CN220122771U - 自动化测试设备中的电源模块、电源板卡及测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动化测试设备中的电源模块、电源板卡及测试设备，包括：多个电源电路和多个信号处理电路，电源电路之间采用串并行组合连接结构，信号处理电路设置于串行级联的电源电路之间；其中，电源电路用于将电源激励信号传输至信号处理电路，电源激励信号用于激励下一级电源电路输出测试电压；信号处理电路用于对电源激励信号进行放大处理，并将放大处理后的电源激励信号发送至下一级电源电路。本实用新型可以显著提高电源电路的动态特性。

Description

自动化测试设备中的电源模块、电源板卡及测试设备

技术领域

本实用新型涉及自动化测试技术领域，尤其是涉及一种自动化测试设备中的电源模块、电源板卡及测试设备。

背景技术

在半导体自动化测试领域，ATE(Automatic Test Equipment，集成电路自动测试机)中的DPS(DUT Power Supply)板卡负责为被测器件(Device Under Test，DUT)提供可编程的驱动电压和测量范围，随着板卡的集成度提高，部分板卡也由之前的分离器件构成的输出环路，更换成了高性能、高集成度的DPS电源电路。

目前，通常使用DPS电源电路的GANG模式以提供更高的电流：通过DPS电源电路级联的方式，使得输出电流的能力倍增。但是随着串行级联的数量越来越多，后级DPS电源电路的动态性能将会越来越差，从而导致整个系统的环路动态性能降低，而且带来的极点会阻碍环路的穿越频率，导致环路的穿越频率无法提高，此外极点的位置会随着级联的数量越多越靠前，最终致使DPS电源电路虽然能输出较大的电流，但其动态性能指标较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动化测试设备中的电源模块、电源板卡及测试设备，可以显著提高电源电路的动态特性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种自动化测试设备中的电源模块，包括：多个电源电路和多个信号处理电路，所述电源电路之间采用串并行组合连接结构，所述信号处理电路设置于串行级联的所述电源电路之间；其中，

所述电源电路用于将电源激励信号传输至所述信号处理电路，所述电源激励信号用于激励下一级电源电路输出测试电压；

所述信号处理电路用于对所述电源激励信号进行放大处理，并将所述放大处理后的电源激励信号发送至所述下一级电源电路。

在一种实施方式中，每个所述电源电路均设置有信号输入端和信号输出端，所述信号处理电路设置有第一端和第二端；其中，

当前级电源电路的所述信号输出端与所述信号处理电路的所述第一端连接，所述信号处理电路的所述第二端与至少一个下一级电源电路的所述信号输入端连接。

在一种实施方式中，所述信号处理电路的所述第二端与多个下一级电源电路的所述信号输入端连接，多个下一级电源电路并联。

在一种实施方式中，所述信号处理电路包括高速缓冲电路，所述高速缓冲电路的第一端为正向输入端，所述正向输入端连接当前级所述电源电路的所述信号输出端，用于将前级所述电源电路输出的电源输入所述高速缓冲电路；

所述高速缓冲电路的第二端连接与至少一个下一级电源电路的所述信号输入端连接；

所述高速缓冲电路的第三端，所述第三端连接所述第二端，并与所述高速缓冲电路的反向输入端连接。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种自动化测试设备中的电源板卡，包括第一方面提供的任一项所述的电源模块，以及

与所述电源模块电连接电模块，用于为所述电源模块提供电源；

与所述电源模块电连接的控制模块，用于控制所述电源模块电压的稳定输出；

与所述电源模块连接的采集模块，所述采集模块与所述控制模块连接，用于监测所述电源模块的输出电压

在一种实施方式中，所述采集模块还包括多个模数转换电路，多个所述模数转换电路与多个所述电源电路一一对应，所述模数转换电路与每个所述电源电路的电压输出端连接。

在一种实施方式中，每个所述模数转换电路均包括可编程增益放大器和模数转换驱动器，所述可编程增益放大器设置有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；

