一种基于数字TDR技术的模拟测量装置和测量方法制造方法及图纸

一种基于数字TDR技术的模拟测量装置和测量方法，用于测量和计算N路通道的延时信息，以及在正式测量时，对测量数据进行延时校正；该装置包括FPGA模块、与多路通道相应的引脚驱动器PE、RC滤波电路和模拟数字转换器ADC。本发明专利技术用模拟测量的低成本数字TDR技术，解决了数字集成电路测试系统引脚时间同步精度不足的问题，可进行批量自动化测试，在测试环境变化时，可便捷的重新校对测量信号，进行补偿修正，且可自动化精度调整，可针对任意路径模型进行测量，通用性能好。通用性能好。通用性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字TDR技术的模拟测量装置和测量方法


[0001]本专利技术涉及半导体自动测试设备(Automatic Test Equipment，简称ATE)领域，尤其涉及一种基于数字时域反射技术(Time Domain Reflectometry，TDR)的模拟测量装置和测量方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的巨大进步和在社会生活的广泛应用，集成电路产业的发展可谓日新月异。所用芯片无论是晶体规模，还是运行速率，都有了巨大的提升，从而对集成电路的生产和测试带来了越来越大的挑战。
[0003]尤其是测试领域，随着芯片的运行速率加快，系统时钟频率随之提高，允许时间参数上的误差不断减小。而在低速测试系统中，向量周期往往在50ns或者100ns，测试通道的测试信号达到稳态时间充足，基本可以忽略通道内部信号传输的过程和信号建立的暂态过程。然而，在高速系统中，系统时钟经常达到100MHz以上，需考虑信号的到达时间问题。
[0004]也就是说，引脚时间同步精度的问题，即加载到待测芯片(Device Under Test，DUT)上的每个pin(引脚)的测试向量的时间同步问题需要重点关注。假设，有2个pin的时间同步性很差，本应同时到达它们的2个测试信号，到达时间却相差了10ns，对于向量周期100ns的系统，大概率是没有问题的，但是对于向量周期10ns的系统，很可能是会出现问题的，很可能使DUT出现错误的逻辑输出，导致DUT测试失败。这就是引脚时间同步精度不够带来的问题，越是高速的系统，对于引脚时间同步精度要求越高。
[0005]造成引脚时间不同步的根源，是测试信号的传输路径不同。众所周知，电信号也是电磁波的一种，在介质中传播具有特定的速度。理论传输速率如下公式所述：
[0006][0007]其中，c0真空中光速，ε
r
相对介电常数，μ
r
相对导磁率
[0008]该式表明电信号在介质中的传播速度低于光在真空中的传播速度。例如，在一些50Ω同轴电缆中电信号传播速度约为2/3倍的光速。因此，电信号在介质中传播也需要相应的时间。并且，类似于声波，其传输过程中遇到阻抗变化也会产生反射，这就导致了不同的传输路径，会有不同的传输时间。
[0009]数字集成电路测试系统中，由于测试板走线、连接器和夹具等不尽相同，各个测试通道必然存在路径差异，从而导致通道时延各不相同。
[0010]考虑到这些传输时延不可避免，一些生产商往往把大量的信号产生，信号测量和数据处理等电路都集中在离DUT最近的测试头中，所测的DUT的数据也是在测试头中第一时间处理。尽管如此，仍不能根本消除测试通道的传输时延以及时延差异。
[0011]还有一些厂商，使用外部校准法。利用外部辅助测量设备直接在器件接口板(Device Board，DIB)上测量所有引脚pin的脉冲信号的真实到达时间差异，将差异一次性修正到测试通道信号发送端。但是，这种测量方式耗时多，工作量大，所以这些修正值一旦写入系统后一般不会更改。如果使用者根据测试需求更换DUT夹具或者DIB，将会导致各通
道之间的传输时延引入新的差异，局限性明显。
[0012]因此，高端测试系统生产商迫切需要解决引脚时间同步精度问题。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的在于提供一种采用模拟测量的低成本数字TDR技术，解决数字集成电路测试系统引脚时间同步精度不足的问题。
[0014]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0015]一种基于数字TDR技术的模拟测量装置，用于测量和计算N路通道的延时信息(延时参数)，以及在正式测量时，对测量数据进行延时校正；其包括FPGA模块1、N个与所述N路通道相应的引脚驱动器PE 2、RC滤波电路3和模拟数字转换器ADC 4；其中，
[0016]FPGA模块1用于实现所述N路通道测试信号的发送、接收和数据通路的选择；其包括N路PWM生成器1
‑
1、N路发送信号选择器1
‑
2、N路数据发送通路1
‑
3、N路数据接收通路1
‑
4和一个数据通路选择器1
‑
5；
[0017]所述PWM生成器1
‑
1用于生成每个通道的TDR测试图样；每个通道的所述发送信号选择器1
‑
2通过使能信号TDR_EN，选择发送正常测试图样或TDR测试图样；
[0018]每个通道的数据发送通路1
‑
3包括第一可编程延时单元和发送逻辑资源单元，所述第一可编程延时单元用于在正常测试时，将本通道的正常测试图样进行延时同步，所述发送逻辑资源单元用于将所述TDR测试图样或正常测试图样发送到引脚驱动器PE 2；其中，所述第一可编程延时单元的初始化值为0；
[0019]每个所述引脚驱动器PE 2用于对相应通道的TDR测试图样进行端口电平转换，根据电平阈值判定规则，配置不同的电平阈值；所述引脚驱动器PE 2包括接收通道端cmpl、发送通道端data和与测试双向通道端；
[0020]每个通道的数据接收通路1
‑
4包含接收逻辑资源单元和第二可编程延时单元，所述逻辑资源单元用于接收通过引脚驱动器PE 2输入的相应通道的测量信号，所述第二可编程延时单元用于将相应通道的测量信号进行延时同步；所述第二可编程延时用于在正常测试时，将本通道的正常接收的测试数据进行延时同步；
[0021]所述数据通路选择器1
‑
