集成电路测试

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。

摘要：在集成电路的测试中，通常需要给所测试的集成电路提供稳定的电压或电流，以作测试 信号，同时还要对信号进行测量，这就需要用到电压电流源；测试系统能作为测试设备的电压电 流源，实现加压测流和加流测压功能。且具有箝位功能，防止负载电压或电流过大而损坏系统。应 用结果表明，该检测系统运行稳定可靠，测量精度高。

关键词：集成电路测试；电压电流源；加压测流；加流测压；箝位

集成电路测试系统的加流测压

及加压测流设计

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 (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。

件电压源(DPS)、电压电流源(VIS)、参考电压源

打印机

主控计算机 计算机接口卡

系统总线控制板 探针台接口

机械手接口

测试仪总线

测试头

图1系统框图

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，电压电流源主要有两种工作方式。

2.1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，再由模数转换器读回电流值。箝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。 2.2加流测压（FIMV ）方式

在FIMV 方式中，驱动电流值通过数模转换器提供给输出驱动器；电压由模数转换器读回。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，

电压电流源

偏置电压源

精密测量单元

音频电压源

音频电压表

继电器驱动

时间测量单元

器件电压源

继电器矩阵

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。

3电压电流源的设计

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。该电路简单实用，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，采用推挽形成组成，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锁，同时也节省了大量的元件。

4工作原理

4.1测试原理

以加流测压FIMV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

UN1R1=UO1-UN1R2，因为R1=R2，故UN1=UO12(1)UP1=UIN-UO2R3+R4×R4，因R3=R4，故UP1=UO1+UO22(2)

根据虚短虚断可知：UO2=UP2=URO故(2)式可改写成RP1=VIN+URO2(3)由于UN1=UP1

由(1)(3)式可得：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R0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UR0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。

4.2箝位的实现

本电路可通过程序设定的箝位电压或电流值进行限压或限流保护，当电路检测到的电压或电流超过设定值时，即进行电路的自保护。自保护过程为：加流测压时，控制箝位DAC 的输入值和改变量程电阻，设定输出箝位电压，然后把加流模式切换到加压模式，所测电压值返回箝位电压值。加压测流时，将量程电阻切换到最大量程，把加压模式切换到加流模式，通过控制箝位DAC的输入值和改变量程电阻，输出所设定的箝位电流，所测电压流返回箝位电流值。

4.3量程计算

测试不同的电压或电流值需要不同的量程值，才能保证测试结果的准确性。故需要在测试前进行量程选择，量程的选择可通过程序实现。加压测流时量程选择的计算公式为：

Rf≤Vmax-FvR

式中：Vmax为主运放的最大输出电压，FV为所施加的电压值，Ri为设定的箝位电流值，Rf 为量程电阻。实际取的Rf值取计算出的Rf的向下一个级数(如：如果计算出的Rf=1.6K，则实取的R应为1K(如果下一级数为1K)。

5电路的改进

本电路中，输出端与负载直接相连，在测试小电阻时，会由于线损而产生测试误差，故在实际设计中，输出端与负载的相连可采用开尔文电桥接法，负载两端采用四线连接(电路输出的两端各以一对“施加线”和“传感线”连接负载)。

6实验结果

实际测试中，运放可以选择低失调电压和低温漂的高精度运放例如OP07。采样电阻使用低温漂2×10-6，0.01%的高精度电阻。运放电源采用双24V电源，电流扩展电路用双36V 电源，则本电压电流源的加压范围为0～21V，加流范围从0～200mA。电压测量和电流测量的精度大于0.1％(DAC和ADC均为16位数据位)。实验结果表明，电压电流源施加和测量速度快，精度高，适用于集成电路参数的快速检测。

分析与总结：

通过以上分析可以看出，用好蠕动泵的关键在于选好泵头、泵管和驱动器。特定

的应用要求决定了选购泵产品时需考虑的功能。针对特定的需求，我们可提供不同类

型及形状的泵头、泵管材质及泵管尺寸。不同的组合方式可应对不同的流体输送要求。

随着蠕动泵制造技术的不断提升，其使用寿命、化学相容性、流体压力、脉动等限制

其应用的制约因素也会不断改善，其应用场合范围会越来越广泛。

感想：

通过阅读查找资料我了解并认识到在集成电路技术领域里，人们不断创造着奇迹，从最初

集成几个元器件到目前能够在一个芯片上集成几千万甚至上亿个晶体管，并实现了微系统的功能，这一切无疑归功于集成电路技术日新月异的发展。在不久的未来，量子器件和以分子（原子）为基础的纳米电子学将成为集成电路技术领域研究的热点。集成电路相关技术是现代电子

信息技术迅猛发展的关键因素和核心技术。集成电路被广泛使用在计算机、网络通信、个人身份识别等各个领域。集成电路作为前沿技术, 具有普遍的影响和作用，对社会经济和科学技术

水平的发展起着巨大的推动作用。

由于集成电路设计不断复杂化，功能不断强大，结构精细，工艺流程复杂、繁琐，不可避免地会存在潜在的缺陷，使器件的可靠性水平不能达到标准要求，随时可能因为各种原因而出现故障。所以，对于集成电路的测试在集成电路的设计、制造阶段都很重要。好的测试过程和

有效的测试方法能够在次品被使用之前把它们淘汰出来。