所述第一输入端经第二电阻与所述电压输出端连接，所述第一输入端还经第三电阻与所述第一输出端连接；

所述第二输入端经第五电阻接地，所述第二输入端还经第六电阻与所述第二输出端连接；

所述第一输出端和所述第二输出端均与所述模数转换驱动器连接；和/或，所述第二电阻与所述第五电阻的阻值相同，所述第三电阻与所述第六电阻的阻值相同。

在一种实施方式中，每个所述模数转换电路还包括第一电阻和第四电阻，

所述第一输入端经第一电阻、第二电阻与所述电压输出端连接，所述第一输入端还经第三电阻与所述第一输出端连接；

所述第二输入端经第四电阻和第五电阻接地，所述第二输入端还经第六电阻与所述第二输出端连接。

在一种实施方式中，所述第一电阻和所述第四电阻均采用可变电阻，且所述第一电阻和所述第四电阻的电阻控制精度高于预设精度阈值，所述第一电阻和所述第四电阻的温漂均低于预设温漂阈值。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种自动化测试设备，包括：第一方面提供的任一项所述的电源模块和第二方面提供的任一项所述的电源板卡，以及与所述电源板卡连接的上位控制机。

本实用新型实施例提供的一种自动化测试设备中的电源模块、电源板卡及测试设备，包括：多个电源电路和多个信号处理电路，电源电路之间采用串并行组合连接结构，信号处理电路设置于串行级联的电源电路之间。电源电路用于将电源激励信号传输至信号处理电路，电源激励信号用于激励下一级电源电路输出测试电压；信号处理电路用于对电源激励信号进行放大处理，并将放大处理后的电源激励信号发送至下一级电源电路。上述电源装置通过串并行组合连接结构连接各个电源电路，可以在一定程度上减少后级电源电路的串行级数，以减少电源激励信号的失真，而且通过在串行级联的电源电路之间加入信号处理电路，可以有效提高电源电路的动态特性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的一种自动化测试设备中的电源模块的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种自动化测试设备中的电源模块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种高速缓冲电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种自动化测试设备中的电源板卡的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种自动化测试设备中的电源板卡的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种自动化测试设备中的电源板卡的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种自动化测试设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，随着串行级联的数量越来越多，从机的动态性能越来越差，使整个系统的环路动态性能降低，而且给系统带来了一个极点，带来的极点会阻碍环路的穿越频率无法提高，此外该极点的位置会随着级联的数量越多越靠前，最终使得DPS板卡虽然能输出较大的电流，但其动态性能指标较差。

基于此，本实用新型实施例提供了一种自动化测试设备中的电源模块、电源板卡及测试设备，可以显著提高电源电路的动态特性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种自动化测试设备中的电源装置进行详细介绍。

本实用新型实施例提供了一种自动化测试设备中的电源装置，包括：多个电源电路和多个信号处理电路，电源电路之间采用串并行组合连接结构，信号处理电路设置于串行级联的电源电路之间。其中，电源电路用于将电源激励信号传输至信号处理电路，电源激励信号用于激励下一级电源电路输出测试电压；信号处理电路用于对电源激励信号进行放大处理，并将放大处理后的电源激励信号发送至下一级电源电路。

为便于理解，图1示意出了一种自动化测试设备中的电源装置的结构示意图，图1示意出电源装置包括：多个电源电路和多个信号处理电路，电源电路之间采用串并行组合连接结构，信号处理电路设置于串行级联的电源电路之间。在实际应用中，电源电路也即DPS电源电路，假设电源装置包括DPS电源电路1、DPS电源电路2和DPS电源电路3，其中，DPS电源电路1作为主机，电源DPS电源电路2和DPS电源电路3作为从机，DPS电源电路1的信号输出端与信号处理电路的第一端，信号处理电路的第二端与电源DPS电源电路2的信号输入端和DPS电源电路3的信号输入端连接，其中，DPS电源电路1与电源DPS电源电路2之间为串行级联、DPS电源电路1与DPS电源电路3之间也为串行级联，电源DPS电源电路2与DPS电源电路3之间为并行级联，也即上述串并行组合连接结构。

