专利名称：一种电子元器件参数测试装置的制作方法
技术领域：
本发明设计一种电子元器件参数测试技术领域，尤其涉及一种能够快速进行电子元器件关键参数测试的装置及方法。
背景技术：
随着电子元器件特别是集成电路的不断发展，电子元器件管脚数量不断增加、功能不断复杂化、封装形式多样化，这些都给电子元器件的测试带来了很多新的挑战。目前电子元器件测试是一项非常复杂而且庞大的系统工程，这需要硬件、软件和人员之间相互协作才能够实现电子元器件的参数测试。目前元器件的测试都是采用了大型测试系统，测试系统一般都需要占用一间房间或者更大的空间，测试系统的售价一般都在1000万人民币以上，使用一个小时的费用在2000人民币左右，编写一个集成电路的测试程序一般的周期为一个月，因此如果只采用大型测试系统对电子元器件的关键参数进行测试的费用和时间都是很大的一个消耗。其实作为用户而言，电子元器件的生产厂在器件出厂时已经进行过完整的参数测试和功能考核了，生产厂已经采用大型测试系统对集成电路的参数和功能进行了完整的测试。作为用户仅仅需要对电子元器件的关键参数和功能进行测试，特别是怀疑电子元器件存在某些功能异常或者发生失效时，一种快速、便捷且廉价的电子元器件测试手段对用户或者电子元器件失效分析人员来说就显得非常必要了。但是，目前采用的都是电子元器件测试系统全参数测试，并结合图示仪进行1-V的方法进行电子元器件关键参数测试的。对于复杂电子元器件测试系统测试，针对失效或异常电子元器件的测试程序基本上都需要进行重新开发，并且这种测试基本上都是一次性的，因此测试系统测试的周期长、费用大，并且复用几率低。另一方面1-V特性曲线测试仅能测试器件两个管脚之间的测试电流电压曲线，无法将元器件固定在某种偏置或工作状态下。

发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种能快速进行电子元器件关键参数测试的装置及方法。为达到目的，本发明采用了如下技术方案:
一种电子元器件参数测试装置，包括中央处理器，控制单元，电平转换单元，电压、电流检测单元和人机交互单元，其特征在于:
中央处理器，分别与人机交互单元和控制单元连接，用于测试激励的载入、状态数据的分析和与人机交互单元进行交互；
控制单元，分别与存储单元、电压、电流检测单元和电平转换单元连接，用于实现激励信号的生成、调整和输出，采集被测芯片的输出信号，检测激励及采样信号的电压和电流信息，并调整被测芯片的供电电压；
电平转换单元，分别与控制单元和被测芯片连接，用于将控制单元发出的测试激励信号转换为实际施加在被测芯片上的信号；
电压、电流检测单元，分别与控制单元和被测芯片连接，用于将采集到的被测芯片的电压电流信息发送给控制单元。作为优选，所述测试装置还包括存储单元，该存储单元包括SSD存储模块和DDR数据缓冲区。作为优选，所述中央处理器为x86处理器，采用S0M/C0M架构核心板，外扩SSD作为数据存储器，并通过PCI总线及UART两种连接方式同时与控制单元进行通信，其中PCI总线用于对控制单元发出激励生成控制，UART用于从控制单元获取监控数据。作为优选，所述控制单元为FPGA。作为优选，所述电平转换单元以32路信号为一组，分组进行信号方向和信号电平的设置。作为优选，所述电平转换单元还包括有信号保护电路。作为优选，所述电压、电流检测单元中有检流电阻。作为优选，所述测试装置还包括有测试电源和双保护电路，所述测试电源用于为被测芯片供电，所述双保护电路用于提供两级的过流保护。作为优选，所述双保护电路包括过流检测保护电路和自恢复保险丝。一种电子元器件参数测试方法，该方法采用如上所述的测试装置，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一:配置基础资源，根据被测芯片的引脚设定和转接板情况选择电源供给电压、IO方向及IO电平标准，并根据测试项目连接电流检测电路；
步骤二:测试形式选择，所述形式包括有单步测试、连续测试和扩展测试；
步骤三:输入测试激励，根据测试形式，选择导入真值表或手工输入真值表，导入波形文件的方式输入测试激励；
步骤四:获取并输出测试结果。作为优选，所述步骤三中的导入的真值表为CSV格式真值表，所述波形文件为CSV格式或VCD格式的波形文件。本发明的有益效果为:本发明的测试装置便携小巧，能够对任何256管脚数以内的电子元器件快速进行关键参数测试；采用了 CSV格式真值表导入和VCD格式波形导入方式进行电子元器件的工作状态控制，大大缩短了测试编程的过程，由以往的一个月缩短至现在的1-2小时；本发明的测试装置还能分别对每一路进行电路、电压的控制和检测，测试精度满足用户使用要求。


图1为本发明的系统框架图。 图2为本发明的PCB布局设计图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
