一种芯片端口瞬态耐压测试电路、方法及测试机

技术领域

本发明涉及芯片测试技术领域，尤其涉及的是一种芯片端口瞬态耐压测试电路、方法及测试机。

背景技术

随着电子工业技术的发展，芯片的集成度越来越高，芯片生产的BCD工艺也支持不同耐压的器件集成在单个芯片，这样就给测试提出更高的要求，例如，要求对不同的端口要有不耐压测试。目前很多芯片测试只进行功能测试，耐压端测试方案不够完善。

然而，在生产测试过程中，当对某些特殊的IO(耐压在10～100V，微秒至毫秒级别冲击)进行耐压测试时，用普通的测试机的加压测流方案无法得到结果，其原因在于，测试机为了避免上电过冲，测试机自带的功率电压电流源的上电过程过于缓慢，上升沿是毫秒级别，而且为了避免电源的过快的切换，内部也做了相应的延时，导致对于快速上电模式的IO无法实现耐压测试。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种芯片端口瞬态耐压测试电路、方法及测试机，以解决现有测试机无法实现对快速上电模式的IO进行耐压测试的问题。

本发明的技术方案如下：

一种芯片端口瞬态耐压测试电路，用于与被测芯片的端口连接，其包括：可控脉冲信号模块、可控直流模块、开关模块、检测模块、采样保持放大模块以及数模转换模块；其中，

所述可控脉冲信号模块与所述开关模块连接，用于产生被测芯片所需的脉冲信号并输出至所述开关模块；

所述可控直流模块与所述开关模块连接，用于产生被测芯片所需施加的相关电压并输出至所述开关模块；

所述开关模块还与所述被测芯片连接，用于根据所述可控脉冲信号模块输出的脉冲信号与所述可控直流模块输出的相关电压输出检测信号信号至被测芯片，所述被测芯片根据所述检测信号产生击穿电流；

所述检测模块与所述被测芯片连接，用于检测所述被测芯片输出的击穿电流并转换为电压脉冲；

所述采样保持放大模块与所述检测模块连接，用于将所述电压脉冲进行放大并保持最大检测电压，并将所述最大检测电压再次放大后输出放大信号至所述数模转换模块；

所述数模转换模块与所述采样保持放大模块连接，用于根据所述放大信号得到瞬态冲击电压。

本发明的进一步设置，所述检测模块包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述被测芯片连接，所述第一电阻的另一端接地。

本发明的进一步设置，所述开关模块包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第一开关管与第二开关管；其中，

所述第二电阻的一端分别与所述可控直流模块以及所述第一开关管的第二端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端以及所述第一开关管的第一端连接；

所述第三电阻的另一端与所述第二开关管的第三端连接；

所述第一开关管的第三端与被测芯片连接；

所述第一电容与所述第二电阻并联；

所述第四电阻的一端与所述可控脉冲信号模块连接，所述第四电阻的另一端与所述第二开关管的第一端连接；

所述第二开关管的第三端接地。

本发明的进一步设置，所述采样保持放大模块包括：第一放大单元、信号保持单元与第二放大单元；其中，

所述第一放大单元与所述第一检测模块连接，用于将所述电压脉冲进行放大；

所述信号保持模块与所述第一放大单元连接，用于将所述第一放大单元输出的最大检测电压进行采样保持；

所述第二放单元与所述信号保持单元连接，用于将所述最大检测电压放大后输出放大信号至所述数模转换模块。

本发明的进一步设置，所述第一放大单元包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一二极管与第一放大器；其中，

