括负载开关，所述电阻负载通过对应的负载开关连接至所述校准总线。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括控制器，所述控制器连接所述内部校准电路。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述内部校准电路附近，且连接所述控制器。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括连接所述控制器的存储器。

一种VI源校准系统，包括外部校准仪器和上述的VI源校准装置，所述外部校准仪器连接所述VI源校准装置的校准总线。

上述VI源校准装置及系统，采用多组校准总线和多个内部校准电路构成多组校准资源，多个内部校准电路通过不同组的校准总线分别连接待校准VI源的不同组通道，各内部校准电路独立对所连接校准总线上的待校准VI源的一组通道进行内部校准，从而可以多组校准资源独立，可并行调用资源，实现多通道并行校准，从而缩短整体VI源的校准时间，提高VI源校准效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述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他的附图。

图1为一个实施例中VI源校准装置的电路原理图；

图2为另一个实施例中VI源校准装置的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

在一个实施例中，提供了一种VI源校准装置，参考图1，该VI源校准装置包括至少两组校准总线和与校准总线组数相同的内部校准电路110，一组校准总线对应一个内部校准电路110；图1中仅示出两组校准总线和两个内部校准电路110，两组校准总线分别为DCC_BUS1和DCC_BUS2，可以理解，校准总线和内部校准电路的数量还可以为其他，比如3组、4组或5组。

校准总线连接至外部校准仪器，各组校准总线上连接待校准VI源的其中一组通道。其中，待校准VI源指需要进行校准的VI源，待校准VI源的通道可以分为多组，各组可以包括一个或多个通道。图1中以64路VI源通道分为两组为例，可以理解，VI源通道还可以分为其他组数，比如3组、4组或5组。

内部校准电路110连接于对应的一组校准总线，图1中，一个内部校准电路110挂载于第一组校准总线DCC_BUS1，另一个内部校准电路110挂载于第二组校准总线DCC_BUS2。

各组校准总线包括低压采样线LS、高侧采样线HS和加压线HF；以两组校准总线、两个内部校准电路110为例，如图1所示，校准总线DCC_BUS1包括第一低压采样线DCC_LS1、第一高侧采样线DCC_HS1和第一加压线DCC_HF1，校准总线DCC_BUS2包括第二低压采样线DCC_LS2、第二高侧采样线DCC_HS2和第二加压线DCC_HF2；具体地，一个内部校准电路110连接校准总线DCC_BUS1的第一低压采样线DCC_LS1、第一高侧采样线DCC_HS1，另一个内部校准电路110连接校准总线DCC_BUS2的第二低压采样线DCC_LS2、第二高侧采样线DCC_HS2。待校准VI源的一组通道挂载于校准总线DCC_BUS1的第一低压采样线DCC_LS1、第一高侧采样线DCC_HS1和第一加压线DCC_HF1，待校准VI源的另一组通道挂载于校准总线DCC_BUS2包括第二低压采样线DCC_LS2、第二高侧采样线DCC_HS2和第二加压线DCC_HF2。

外部校准仪器是可以用于对内部校准电路110进行校准的仪器，比如外部校准仪器可以是万用表；通过校准总线连接外部校准仪器，经过外部校准操作，外部校准仪器可以对挂载在校准总线上的内部校准电路110进行校准，从而内部校准电路110被外部校准仪器校准。通过内部校准电路110和待校准VI源的一组通道挂载至同一组校准总线，经过内部校准操作，内部校准电路110对所连接校准总线上的待校准VI源的通道依校准项进行校准。其中，外部校准操作是现有技术中采用外部校准仪器对内部校准电路110进行校准的操作，内部校准操作是现有技术中采用内部校准电路110对VI源通道进行校准的操作。

上述VI源校准装置，采用多组校准总线和多个内部校准电路110构成多组校准资源，多个内部校准电路110通过不同组的校准总线分别连接待校准VI源的不同组通道，各内部校准电路110独立对所连接校准总线上的待校准VI源的一组通道进行内部校准，从而可以多组校准资源独立，可并行调用资源，实现多通道并行校准，从而缩短整体VI源的校准时间，提高VI源校准效率。

以校准总线DCC_BUS1、校准总线DCC_BUS2和两个内部校准电路对64路VI源通道进行校准为例，第一个内部校准电路连接校准总线DCC_BUS1，第二个内部校准电路连接校准总线DCC_BUS2，将VI源通道分成2组：A组通道(0-31)和B组通道(32-63)。采用外部校准仪器对两个内部校准电路进行校准后，A组通道挂载在校准总线DCC_BUS1，B组通道挂载在校准总线DCC_BUS2；采用第一个内部校准电路对A组中的通道依校准项进行校准，校准项可包括电压项、电流项等；采用第二个内部校准电路对B组通道依校准项进行校准。如此，A组通道和B组通道拥有不同的校准资源，于是同一时间有2个通道的VI源进行校准，可在保证原有精度的同时以并行采样的方式提高校准速度，校准效率高。

