利用集成開關矩陣測量i-v電路的測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種利用集成開關矩陣測量I-V電路的測試系統(tǒng)，包括驅動器芯片、被測器件和測量裝置；驅動器芯片的多個引腳與被測器件的多個引腳以點對點方式連接；測量裝置用于產(chǎn)生并將數(shù)據(jù)載入被測器件中，從被測器件接收數(shù)據(jù)并測量其輸出的模擬電壓電平；驅動器芯片的每個引腳上都設置了含靜電放電保護裝置的驅動器/接收器芯片，以及能夠將多個不同電壓中的一個電壓載入被測器件或者能夠接收電平并將該電平載入至被測器件的第一晶體管開關矩陣；測量裝置通過第二晶體管開關矩陣連接對應的驅動器芯片引腳。本實用新型針對集成電路，通過切換接地電壓和電源電壓且在不引起靜電放電二極管放電的情況下，更有效地測量更大范圍的電壓。
【專利說明】利用集成開關矩陣測量卜V電路的測試系統(tǒng)
【【技術領域】】
[0001]本實用新型涉及測試【技術領域】，特別涉及一種測量ι-v電路的測試系統(tǒng)；本實用新型應用于包含一系列元件的系統(tǒng)，其中至少有一種元件是集成電路，其他則可以是集成元件，也可以是分立元件。
【【背景技術】】
[0002]集成電路和至少另外一個元件之間(可以是集成元件也可以是分立元件)存在一條雙向信號總線(一個或多個信號)。這也就是說:a)該集成電路可以將電壓或具有一定頻率的信號驅動至該元件或將其切換至三態(tài)；或10該元件可以將電平或轉換信號發(fā)送至集成電路。
[0003]一種最典型的應用(但不是唯一應用)就是利用集成電路產(chǎn)生信號，然后將信號發(fā)送至被測器件的測試系統(tǒng)。在其他操作模式下，該測試系統(tǒng)也能夠在測試系統(tǒng)沒有驅動電壓時測量被測器件引腳的電壓值。
[0004]大多數(shù)集成電路在所有的引腳上都設有靜電放電(ESD)保護電路，用以保護集成電路免受高ESD (靜電放電)電壓的損壞，處理集成電路或處理含有集成電路的電路板時可能產(chǎn)生高ESD (靜電放電)電壓。
[0005]該靜電放電 電路是專為電壓超過集成電路的電源電壓或低于集成電路的接地電壓時釋放引腳上集聚的電荷而設計的。在任何情況下(無開關設備)，靜電放電保護裝置必須用連線直接與引腳連接，才能有效發(fā)揮作用。
[0006]但是，靜電放電保護限制了集成電路能夠接收和衡量信號的電壓范圍。例如:如果接收的電壓超過了集成電路的電源電壓，靜電放電保護裝置則會放電，進而影響在引腳上進行的測量工作。
[0007]目前，現(xiàn)有的測試系統(tǒng)使用高性能繼電器來連接集成電路以便驅動或接收數(shù)據(jù)，或者連接獨立的測量裝置(如萬用表)。
[0008]繼電器可以斷開集成電路和/或測量裝置與被測器件之間的連接。因此，集成電路斷開時，使用測量裝置可以測量的電壓范圍更廣。
[0009]現(xiàn)有方法的一個不足之處就是繼電器的使用壽命有限。尤其是需要在集成電路和測量裝置之間頻繁切換場合的應用中，繼電器的使用壽命決定著系統(tǒng)的使用壽命，或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障或對系統(tǒng)進行維修的時間間隔。
[0010]此外，集成電路中信號通道的轉換只需要幾納秒，與之相比，繼電器的信號轉換和建立則需要很長時間(幾十毫秒)。同時，繼電器(尤其是高性能繼電器)價格昂貴，還增加了系統(tǒng)的復雜程度(需要額外的分立元件)。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型的目的在于提供一種利用集成開關矩陣測量1-V電路的測試系統(tǒng)，以解決上述技術問題。本實用新型提出將開關矩陣(外部繼電器)移入集成電路。繼電器被集成電路中的開關(簡單的傳輸門)代替。沒有了外部的繼電器，以此來降低成本，簡化系統(tǒng)設計，同時還能夠減少切換時間以及測試所需全部時間，及提高系統(tǒng)的使用壽命。