5，通过选择信号TDR_DC_SEL，选通所述N路通道之一，将测量到的TDR信号传送到外部测量单元；
[0022]所述RC滤波电路3对经过判定选择之后的TDR信号，进行低通滤波，并将占空比信号转化为直流电压的模拟量信号；
[0023]所述模拟数字转换器ADC 4，将所述RC滤波电路3滤波以后的直流电压的模拟量信号，进行模拟
‑
数字转换，得到数字化的电压值，对所述TDR测试图样的TDR反射信号产生不同占空比的判定结果，配合时间/电压系数，从而得到相应通道的测量结果。
[0024]进一步地，所述FPGA模块1还包括参数配置单元，所述参数配置单元PWM配置所述PWM生成器1
‑
1连续的阶跃信号周期参数，确认所述TDR测试图样的周期和占空比，以及设定所述引脚驱动器PE 2的阈值电平。
[0025]为实现上述目的，本专利技术又一技术方案如下：
[0026]一种采用上述的基于数字TDR技术的模拟测量装置的测量方法，其包括用于测量和计算N路通道的延时信息的测量信号生成步骤和在正式测量时，对测量数据进行延时校
正的测试步骤，所述延信息生成步骤包括：
[0027]步骤S1：配置FPGA 1内部模块参数，包括设定PWM生成器1
‑
1参数，确认TDR测试图样的周期和占空比；设定发送信号选择器1
‑
2，将测试通道的TD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字TDR技术的模拟测量装置，用于测量和计算N路通道的延时信息，以及在正式测量时，对测量数据进行延时校正；其特征在于，包括FPGA模块(1)、N个与所述N路通道相应的引脚驱动器PE(2)、RC滤波电路(3)和模拟数字转换器ADC(4)；其中，FPGA模块(1)用于实现所述N路通道测试信号的发送、接收和数据通路的选择；其包括N路PWM生成器(1
‑
1)、N路发送信号选择器(1
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2)、N路数据发送通路(1
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3)、N路数据接收通路(1
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4)和一个数据通路选择器(1
‑
5)；所述PWM生成器(1
‑
1)用于生成每个通道的TDR测试图样；每个通道的所述发送信号选择器(1
‑
2)通过使能信号TDR_EN，选择发送正常测试图样或TDR测试图样；每个通道的数据发送通路(1
‑
3)包括第一可编程延时单元和发送逻辑资源单元，所述第一可编程延时单元用于在正常测试时，将本通道的正常测试图样进行延时同步，所述发送逻辑资源单元用于将所述TDR测试图样或正常测试图样发送到引脚驱动器PE(2)；其中，所述第一可编程延时单元的初始化值为0；每个所述引脚驱动器PE(2)用于对相应通道的TDR测试图样进行端口电平转换，根据电平阈值判定规则，配置不同的电平阈值；所述引脚驱动器PE(2)包括接收通道端cmpl、发送通道端data和与测试双向通道端；每个通道的数据接收通路(1
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4)包含接收逻辑资源单元和第二可编程延时单元，所述逻辑资源单元用于接收通过引脚驱动器PE(2)输入的相应通道的测量信号，所述第二可编程延时单元用于将相应通道的测量信号进行延时同步；所述第二可编程延时用于在正常测试时，将本通道的正常接收的测试数据进行延时同步；所述数据通路选择器(1
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5)，通过选择信号TDR_DC_SEL，选通所述N路通道之一，将测量到的TDR信号传送到外部测量单元；所述RC滤波电路(3)对经过判定选择之后的TDR信号，进行低通滤波，并将占空比信号转化为直流电压的模拟量信号；所述模拟数字转换器ADC(4)，将所述RC滤波电路(3)滤波以后的直流电压的模拟量信号，进行模拟
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数字转换，得到数字化的电压值，对所述TDR测试图样的TDR反射信号产生不同占空比的判定结果，配合时间/电压系数，从而得到相应通道的测量信号。2.根据权利要求1所述的基于数字TDR技术的模拟测量装置，其特征在于，所述FPGA模块(1)还包括参数配置单元，所述参数配置单元PWM配置所述PWM生成器(1
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1)连续的阶跃信号周期参数，确认所述TDR测试图样的周期和占空比，以及设定所述引脚驱动器PE(2)的阈值电平。3.一种采用权利要求1所述的基于数字TDR技术的模拟测量装置的测量方法，其特征在于，包括用于测量和计算N路通道的延时信息的测量信号生成步骤和在正式测量时，对测量数据进行延时校正的测试步骤，所述延信息生成步骤包括：步骤S1：配置FPGA 1内部模块参数，包括设定PWM生成器1
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1参数，确认TDR测试图样的周期和占空比；设定发送信号选择器1
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2，将测试通道的TDR_EN设置为1，选通TDR测试图样；设定数据通路选择器1
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5，通过TDR_DC_SEL选择所需测试通道；步骤S2：设定引脚驱动器PE 2的阈值电平，对接收到的TDR信号进行判定，...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔世栋，程绪，金君钢，高登，
申请(专利权)人：上海御渡半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：