 1 自动测试设备的组成 自动测试设备主要由精密测量单元(PMU)、器件电压源(DPS)、电压电流源(VIS)、参考电压源(VS)、音频电压源(AS)、音频电压表(AVM)、时间测量单元(TIMER)、继电器矩阵、系统总线控制板(BUS)、计算机接口卡(IFC)等几部分组成。系统框图如图1所示。
本文主要介绍其中的电压电流源部分的设计原理及实现。 2 电压电流源的基本原理 电压电流源是自动测试系统必不可少的一部分，其可为被测试器件施加精确的恒定电压或恒定电流，并能回测其相对的电流值或电压值。因此，电压电流源主要有以下两种工作方式： (1)加压测流(FVMI)方式。在FVMI方式中，驱动电压值通过数模转换器(ADC)提供给输出驱动器；驱动电流由采样电阻采样，通过差分放大器转换成电压值，再由ADC读回电流值。筘位值可根据负载设值，箝位电路在这里起到限流保护作用，当负载电流超过箝位值时，VIS输出变为恒流源，输出电流为箝位电流。测试系统根据箝位值自动选择测流量程。 (2)加流测压(FIMV)方式。在FIMV方式中，驱动电流值通过数模转换器(DAC)提供给输出驱动器；电压由ADC读回。箝位值可根据负载设值，箝位电路在这里起到限压保护作用，当负载电压超过箝位值时，VIS输出变为恒压源，输出电压为箝位电压。测试系统根据箝位值自动选择测压量程。 图2是电压电流源的逻辑框图。
3 电压电流源的设计细节 电压电流源的基本电路如图3所示，左半部分是电压电流源的加压加流电路，右半部分是测试电路。
该电路由主运放、电流扩展电路、量程电阻、反馈回路和差分运算放大器组成。电路简单实用，用一只继电器K1完成加压和加流的切换，当K1打开时，用于施加电压，当K1闭合时，用于施加电流。K8是测流和测压的切换开关，当 K8打开时，用于施加电压的同时测量电流，当K8闭合时，用于施加电流时测量电压。运放U3接成减法电路，用于对箝位电压进行控制。主运放U1后接的是电流扩展电路，采用推挽形式组成，以加大电路的可输出电流。量程网络由多个不同级数的电阻构成，通过K2至K7的继电器，可切换测试量程。反馈回路由运放组成的跟随器构成。测试电路采用差分电路形式以提高测试精度，减少电路的共模增益。 该电路的优点是将加压测流电路和加流测压电路很好地融合在一起，只需要切换一个继电器，便可实现加压和加流的切换，节省了加压测流和加流测压各需一套电路的烦琐，同时也节省了大省的元件。 4 工作原理 4．1 测试原理 以下以FIMV(加流测压)为例说明电路的原理，在FIMV模式下电路简化如图4。
由于电路引入了负反馈，U1构成同相求和运算电路，U2构成电压跟随器。令R1=R2=R3=R4=R。
由于UN1=UP1，由式(1)(3)可得：VIN=UO1-URO。即加在量程电阻两端上的电压值等于输入的电压值。由于U2的P2端虚断，故流过RO的电流绝大部分流入RL中，故电路可提供一稳定的电流，只要测试URO端的电压，即可测试在所加电流下负载的电压，从而实现加流测压。 加压测流与加流测压基本类似，在此不再赘述。 |