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0013]利用集成開關矩陣測量1-V電路的測試系統(tǒng)，包括驅動器芯片、被測器件和測量裝置；驅動器芯片的多個引腳與被測器件的多個引腳以點對點方式連接；測量裝置用于產(chǎn)生并將數(shù)據(jù)載入被測器件中，從被測器件接收數(shù)據(jù)并測量其輸出的模擬電壓電平；驅動器芯片的每個引腳上都設置了含靜電放電保護裝置的驅動器/接收器芯片，以及能夠將多個不同電壓中的一個電壓載入被測器件或者能夠接收電平并將該電平載入至被測器件的第一晶體管開關矩陣；測量裝置通過第二晶體管開關矩陣連接對應的驅動器芯片引腳。
[0014]利用集成開關矩陣測量1-V電路的測試系統(tǒng)，包括驅動器芯片、被測器件和測量裝置；驅動器芯片包括多個第一引腳，驅動器芯片上設有多條連接對應第一引腳的驅動線；每個第一引腳均連接有靜電放電保護電路；驅動器芯片上設有第一晶體管開關矩陣和第二晶體管開關矩陣；第一晶體管開關矩陣包括三組，分別用于驅動高電平線Vh、驅動中等電平/終止電平線Vtt和驅動低電平線VI通過對應的驅動線連接第一引腳；第二晶體管開關矩陣用于測量裝置通過對應的驅動線連接第一引腳；被測器件上有多個可以被驅動器芯片驅動的第二引腳，第一引腳和第二引腳一對一對應連接；驅動器芯片使用由驅動器芯片的定序器控制的晶體管開關(302)將每個第二引腳與可用的驅動高電平線Vh、驅動中等電平/終止電平線Vtt或驅動低電平線VI相連。
[0015]本系統(tǒng)可以產(chǎn)生并將數(shù)據(jù)載入被測器件中，從被測器件接收數(shù)據(jù)并測量其輸出的模擬電壓電平，而該被測器件與驅動器/接收器集成電路以點對點方式連接，兩者之間不存在額外的電路/器件(繼電器)，且其他測量硬件(如:測量裝置)也沒有與其他額外元件連接。
[0016]每個引腳上都設置了含靜電放電保護裝置的驅動器/接收器芯片，以及能夠將多個不同電壓中的一個電壓載入被測器件或者能夠接收電平并將該電平載入至與驅動芯片相連接的測量元件的開關矩陣。
[0017]使用測量元件測量從驅動器/接收器芯片的開關矩陣接收到的電壓，通過確認測量值是否處于[VSS，VDD]之間，來判定該數(shù)值是否正確的方法。若上述條件沒有得到滿足，則測量元件以定義好的方式推動驅動器/接收器芯片的供電電源電壓值繼續(xù)線性改變，直到條件得以滿足，然后進行測量，最后將電源值調節(jié)回其初始值的方法。
[0018]電壓線性變化之前、期間以及之后都能保持運行的驅動器/接收器芯片。
[0019]本系統(tǒng)含有η個不同的驅動電壓；連接到VDD和VSS的靜電放電結構可利用測量裝置調節(jié)VDD和VSS。
[0020]圖2顯示的方案，含有η個不同的驅動電壓(此處顯示為兩個)，連接到VDDlast和VSSlast的靜電放電結構、及有兩個驅動電壓的VDDlast和VSSlast，但是只有最后一級驅動階段通過VDDlast和VSSlast供電，驅動器/接收器芯片的其余部分由VDD/VSS供電。可用電平切換器從VDDlast/VSSlast范圍連接到VDD/VSS范圍。如有要求，測量裝置可以調節(jié)VDDlast和/或VSSlast的大小。
[0021]使用任意數(shù)量(從I到m)的驅動器/接收器芯片來操作被測器件所有引腳的系統(tǒng)。
[0022]每一個驅動器/接收器芯片都使用獨立電源和獨立測量元件，并且測量元件能夠調節(jié)該芯片的電源，并僅能與該芯片相互影響的系統(tǒng)。
[0023]所有驅動器/接收器芯片共用電源及同一個測量元件的系統(tǒng)。
[0024]測量元件同樣的調節(jié)所有驅動器/接收器芯片的供應電源的系統(tǒng)。
[0025]測量元件調節(jié)驅動器/接收器芯片的供電電源，驅動器/接收器芯片的引腳被測量，同時保持其它芯片上的默認條件的系統(tǒng)。
[0026]每一個驅動器/接收器芯片都分配給被測器件的一條功能總線(例如地址總線、命令總線、數(shù)據(jù)總線等)，根據(jù)功能組的不同要求，測量元件以不同方式對電源電壓進行調節(jié)的系統(tǒng)。
[0027]相對于現(xiàn)有技術，本實用新型具有以下有益效果:
[0028]本實用新型針對集成電路，為了克服靜電放電電路對電壓范圍的限制，測量電壓時，以動態(tài)方式切換集成電路的接地電壓(VSS)和電源電壓(VDD)(引腳上的電壓超過集成電路的電源電壓或者降到集成電路的接地電壓以下時，靜電放電電路為引腳放電)。通過切換接地電壓和電源電壓，且在不引起靜電放電二極管放電和影響測量結果的情況下，能夠更有效地測量更大范圍的電壓。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0029]圖1為本實用新型測量系統(tǒng)的結構示意圖；