在一种实施方式中，电源电路用于将电源激励信号传输至信号处理电路，电源激励信号用于激励下一级电源电路输出测试电压。在一种实施方式中，电源激励信号(也可称之为驱动信号)经当前级DPS电源电路的信号输出端输入至信号处理电路，信号处理电路处理后的电源激励信号经下一级DPS电源电路的输入端输入至下一级DPS电源电路，以驱动下一级DPS电源电路输出相应的测试电压。

在一种实施方式中，信号处理电路用于对电源激励信号进行放大处理，并将放大处理后的电源激励信号发送至下一级电源电路。可选的，上述信号处理电路可以采用跟随放大电路(或者，高速缓冲电路)，信号处理电路课以增强电源激励信号的驱动能力，减小了各级电源电路传递电源激励信号时的衰减。

本实用新型实施例提供的自动化测试设备中的电源装置，通过串并行组合连接结构连接各个电源电路，可以在一定程度上减少后级电源电路的串行级数，以减少电源激励信号的失真，而且通过在串行级联的电源电路之间加入信号处理电路，可以有效提高电源电路的动态特性。

考虑到现有技术中板卡往往需要上千个DPS电源电路进行GANG模式级联，如果仅采用串行级联的方式，由于板卡上寄生电容、寄生电阻等影响，会使电源激励信号的电平产生较大的失真，从而严重影响输出，因此本实用新型实施例提出电源电路之间采用串并行组合连接结构，以使后续从机的串行级数尽量少，减小驱动信号的失真。示例性的，每个电源电路均设置有信号输入端(记为，slave_in)和信号输出端(记为，master_out)，信号处理电路设置有第一端和第二端。当前级电源电路的信号输出端与信号处理电路的第一端连接，信号处理电路的第二端与至少一个下一级电源电路的信号输入端连接。进一步的，信号处理电路的第二端与多个下一级电源电路的信号输入端连接，多个下一级电源电路并联。

为了便于对前述实施例提供的电源装置进行理解，本实用新型实施例示例性提供了如图2所示的另一种自动化测试设备中的电源装置的结构示意图，DPS电源电路1分别与DPS电源电路2和DPS电源电路3串联(也即DPS电源电路2与DPS电源电路3并联)，DPS电源电路2分别与DPS电源电路4和DPS电源电路5串联(也即DPS电源电路4与DPS电源电路5并联)，DPS电源电路3与DPS电源电路6串联，以此类推。

请继续参见图2，图2还示意出上述信号处理电路采用高速缓冲电路(Buffer)，通过在串行级联的DPS电源电路之间加入高速缓冲电路(单位增益)，可以有效改善后级从机响应不及时的问题。本实用新型实施例还提供了如图3一种高速缓冲电路的结构示意图。高速缓冲电路的第一端为正向输入端，记为singal_in，正向输入端连接当前级电源电路的信号输出端，用于将前级电源电路输出的电源输入高速缓冲电路；第二端为输出端，记为singal_out，第二端与至少一个下一级电源电路的信号输入端连接；第三端为负输入端，第三端连接第二端singal_out，并与高速缓冲电路的反向输入端连接。本实用新型实施例在从机之间加入高速缓冲电路，可以减小各级信号之间的衰减，从原理上修复了串行级联导致环路中产生的一个极点，可以进一步提高系统的穿越频率。最终使DPS电源电路级联动态特性得到有效提高。

在前述实施例的基础上，本实用新型实施例提供了一种自动化测试设备中的电源板卡，参见图4所示的一种自动化测试设备中的电源板卡的结构示意图，电源板卡包括前述实施例提供的电源模块，以及与电源模块电连接的电模块，用于为电源模块提供电源；与电源模块电连接的控制模块，用于控制电源模块电压的稳定输出；与电源模块连接的采集模块，采集模块与控制模块连接，用于监测电源模块的输出电压。