所述第五电阻的一端与所述检测模块连接，所述第五电阻的另一端与所述第一放大器的同相输入端连接；

所述第一放大器的反相输入端分别与所述第六电阻的一端以及所述第七电阻的一端连接，所述第一放大器的输出端分别与所述第七电阻的另一端以及所述信号保持单元连接；

所述第六电阻的另一端接地；

所述第一二极管的正极与所述第五电阻的另一端连接，所述第一二极管的负极与所述第一放大器的电源端连接。

本发明的进一步设置，所述信号保持单元包括：第二二极管与第二电容；其中，

所述第二二极管的正极与所述第一放大器的输出端连接，所述第二二极管的负极分别与所述第二电容的一端以及所述第二放大单元连接；

所述第二电容的另一端接地。

本发明的进一步设置，所述第二放大单元包括：第八电阻、第九电阻、第十电阻与第二放大器；其中，

所述第八电阻的一端与所述第二二极管的负极连接，所述第八电阻的另一端与所述第二放大器的同相输入端连接；

所述第二放大器的反相输入端分别与所述第九电阻的一端以及所述第十电阻的一端连接，所述第二放大器的输出端分别与所述第十电阻的另一端以及所述数模转换模块连接；

所述第九电阻的另一端接地。

本发明的进一步设置，所述可控脉冲控制模块为微型控制单元；所述数模转换模块为数模转换器。

一种应用于上述所述的芯片端口瞬态耐压测试电路的方法，其包括：

可控直流模块产生被测芯片所需要的相关电压输出至开关模块，且可控脉冲信号模块产生被测芯片所需的脉冲信号输出至所述开关模块；

所述开关模块根据所述可控脉冲信号模块输出的脉冲信号与所述可控直流模块输出的相关电压输出检测信号信号至被测芯片，以使被测芯片产生击穿电流并输出至检测模块；

检测模块将所述击穿电流转换为电压脉冲并输出至采样保持放大模块；

采样保持放大模块将所述电压脉冲进行放大并保持最大检测电压，并将所述最大检测电压再次放大后输出放大信号至数模转换模块；

所述数模转换模块根据所述放大信号得到瞬态冲击电压。

一种测试机，其包括电路板，以及如上述所述的芯片端口瞬态耐压测试电路，所述芯片端口瞬态耐压测试电路集成在所述电路板上。

本发明所提供的一种芯片端口瞬态耐压测试电路、方法及测试机，通过可控脉冲信号模块产生被测芯片实际应用过程中所需要的脉冲信号来快速控制开关模块的导通与截止，并通过可控直流模块产生被测芯片所需要的相关电压，这样开关模块便可以输出一个电压和时间均可调整的检测信号加载至被测芯片上，芯片产生的击穿电流通过检测模块进行体现，采样保持放大模块将电压脉冲进行放大并保持最大检测电压，并将最大检测电压再次放大后输出放大信号至数模转换模块即可得到被测芯片的瞬态冲击电压。可见，本发明不仅可以实现对缓慢上电测试的芯片端口进行耐压测试，还可以实现对快速上电测试的芯片端口进行耐压测试。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明中芯片端口瞬态耐压测试电路的原理框图。

图2是本发明中开关模块的电路原理图。

图3是本发明中采样保持放大模块的电路原理图。

图4是本发明中芯片端口瞬态耐压测试方法的流程示意图。

附图中各标记：100、可控脉冲信号模块；200、可控直流模块；300、开关模块；400、检测模块；500、采样保持放大模块；501、第一放大单元；502、信号保持单元；503、第二放大单元；600、数模转换模块；700、被测芯片。

具体实施方式

本发明提供一种芯片端口瞬态耐压测试电路、方法及测试机，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请同时参阅图1至图3，本发明提供了一种芯片端口瞬态耐压测试电路的较佳实施例。

如图1所示，本发明所提供的一种芯片端口瞬态耐压测试电路，用于与被测芯片700的端口连接，其包括：可控脉冲信号模块100、可控直流模块200、开关模块300、检测模块400、采样保持放大模块500以及数模转换模块600；其中，所述可控脉冲信号模块100与所述开关模块300连接，用于产生被测芯片700所需的脉冲信号并输出至所述开关模块300；所述可控直流模块200与所述开关模块300连接，用于产生被测芯片700所需施加的相关电压并输出至所述开关模块300；所述开关模块300还与所述被测芯片700连接，用于根据所述可控脉冲信号模块100输出的脉冲信号与所述可控直流模块200输出的相关电压输出检测信号信号至被测芯片700，所述被测芯片700根据所述检测信号产生击穿电流；所述检测模块400与所述被测芯片700连接，用于检测所述被测芯片700输出的击穿电流并转换为电压脉冲；所述采样保持放大模块500与所述检测模块400连接，用于将所述电压脉冲进行放大并保持最大检测电压，并将所述最大检测电压再次放大后输出放大信号至所述数模转换模块600；所述数模转换模块600与所述采样保持放大模块500连接，用于根据所述放大信号得到瞬态冲击电压。

具体地，本发明通过所述可控脉冲信号模块100产生被测芯片700实际应用过程中所需要的脉冲信号来快速控制开关模块300的导通与截止，并通过可控直流模块200按照产品测试需求产生被测芯片700所需要的相关电压，即被测芯片700所需要施加的电压，将所述可控脉冲信号模块100输出的脉冲信号与所述可控直流模块200输出的相关电压输入至所述开关模块300，这样所述开关模块300便可以输出一个电压和时间均可调整的检测信号加载至被测芯片700上，因芯片的不同耐压特性会有不同的击穿电流产生，芯片产生的击穿电流通过所述检测模块400转换为电压脉冲进行体现，其后所述采样保持放大模块500将电压脉冲进行放大后并保持最大检测电压，并将最大检测电压再次放大后输出放大信号至数模转换模块600即可得到被测芯片700的瞬态冲击电压。可见，本发明通过将一个电压和时间均可调整的检测信号加载至被测芯片700上，不仅可以实现对缓慢上电测试的芯片端口进行耐压测试，还可以实现对快速上电测试的芯片端口进行耐压测试，解决了普通测试机无法测试的一些芯片端口耐压的问题。