[0030]圖2為本實用新型測量系統(tǒng)另一種結構的示意圖。
【【具體實施方式】】
[0031]下面將詳細介紹這兩種方案:
[0032]圖1顯示的實現(xiàn)方法是整個驅動器芯片的電源電壓和接地電壓可以切換。
[0033]圖1只顯示了引腳驅動器、靜電放電結構、開關矩陣、連接外部供電電源與測量裝置(PMU)的最后一級，產(chǎn)生有意義數(shù)據(jù)并載入芯片的邏輯電路、從引腳上接收數(shù)據(jù)的接收器以及控制邏輯電路(如:定序器等)沒有顯示在圖中。未顯示的電路與現(xiàn)有可用測試系統(tǒng)中的電路相同，無需說明。
[0034]請參閱圖1所示，請參閱圖1所示，本實用新型利用集成開關矩陣測量1-V電路的測試系統(tǒng)，包括驅動器芯片100、被測器件200和測量裝置300 ;驅動器芯片100包括多個引腳101，驅動器芯片100上設有多條連接對應引腳101的驅動線；每個引腳101均連接有靜電放電保護電路；驅動器芯片100上設有第一晶體管開關矩陣和第二晶體管開關矩陣，第一晶體管開關矩陣包括三組，分別用于驅動高電平線Vh、驅動中等電平/終止電平線Vtt和驅動低電平線VI通過對應的驅動線連接引腳101 ;第二晶體管開關矩陣用于連接測量裝置300通過對應的驅動線連接引腳101。
[0035]被測器件(DUT)位于右側。被測器件200上有多個可以被驅動器芯片100驅動的引腳201，引腳101和引腳201—對一對應連接。這里，驅動器芯片100使用由驅動器芯片的定序器(圖中未顯示)控制的晶體管開關302 (所有晶體管開關302構成第一晶體管開關矩陣)可將每個引腳201與可用的電壓電平線(Vh、Vtt、VI)相連。這里顯示了三種電壓電平線，即驅動高電平線Vh、驅動中等電平/終止電平線Vtt和驅動低電平線VI，這三種是測試系統(tǒng)最典型的電平，此外，還可以有更多的更小或更大的電壓電平可供選擇。晶體管開關302可以設計為一定的尺寸，這樣尺寸的開關有特定的阻抗，晶體管開關302的特定阻抗可與被測器件200的終止電阻相匹配，從而減少或消除反射。
[0036]驅動高電平線Vh、驅動中等電平/終止電平線Vtt和驅動低電平線VI由連接到驅動芯片100的外部電源供電。
[0037]驅動器芯片100的右側為靜電放電保護裝置。在這個例子中，還顯示了連接電源電壓VDD和接地電壓VSS的保護二極管(最常用的防靜電結構)。接地電壓VSS和電源電壓VDD由外部提供，進而為驅動器芯片100的控制邏輯電路供電。
[0038]安裝的一組晶體管開關301 (所有晶體管開關301構成第二晶體管開關矩陣)用于連接測量裝置(PMU)300和驅動器芯片100的任何一個驅動器引腳101。進行測量時:斷開Vh/Vtt/Vl的開關，驅動器芯片100將斷開引腳與Vh/Vtt/Vl的連接；同時合上晶體管開關301中一個，可以將對應的一個引腳101與測量裝置300相連。
[0039]這時，測量裝置300可開始測量工作。如果測量裝置300檢測到的值處于接地電壓VSS和電源電壓VDD之間，說明該測量數(shù)據(jù)正確，且沒有受到靜電放電二極管的影響。測量到的值可以存儲起來或輸出，然后進行下一次測量。
[0040]但是，如果測量裝置300檢測到的值大于電源電壓VDD或者小于接地電壓VSSJP么測量結果很有可能是受到了靜電放電二極管的影響，測量裝置300就會調節(jié)驅動器芯片100的接地電壓VSS和電源電壓VDD的值。例如，如果初始VDD=3.3V，VSS=OV,而測量裝置測量到的值為3.8V，那么測量裝置300將會調節(jié)產(chǎn)生電源電壓和接地電壓的電源，使之產(chǎn)生例如VDD=4.3V以及VSS=L OV的電壓。一旦電壓達到這些值，該測量數(shù)值就會被采用，然后，VDD/VSS被調節(jié)回其初始值，之后，進行下一次測量。
[0041]測量過程中，雖然VDD和VSS同步變化，但VDD-VSS卻保持恒定，所以驅動器芯片100能夠維持在定義好的運行狀態(tài)，可以繼續(xù)執(zhí)行命令，并將數(shù)據(jù)載入到未用于測量的引腳101。為了使該方法可靠，線性改變VDD和VSS的值，這點很重要。
[0042]圖2顯示的實現(xiàn)方法與圖1的稍有不同。