对本发明做出详细、清楚和完整的说明。本发明提供了一种电子元器件参数测试装置，包括中央处理器，控制单元，电平转换单元，电压、电流检测单元，存储单元和人机交互单元，其中，
中央处理器，分别与人机交互单元和控制单元连接，用于测试激励的载入、状态数据的分析和与人机交互单元进行交互；本实施例中，中央处理器为x86处理器，采用S0M/C0M架构核心板，外扩SSD作为数据存储器；同时，为了保证监控数据传输通道的独立性，本实施例采用了 PCI总线和UART两种连接方式同时与控制单元进行通信，其中PCI总线用于对控制单元发出激励生成控制，UART用于从控制单元获取监控数据。根据实际情况，中央处理器可以选用任何可能的处理器，两种连接方式也可合并为单总线连接模式等。另外，x86可以外扩编程器，用于FLASH，EEPRR0M的常规测试。控制单元，分别与存储单元、电压、电流检测单元和电平转换单元连接，用于实现激励信号的生成、调整和输出，采集被测芯片的输出信号，检测激励及采样信号的电压和电流信息，并调整被测芯片的供电电压；本实施例中，控制单元采用大容量的xilinx6系列FPGA。电平转换单元，分别与控制单元和被测芯片连接，用于将控制单元发出的测试激励信号转换为实际施加在被测芯片上的信号；所述电平转换单元以32路信号为一组，分组进行信号方向和信号电平的设置；组内信号延迟不高于10ns，为码型周期的1%，组间信号延迟不高于50ns，为码型周期的5%，使得系统具有良好的激励信号同步性；同时，电平转换单元还包括有信号保护电路，使系统具有良好的ESD防护性能以及支持被测芯片的热插拔。电压、电流检测单元，分别与控制单元和被测芯片连接，用于将采集到的被测芯片的电压电流信息发送给控制单元，采用检流电阻采样的形式进行电流检测，可同步检测每一通道的电压及电流信号，检测通道可灵活接入到任意数据信号之中。同时，电压、电流检测单元与上位机通信采用独立的数据链路，保证了检测信号的实时性与独立性。存储单元，包括了 SSD存储单元和DDR数据缓存区，SSD存储单元主要是实现了测试程序、数据和控制软件的保存。DDR数据缓存区主要实现了装置测试过程中数据的缓存，主要是防止测试数据过大时，控制单元FPGA来不及处理时，进行缓存，防止数据丢失。人机交互单元，主要实现器件管脚定义，电源电压和电流的设置，激励信号的产生，预期数据的设定，以及测试任务的开始和停止。可以方便的输入各种测试波形和图形。另外，电子元器件参数测试装置还包括有测试电源和双保护电路，所述测试电源用于为被测芯片供电，其分别提供了与系统共地的0-15V电源和-15V-0V电源，电源调整步长为0.1V。所述双保护电路由过流检测保护电路和自恢复保险丝组成，用于提供两级的过流保护，其中过流检测保护电路为主过流保护电力，利用了过流检测保护电路响应迅速的特点，可以有效进行供电单元及芯片的过流保护，而利用自恢复保险丝的物理保护的特性，提供高可靠性的过流保护。作为进一步的设计，电子元器件参数测试装置还包括转接单元和扩展测试单元。转接单元在母板上主要是告诉连接器，在子板一侧为高速连接器，另一侧为器件插座，主要插座分为DIP64和BGA256，以实现多种不同封装形式器件的兼容。扩展测试单元主要是为了实现高速存储器的测试，采用集成存储器读写器的方式进行存储器读写功能测试。该单元为子板结构，通过转接单元和母版连接。本发明还提供了一种电子元器件参数测试方法，该方法采用了如上所述的测试装置，包括以下步骤:配置基础资源；根据被测芯片的引脚设定和转接板情况选择电源供给电压、IO方向及IO电平标准，并根据测试项目连接电流检测电路；测试形式选择；所述形式包括有单步测试、连续测试和扩展测试；输入测试激励；根据测试形式，选择导入真值表或手工输入真值表，导入波形文件的方式输入测试激励；获取并输出测试结果。具体到本实施例，单步测试可以导入CSV格式的真值表或手工输入真值表。激励输出数量同IO设定中数量，不一致时系统会报错并将超出范围的输出激励忽略。真值表录入或导入完成后进行真值表与实际IO通道的映射及总线分组，总线显示支持二进制、十六进制及十进制。完成设定后，按下开始键(F5)开始运行，此时芯片开始加电，第一拍测试激励自动输出。按下“下一步”(FlO)系统输出下一节拍的激励信号。同时激励下方观察窗同步实时显示输入信号当前逻辑值，当下一拍激励发生后，历史输入信号被锁存。而连续测试则只支持导入CSV格式或V⑶格式的波形文件。导入时会检查激励数量与测试激励数量，超出的激励数量会被忽略。同时需要根据实际需要，设定测试激励信号的基准时钟频率。波形文件导入完成后进行波形文件与实际IO通道的映射及总线分组，总线显示支持二进制、十六进制及十进制。完成设定后，按下开始键(F5)开始运行，此时芯片开始加电，激励暂不输出。再次按下“开始”(F5)系统开始按照设定时钟发生激励。