请参阅图1，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述检测模块400包括：第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与所述被测芯片700连接，所述第一电阻R1的另一端接地。

具体地，所述第一电阻R1为限流电阻，被测芯片700输出的击穿电流可在所述第一电阻R1上的电压进行体现。

请参阅图1与图2，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述开关模块300包括：第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第一开关管与第二开关管；其中，所述第二电阻R2的一端分别与所述可控直流模块200以及所述第一开关管的第二端连接，所述第二电阻R2的另一端分别与所述第三电阻R3的一端以及所述第一开关管的第一端连接；所述第三电阻R3的另一端与所述第二开关管的第三端连接；所述第一开关管的第三端与被测芯片700连接；所述第一电容C1与所述第二电阻R2并联；所述第四电阻R4的一端与所述可控脉冲信号模块100连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第二开关管的第一端连接；所述第二开关管的第三端接地。

具体地，所述第一开关管为第一三极管Q1，所述第二开关管为第二三极管Q2，在一些实施例中，所述第一三极管Q1为PNP型三极管，所述第一三极管Q1的第一端为基极，第二端为发射极，第三端为集电极，所述第二三极管Q2为NPN型三极管，所述第二三极管Q2的第一端为基极，第二端为发射极，第三端为集电极。

当所述可控脉冲信号模块100输出的脉冲信号为低电平信号时，所述第二三极管Q2断开，所述第三电阻R3无下拉电流，所述第一电阻R1将所述第一三极管Q1的基极拉高，这样所述第一三极管Q1就处于关断状态，从而使得所述可控直流模块200与被测器件之间处于断开状态。当所述可控脉冲信号模块100输出的脉冲信号为高电平信号时，所述第四电阻R4起到限流作用使得所述第二三极管Q2打开，这样所述第三电阻R3就会将所述第一三极管Q1的基极电压拉低，使得所述第一三极管Q1导通，此时所述开关模块300与被测芯片700导通，所述可控直流模块200输出的直流电源便可以施加在被测芯片700的端口上。其中，所述第一电容C1可以让开启信号按需要变缓，且所述第三电阻R3与所述第一电容C1起到滤波作用，能够滤除不需要的干扰信号。

请参阅图1，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述采样保持放大模块500包括：第一放大单元501、信号保持单元502与第二放大单元503；其中，所述第一放大单元501与所述第一检测模块400连接，用于将所述电压脉冲进行放大；所述信号保持模块与所述第一放大单元501连接，用于将所述第一放大单元501输出的最大检测电压进行采样保持；所述第二放单元与所述信号保持单元502连接，用于将所述最大检测电压放大后输出放大信号至所述数模转换模块600。

具体地，所述第一放大单元501接收所述第一电阻转换得到的电压脉冲后进行放大处理，其后所述信号保持单元502将所述第一放大单元501输出的最大检测电压进行采样并保持，再通过所述第二放大单元503放大后输出至所述数模转换模块600。

请参阅图1与图2，在一些实施例中，所述第一放大单元501包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一二极管D1与第一放大器A1；其中，所述第五电阻R5的一端与所述检测模块400连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第一放大器A1的同相输入端V+连接；所述第一放大器A1的反相输入端V-分别与所述第六电阻R6的一端以及所述第七电阻R7的一端连接，所述第一放大器A1的输出端VOUT分别与所述第七电阻R7的另一端以及所述信号保持单元502连接；所述第六电阻R6的另一端接地；所述第一二极管D1的正极与所述第五电阻R5的另一端连接，所述第一二极管D1的负极与所述第一放大器A1的电源端VCC连接。

所述信号保持单元502包括：第二二极管D2与第二电容C2；其中，所述第二二极管D2的正极与所述第一放大器A1的输出端VOUT连接，所述第二二极管D2的负极分别与所述第二电容C2的一端以及所述第二放大单元503连接；所述第二电容C2的另一端接地。