在其中一个实施例中，参考图2，内部校准电路110包括电平匹配电路111和模数转换电路(ADC)112，电平匹配电路111一端连接至对应的一组校准总线，比如，第一个内部校准电路的电平匹配电路111一端连接至校准总线DCC_BUS1的第一低压采样线DCC_LS1和第一高侧采样线DCC_HS1。电平匹配电路111的另一端连接模数转换电路112。电平匹配电路111将输入的电平调整到设定的电平范围后输出，模数转换电路112对输入的模拟信号转换为数字信号供后续处理用。每一个内部校准电路110中，均采用电平匹配电路111和模数转换电路112对电平信号进行调理转换，方便后续数据处理。

在其中一个实施例中，参考图2，上述VI源校准装置还包括合并开关K1，各组校准总线之间通过合并开关K1依次连接，外部校准仪器与其中任一组校准总线连接。图2中以两组校准总线为例，第一组校准总线DCC_BUS1和第二组校准总线DCC_BUS2之间连接合并开关K1，第二组校准总线DCC_BUS2在合并开关K1合并时、外部校准仪器连接其中一组校准总线。当然，本领域技术人员可知，外部校准仪器亦可与第二组校准总线DCC_BUS2连接，由于各组校准总线之间通过合并开关K1依次连接，故此只要外部校准仪器与其中任意一组校准总线连接，均可实现外部校准仪器对与任一校准总线连接内部校准电路校准即可。

本实施例中，以两组校准总线为例，第二组校准总线DCC__BUS2与相邻的第一组校准总线DCC_BUS1之间连接合并开关K1、通过第一组校准总线DCC_BUS1连接至外部校准仪器。如图2所示，可以实现以下效果：

1、校准总线上的内部校准电路需要外部校准仪器测量校准，外部校准所消耗的时长主要由校准资源数量决定，若是分别对各个内部校准电路串行校准，会增加校准时长。本实施例中，在需要采用外部校准仪器校准内部校准电路110时，闭合合并开关K1，第一组校准总线DCC_BUS1连通外部校准仪器，两个内部校准电路110的输入并联，可同时导通第一组校准总线DCC_BUS1和第二组校准总线DCC_BUS2，外部校准仪器一次采集电压，可以同时校准两个内部校准电路中的电平匹配电路和模数转换电路，实现2路内部校准电路的并行校准，不增加外校时间。

2、在需要提高VI源校准效率时，外部校准后断开合并开关K1，采用第一个内部校准电路对第一组VI源通道中的各个通道依次进行校准，采用第二个内部校准电路对第二组VI源通道中的各通道依次进行校准，两个内部校准电路可以同时工作；如此，待校准VI源的两组通道拥有不同的校准资源，同一时间有2个通道进行校准，可在保证原有精度的同时以并行采样的方式提高校准速度，校准效率高。

3、在现有方案中，内部校准电路一旦确定，则校准精准就固定下来。本实施例中，在需要提高校准精度时，外部校准后断开与外部校准仪器的连接，闭合合并开关K1，两组校准总线串联、两个内部校准电路的输入并联，依次导通待校准VI源的1个通道，2个内部校准电路同时工作，一个内部校准电路得到一份采样数据，于是在对1个通道校准时将会得到2份的采样数据，实现单通道双采，以双采取平均的方式可得到更高精度的数据，从而提高通道校准精度。

4、当其中1个内部校准电路故障时，将合并开关K1闭合，将校准总线DCC_BUS1与校准总线DCC_BUS2相连，依次导通待校准VI源的1个通道，此时，1个正常的内部校准电路工作，如此即可实现单通道校准，即实现与现有方案相同的校准测试。

在其中一个实施例中，参考图2，上述VI源校准装置还包括总开关K0，校准总线通过总开关K0连接至外部校准仪器。在需要使用外部校准仪器进行外部校准时，闭合总开关K0，在不需要外部校准时，断开总开关K0，如此，可以方便地进行外部校准仪器的连通和断开，使用便利。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括与校准总线组数相同的校准开关，一组校准总线通过对应的校准开关连接至待校准VI源的其中一组通道。参考图2，以VI源划分两组通道为例，第一组校准总线DCC_BUS1上通过第一个校准开关K2连接第一组VI源通道，第二组校准总线DCC_BUS2上通过第二个校准开关K3连接第二组VI源通道。通过采用校准开关，在需要对VI源通道进行校准时，闭合校准开关，在其他不需要对VI源通道校准的情况下，断开校准开关，如此，可以灵活便利地实现VI源通道的接入与断开。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括与校准总线组数相同的电阻负载，电阻负载连接至对应的一组校准总线。其中，电阻负载为标准电阻，在对VI源通道校准时作为负载接入校准总线。以两组校准总线为例，参考图2，第一个电阻负载连接第一组校准总线DCC_BUS1，第二个电阻负载连接第二组校准总线DCC_BUS2。标准电阻负载由于时漂小，理论上只需要在出厂时进行一次校准，校准数据保存在存储器中。