[0043]主要功能與圖1所述方法的相同，但是為了避免整個驅動器芯片100的電源電壓VDD和接地電壓VSS (包括被操作時的定序器控制邏輯電壓)同步變化，以及為了避免在操作設備時產(chǎn)生問題，在最后一級驅動階段定義了單獨的VDDlast和VSSlast的供電電平。
[0044]在該方法中，VDDlast和VSSlast與驅動高電平線Vh和驅動低電平線Vl—致。圖2僅顯示了這兩種驅動電平，如有需要，可以增加另一種驅動中等電平/終止電平線Vtt(如圖1所示)。VDDlast與VDD相互獨立，其值可以降低或提高，VSSlast同樣如此。驅動器芯片100在VDD和VSS區(qū)域中進行操作(如:控制裝置、定序器等)(圖2未顯示這些電源)。通過在VDD/VSS區(qū)域開關的預驅動器303，可以在如圖2所示的開關在載入輸出電平之前，將VDD/VSS 切換到 VDDlast/VSSlast 區(qū)域。
[0045]注意本規(guī)模需要將靜電放電二極管與VDDlast和VSSlast連接起來，因此開關矩陣與VDD和VSS是完全分離的。
[0046]現(xiàn)在，如果要測量與被測器件連接的引腳上的電壓，需要斷開與VDDlast和VSSlast相連的開關，同時需要合上與測量裝置300的引腳相連的開關。
[0047]如果測量裝置探測到的值處于VDDlast和VSSlast之間，說明該測量數(shù)據(jù)正確，并且沒有受到靜電放電二極管的影響。但如果測量裝置探測到的值大于VDDlast或者小于VSSlast，則靜電放電二極管打開且影響了測量結果。此時，VDDlast和/或VSSlast就必須線性改變至某個值，以確保二極管關閉。然后該測量數(shù)值就被采用，之后電壓被調節(jié)回其初始值。
[0048]請注意圖2只顯示了 2個驅動電平,其值與供電電平Vddlast和Vsslast相同。如果驅動器芯片驅動了被測器件一個以上的引腳，那么線性變化的Vddlast和/或Vsslast將會影響到測量時未斷開連接的引腳的激勵電平。在某些應用中，這是可以接受的(例如所有引腳連接都可以斷開，例如僅改變Vddlast時采用了靜止Vsslast電平)。在其它引腳上的電平必須保持不變的應用中，必須定義第三種甚至第四種與Vddlast和Vsslast相互獨立的驅動電平，這個驅動電平在圖2未顯示，但是可以在不改變該實用新型核心內容的情況下增加該電平。
【權利要求】
1.利用集成開關矩陣測量1-V電路的測試系統(tǒng)，其特征在于，包括驅動器芯片(100)、被測器件(200)和測量裝置(300);驅動器芯片(100)的多個引腳與被測器件(200)的多個引腳以點對點方式連接；測量裝置(300)用于產(chǎn)生并將數(shù)據(jù)載入被測器件(200)中，從被測器件(200)接收數(shù)據(jù)并測量其輸出的模擬電壓電平；驅動器芯片(100)的每個引腳上都設置了含靜電放電保護裝置的驅動器/接收器芯片，以及能夠將多個不同電壓中的一個電壓載入被測器件(200)或者能夠接收電平并將該電平載入至被測器件(200)的第一晶體管開關矩陣；測量裝置(300)通過第二晶體管開關矩陣連接對應的驅動器芯片引腳。
2.利用集成開關矩陣測量1-V電路的測試系統(tǒng)，其特征在于，包括驅動器芯片(100)、被測器件(200)和測量裝置(300);驅動器芯片(100)包括多個第一引腳(101 )，驅動器芯片(100)上設有多條連接對應第一引腳(101)的驅動線；每個第一引腳(101)均連接有靜電放電保護電路；驅動器芯片(100)上設有第一晶體管開關矩陣和第二晶體管開關矩陣；第一晶體管開關矩陣包括三組，分別用于驅動高電平線Vh、驅動中等電平/終止電平線Vtt和驅動低電平線VI通過對應的驅動線連接第一引腳(101);第二晶體管開關矩陣用于測量裝置(300)通過對應的驅動線連接第一引腳(101);被測器件(200)上有多個可以被驅動器芯片(100)驅動的第二引腳(201)，第一引腳(101)和第二引腳(201) —對一對應連接；驅動器芯片(100)使用由驅動器芯片的定序器控制的晶體管開關(302)將每個第二引腳(201)與可用的驅動高電平線Vh、驅動中等電平/終止電平線Vtt或驅動低電平線VI相連。
【文檔編號】G01R31/28GK203798977SQ201420152872
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權日:2014年3月31日
【發(fā)明者】郝福亨 申請人:西安華芯半導體有限公司