所述第二放大单元503包括：第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10与第二放大器A2；其中，所述第八电阻R8的一端与所述第二二极管D2的负极连接，所述第八电阻R8的另一端与所述第二放大器A2的同相输入端V+连接；所述第二放大器A2的反相输入端V-分别与所述第九电阻R9的一端以及所述第十电阻R10的一端连接，所述第二放大器A2的输出端VOUT分别与所述第十电阻R10的另一端以及所述数模转换模块600连接；所述第九电阻R9的另一端接地。

具体地，被测芯片700输出的击穿电流通过所述第一电阻R1转换为电压脉冲后加在所述第五电阻R5上，经所述第五电阻R5传输至所述第一放大器A1的同相输入端V+，将所述电压脉冲信号进行放大后输出。

其中，所述第一二极管D1为肖特基二极管，肖特基二极管的压降小，约为0.2V，且速度快，能够起到保护放大器的作用，当信号大于VCC时，会被嵌位在VCC+0.2V，从而起到保护放大器的作用。其中，所述第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7与第一放大器A1构成一级放大电路，对所述第一电阻R1反馈的电压脉冲进行初级放大。

所述第二二极管D2与所述第三电容C3构成一个波峰采样保持单元，能够将所述第一放大器A1输出的最大信号进行采样保持，以输出一个采样保持信号至所述第二放大器A2。

所述第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10与第二放大器A2构成次级放大电路，能够将所述采样保持信号放大后输出至所述数模转换模块600。

在一些实施例中，所述第一放大器A1与所述第二放大器A2为高速运算放大器(实际运放参数是250MHz带宽，输入偏置电流10pA)，通过利用所述第二放大器A2为高阻输入，使得采样保持信号放大后可以有足够的时间让后端的数模转换模块600进行处理，另外，因所述第二放大器A2的输出阻抗小的特点，不用考虑数模转换模块600的输入阻抗，因而不会影响信号本身。

在一些实施例中，所述可控脉冲信号模块100可以是微型控制单元，能够产生高5V，宽度为1ms左右的脉冲信号，所述数模转换模块600可以是数模转换器，所述可控直流模块200为可控直流电源，用于方便测试得到数据与结果判断，均为现有技术，在此不再赘述。

请参阅图4，在一些实施例中，本发明还提供了一种应用于上述所述的芯片端口瞬态耐压测试电路的方法，其包括步骤：

S100、可控直流模块产生被测芯片所需要的相关电压输出至开关模块，且可控脉冲信号模块产生被测芯片所需的脉冲信号输出至所述开关模块；具体如一种芯片端口瞬态耐压测试电路的实施例所述，在此不再赘述。

S200、所述开关模块根据所述可控脉冲信号模块输出的脉冲信号与所述可控直流模块输出的相关电压输出检测信号信号至被测芯片，以使被测芯片产生击穿电流并输出至检测模块；具体如一种芯片端口瞬态耐压测试电路的实施例所述，在此不再赘述。

S300、检测模块将所述击穿电流转换为电压脉冲并输出至采样保持放大模块；具体如一种芯片端口瞬态耐压测试电路的实施例所述，在此不再赘述。

S400、采样保持放大模块将所述电压脉冲进行放大并保持最大检测电压，并将所述最大检测电压再次放大后输出放大信号至数模转换模块；具体如一种芯片端口瞬态耐压测试电路的实施例所述，在此不再赘述。

S500、所述数模转换模块根据所述放大信号得到瞬态冲击电压。具体如一种芯片端口瞬态耐压测试电路的实施例所述，在此不再赘述。

在一些实施例中，本发明还提供了一种测试机，其包括电路板，以及如上述所述的芯片端口瞬态耐压测试电路，所述芯片端口瞬态耐压测试电路集成在所述电路板上。其中，所述芯片端口瞬态耐压测试电路集成在电路板上之后的体积较小，可以直接附加在芯片的被测试板上，方便了芯片的中测与成测。

综上所述，本发明所提供的一种芯片端口瞬态耐压测试电路、方法及测试机，具有以下有益效果：

通过可控脉冲信号模块产生被测芯片实际应用过程中所需要的脉冲信号来快速控制开关模块的导通与截止，并通过可控直流模块产生被测芯片所需要的相关电压，这样开关模块便可以输出一个电压和时间均可调整的检测信号加载至被测芯片上，芯片产生的击穿电流通过检测模块进行体现，采样保持放大模块将电压脉冲进行放大并保持最大检测电压，并将最大检测电压再次放大后输出放大信号至数模转换模块即可得到被测芯片的瞬态冲击电压。可见，本发明不仅可以实现对缓慢上电测试的芯片端口进行耐压测试，还可以实现对快速上电测试的芯片端口进行耐压测试。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。