在其中一个实施例中，参考图2，上述VI源校准装置还包括负载开关130，电阻负载通过对应的负载开关130连接至校准总线。在电阻负载需要接入校准总线时，闭合负载开关130，在不需要电阻负载时，断开负载开关130，如此，可以灵活便捷地实现电阻负载的接入与断开。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括控制器，控制器连接内部校准电路。内部校准电路处理得到的信号输出至控制器，由控制器进行接收处理，比如，内部校准电路中的模数转换电路112对输入的模拟信号转换为数字信号后输出至控制器。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括连接控制器的存储器。控制器处理的数据可以发送至存储器进行储存。

在其中一个实施例中，上述VI源校准装置还包括温度传感器(图未示)，温度传感器设置于内部校准电路110附近，且连接控制器。具体地，可以每一个内部校准电路110附近设置至少一个温度传感器。比如，一个温度传感器设置于第一个内部校准电路的模数转换电路112的附近，用于测量模数转换电路112的表面温度并发送至控制器。温度传感器测量的温度可以用于温漂校准。

在所有校准项中温漂校准最耗时耗资源，因为此项校准需要外部设备稳定环境温度。比如25℃至40℃，每5℃进行一次DCC(内部校准电路)的外部校准，每个温度下的校准由控制器记录内部校准电路的模数转换器(ADC)采集的电压以及外部测量电压，采集的电压与外部测量电压的差值为DCC误差；将不同工作温度下的DCC误差数据存放于存储器中，可提高不同环境温度下的DCC(内部校准电路)精度，进而提高一定温度区间内的VI源精度。在本实施例中，使用校准总线DCC_BUS2下的电阻负载作为发热器件，由VI源提供电阻负载工作电流，以设置于第一个内部校准电路附近的温度传感器测量的温度作为负反馈，调节电阻负载的工作电流，达到控制第一个内部校准电路工作温度的目的；同理，使用校准总线DCC_BUS1下的电阻负载作为发热器件，可实现第二个内部校准电路的温度控制。如此，可以在15℃的环境温度中完成温漂校准，减少外部控温设备的使用。

在一个实施例中，提供了一种VI源校准系统，包括外部校准仪器和上述各实施例中的VI源校准装置，外部校准仪器连接VI源校准装置的校准总线。

上述VI源校准系统，由于采用了上述实施例中的VI源校准装置，同理，对VI源通道的校准效率高。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种VI源校准装置，其特征在于，包括：

至少两组校准总线，各所述校准总线连接至外部校准仪器，一组所述校准总线上连接待校准VI源的其中一组通道；

与所述校准总线组数相同的内部校准电路，所述内部校准电路连接于对应的一组校准总线，所述内部校准电路被所述外部校准仪器校准，以及用于对所连接校准总线上的所述待校准VI源的通道依校准项进行校准。

2.根据权利要求1所述的VI源校准装置，其特征在于，所述内部校准电路包括电平匹配电路和模数转换电路，所述电平匹配电路一端连接至对应的一组校准总线，另一端连接所述模数转换电路。

3.根据权利要求1所述的VI源校准装置，其特征在于，还包括合并开关，各组校准总线之间通过所述合并开关依次连接，所述外部校准仪器与其中任一组校准总线连接。

4.根据权利要求1或3所述的VI源校准装置，其特征在于，还包括总开关和/或与所述校准总线组数相同的校准开关；

所述校准总线通过所述总开关连接至所述外部校准仪器；

一组所述校准总线通过对应的校准开关连接至所述待校准VI源的其中一组通道。

5.根据权利要求1所述的VI源校准装置，其特征在于，还包括与所述校准总线组数相同的电阻负载，所述电阻负载连接至对应的一组校准总线。

6.根据权利要求5所述的VI源校准装置，其特征在于，还包括负载开关，所述电阻负载通过对应的负载开关连接至所述校准总线。

7.根据权利要求1所述的VI源校准装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器连接所述内部校准电路。

8.根据权利要求7所述的VI源校准装置，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述内部校准电路附近，且连接所述控制器。

9.根据权利要求7所述的VI源校准装置，其特征在于，还包括连接所述控制器的存储器。

10.一种VI源校准系统，其特征在于，包括外部校准仪器和根据权利要求1-9中任一项所述的VI源校准装置，所述外部校准仪器连接所述VI源校准装置的校准总线。