在一种实施方式中，采集模块包括多个模数转换电路(ADC)，多个模数转换电路与多个电源电路一一对应，每个电源电路均设置有电压输出端(记为，MEASOUT)，模数转换电路(ADC)与每个电源电路的电压输出端连接。应当注意是的，电源电路的信号输出端用于输出电源激励信号，以激励下一级电压芯片输出测试电压，而电源电路的电压输出端用于在前一级电压芯片输出的电源激励信号的基础上输出测试电压。

进一步的，为了提高模数转换电路(ADC)输入电压范围，本实用新型实施例中每个模数转换电路均包括可编程增益放大器(PGA)和模数转换驱动器(ADC Driver)，可编程增益放大器(PGA)设置有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端。参见图5所示的另一种自动化测试设备中的电源板卡的结构示意图，第一输入端经第二电阻R2与电压输出端MEASOUT连接，第一输入端还经第三电阻R3与第一输出端连接；第二输入端经第五电阻R5接地，第二输入端还经第六电阻R6与第二输出端连接；第一输出端和第二输出端均与模数转换驱动器(ADC Driver)连接。其中，模数转换驱动器为差分输入。

在一种实施方式中，第二电阻R2与第五电阻R5的阻值相同，第三电阻R3与第六电阻R6的阻值相同。

在一种实施方式中，每个模数转换电路还包括第一电阻和第四电阻，第一输入端经第一电阻R1、第二电阻R2与电压输出端连接，第一输入端还经第三电阻R3与第一输出端连接；第二输入端经第四电阻R4和第五电阻R5接地，第二输入端还经第六电阻R6与第二输出端连接。

优选的，第一电阻R1和第四电阻R4的温漂均低于预设温漂阈值。

优选的，第一电阻和第四电阻均采用可变电阻，且第一电阻和第四电阻的电阻控制精度高于预设精度阈值。

在实际应用中，选用内部带有可编程增益放大器的模数转换电路。在模数转换电路内部，R2＝R5、R3＝R6。在不加外部电阻时，可编程增益放大器的增益为R3/R2，输出到模数转换驱动器的电压VOUT＝VIN*(R3/R2)。当输入电压VIN较大，超出采集电压VOUT的量程时，增加R1、R4(R1＝R4)。VOUT＝VIN*(R3/(R2+R1))，只要选择适当阻值的电阻R1即可使输入电压在模数转换电路采集电压的量程内。此时DPS电源电路从电压输出端MEASOUT输出的电压缩小到模数转换电路的采样电压范围内，提高本身的采样电压范围。R1、R4需选用低温漂，高精度的电阻，提高可编程增益放大器的精度。

在前述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了如图6所示的另一种自动化测试设备中的电源装置的结构示意图，图6示意出本实用新型实施例提供的电源装置，通过串行、并行级联，以及串行级联的从机之间加入高速缓冲电路(Buffer)的方式，有效的提高了DPS电源电路的动态特性；另外，通过选通内部带有可编程增益放大器的模数转换电路，外部增加高精度、低温漂的电阻，不仅能够简化相关硬件设计，还可以改变模数转换电路内部可编程增益放大器的放大倍数，满足模数转换电路的输入电压范围，同时保证模数转换电路采样电压的精度以及温漂。

对于前述实施例提供的自动化设备中的电源装置，本实用新型实施例还提供了一种自动化测试设备，参见图7所示的一种自动化测试设备的结构示意图，图7示意出自动化测试设备包括前述实施例提供的电源装置100，以及与电源装置100连接的上位控制机200。