同时激励下方观察窗同步锁存输入信号逻辑值，由于系统刷新速率可能较快，无法看清逻辑值，可以使用暂停(F6)来暂停当前输出，亦可使用下一步(FlO)单步输出。另外，本发明的测试装置可以很容易地更换被测芯片，测试过程中如果需要更换芯片则在操作前按下退出键(ESC)停止测试，芯片撤销激励后即可更换芯片。最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照具体实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替还，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，因此，本发明的保护范围当以权力要求书所界定为准。
权利要求
1.一种电子元器件参数测试装置，包括中央处理器，控制单元，电平转换单元，电压、电流检测单元，存储单元和人机交互单元，其特征在于: 中央处理器，分别与人机交互单元和控制单元连接，用于测试激励的载入、状态数据的分析和与人机交互单元进行交互； 控制单元，分别与存储单元、电压、电流检测单元和电平转换单元连接，用于实现激励信号的生成、调整和输出，采集被测芯片的输出信号，检测激励及采样信号的电压和电流信息，并调整被测芯片的供电电压； 电平转换单元，分别与控制单元和被测芯片连接，用于将控制单元发出的测试激励信号转换为实际施加在被测芯片上的信号； 电压、电流检测单元，分别与控制单元和被测芯片连接，用于将采集到的被测芯片的电压电流信息发送给控制单元； 存储单元，该存储单元包括SSD存储模块和DDR数据缓冲区。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述中央处理器为x86处理器，采用SOM/COM架构核心板，外扩SSD作为数据存储器，并通过PCI总线及UART两种连接方式同时与控制单元进行通信，其中PCI总线用于对控制单元发出激励生成控制，UART用于从控制单元获取监控数据。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述控制单元为FPGA。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述电平转换单元以32路信号为一组，分组进行信号方向和信号电平的设置。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述电平转换单元还包括有信号保护电路。
6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述电压、电流检测单元中有检流电阻。
7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述测试装置还包括有测试电源和双保护电路，所述测试电源用于为被测芯片供电，所述双保护电路用于提供两级的过流保护。
8.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于:所述双保护电路包括过流检测保护电路和自恢复保险丝。
9.一种电子元器件参数测试方法，该方法采用如权利要求1-8任一所述的测试装置，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:配置基础资源，根据测试芯片的引脚设定和转接板情况选择电源供给电压、IO方向及IO电平标准，并根据测试项目连接电流检测电路； 步骤二:测试形式选择，所述形式包括有单步测试、连续测试和扩展测试； 步骤三:输入测试激励，根据测试形式，选择导入真值表或手工输入真值表，导入波形文件的方式输入测试激励； 步骤四:获取并输出测试结果。
10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于:所述步骤三中的导入的真值表为CSV格式真值表，所述波形文件为CSV格式或VCD格式的波形文件。
全文摘要
本发明公开了一种电子元器件参数测试装置及方法，所述测试装置包括中央处理器，控制单元，电平转换单元，电压、电流检测单元，存储单元和人机交互单元，中央处理器分别与人机交互单元和控制单元连接；控制单元分别与存储单元、电压、电流检测单元和电平转换单元连接；电平转换单元分别与控制单元和被测芯片连接；电压、电流检测单元分别与控制单元和被测芯片连接。本发明的测试装置便携小巧；大大缩短了测试编程的过程；还能分别对每一路进行电路、电压的控制和检测，测试精度满足用户使用要求。
文档编号G01R31/00GK103149468SQ20121058191
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者段超, 孙吉兴, 陈雁, 王旭, 孟猛, 龚欣, 张伟, 姬青, 张延伟 申请人:中国空间技术研究院