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ATE加流测压及加压测流的设计

时间:2015-02-07 11:40来源:宏测半导体 作者:ictest8 点击:
自动测试设备是用于测试分立器件、集成电路、混合信号电路直流参数、交流参数和功能的测试设备。主要通过测试系统软件控制测试设备各单元对被测器件进行测试,以判定被测器件是否符合器件的规范要求。

  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(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K2K7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

  41 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U2P2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。

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