本实用新型实施例提供的自动化测试设备，采用前述实施例提供的电源装置，通过串并行组合连接结构连接各个电源电路，可以在一定程度上减少后级电源电路的串行级数，以减少电源激励信号的失真，而且通过在串行级联的电源电路之间加入信号处理电路，可以有效提高电源电路的动态特性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的自动化测试设备的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自动化测试设备中的电源模块，其特征在于，包括：多个电源电路和多个信号处理电路，所述电源电路之间采用串并行组合连接结构，所述信号处理电路设置于串行级联的所述电源电路之间；其中，

所述电源电路用于将电源激励信号传输至所述信号处理电路，所述电源激励信号用于激励下一级电源电路输出测试电压；

所述信号处理电路用于对所述电源激励信号进行放大处理，并将所述放大处理后的电源激励信号发送至所述下一级电源电路。

2.根据权利要求1所述的自动化测试设备中的电源模块，其特征在于，每个所述电源电路均设置有信号输入端和信号输出端，所述信号处理电路设置有第一端和第二端；其中，

当前级电源电路的所述信号输出端与所述信号处理电路的所述第一端连接，所述信号处理电路的所述第二端与至少一个下一级电源电路的所述信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的自动化测试设备中的电源模块，其特征在于，所述信号处理电路的所述第二端与多个下一级电源电路的所述信号输入端连接，多个下一级电源电路并联。

4.根据权利要求3所述的自动化测试设备中的电源模块，其特征在于，所述信号处理电路包括高速缓冲电路，所述高速缓冲电路的第一端为正向输入端，所述正向输入端连接当前级所述电源电路的所述信号输出端，用于将前级所述电源电路输出的电源输入所述高速缓冲电路；

所述高速缓冲电路的第二端与至少一个下一级电源电路的所述信号输入端连接；

所述高速缓冲电路的第三端，所述第三端连接所述第二端，并与所述高速缓冲电路的反向输入端连接。

5.一种自动化测试设备中的电源板卡，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的电源模块，以及

与所述电源模块电连接的电模块，用于为所述电源模块提供电源；

与所述电源模块电连接的控制模块，用于控制所述电源模块电压的稳定输出；

与所述电源模块连接的采集模块，所述采集模块与所述控制模块连接，用于监测所述电源模块的输出电压。

6.根据权利要求5所述的自动化测试设备中的电源板卡，其特征在于，所述采集模块还包括多个模数转换电路，多个所述模数转换电路与多个所述电源电路一一对应，所述模数转换电路与每个所述电源电路的电压输出端连接。

7.根据权利要求6所述的自动化测试设备中的电源板卡，其特征在于，每个所述模数转换电路均包括可编程增益放大器和模数转换驱动器，所述可编程增益放大器设置有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；

所述第一输入端经第二电阻与所述电压输出端连接，所述第一输入端还经第三电阻与所述第一输出端连接；

所述第二输入端经第五电阻接地，所述第二输入端还经第六电阻与所述第二输出端连接；

所述第一输出端和所述第二输出端均与所述模数转换驱动器连接；和/或，所述第二电阻与所述第五电阻的阻值相同，所述第三电阻与所述第六电阻的阻值相同。

8.根据权利要求7所述的自动化测试设备中的电源板卡，其特征在于，每个所述模数转换电路还包括第一电阻和第四电阻，

所述第一输入端经第一电阻、第二电阻与所述电压输出端连接，所述第一输入端还经第三电阻与所述第一输出端连接；

所述第二输入端经第四电阻和第五电阻接地，所述第二输入端还经第六电阻与所述第二输出端连接。

9.根据权利要求8所述的自动化测试设备中的电源板卡，其特征在于，所述第一电阻和所述第四电阻均采用可变电阻，且所述第一电阻和所述第四电阻的电阻控制精度高于预设精度阈值，所述第一电阻和所述第四电阻的温漂均低于预设温漂阈值。

10.一种自动化测试设备，其特征在于，包括：权利要求1-4任一项所述的电源模块和权利要求5-9任一项所述的电源板卡，以及与所述电源板卡连接的上位控制机。