[發明專利]一種電壓電流源測試電路及測試方法

在審

• 申請號: 202010033874.2
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111208410A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 毛懷宇;陳志博;郝瑞庭
• 申請（專利權）人: 北京華峰測控技術股份有限公司
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28;G01R19/00
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

本發明提供了一種電壓電流源測試電路及測試方法，該測試電路包括電壓電流源，該電壓電流源包括控制單元、輸出功放電路、電流測量電路和電壓測量電路，及其連接的四線開爾文電路，該四線開爾文電路包括高端電流驅動電路、高端電壓感測電路、低端電流驅動電路、低端電壓感測電路；所述電壓電流源還包括與所述四線開爾文電路對應的四路電壓測量電路。本發明通過增加四路電壓測量電路實現額外的差分電壓測量，以測量電流線上的壓降，同時還在該電壓電流源裝置的輸出端增加切換電路，實現開爾文測量電路的搭接切換，從而實現每次測試前對電流線上的等效接觸電阻測試。

技術領域

本發明涉及集成電路測試技術領域，特別涉及一種電壓電流源測試電路及測試方法。

背景技術

在集成電路測試中，需要電壓電流源(后面稱作VI源)對被測器件(后面稱為DUT，Device Under Test)進行信號激勵及電壓電流的測量。

為了提高輸出電壓和測試電壓精度，傳統的VI源，都采用四線開爾文(Kelvin)接線方式，分別為高端電流驅動電路(FH，Force High)，高端電壓感測電路(SH，Sense High)，低端電流驅動電路(FL，Force Low)，低端電壓感測電路(SL，Sense Low)。其中電流從高端電流驅動電路(FH，Force High)輸出(或輸入)，從低端電流驅動電路(FL，Force Low)回流(或流出)。其中Rfh和Rfl分別為FH和FL的傳輸環節所產生的等效電阻，由于電流流過Rfh和Rfl，導致在電流傳輸環節中，會產生一定的壓降。

電壓測量則取高端電壓感測電路(SH，Sense High)與低端電壓感測電路(SL，Sense Low)之差為DUT上的電壓差。SH端和SL端內部是高阻抗輸入端，信號近端與遠端的電壓相同。其中Rsh和Rsl分別為SH端和SL端的傳輸環節等效電阻。由于SH端和SL端內部是高阻抗輸入端，Rsh和Rsl接觸良好是在歐姆以下量級，接觸不良時也在兆歐以上量級。接觸良好時，與SH端和SL端內部為千兆以上量級的高阻抗相比，可以忽略不計，故Rsh和Rsl的壓差很小，可以忽略不計。

圖1所示為傳統的VI源架構，該傳統的VI源架構包括了以下部分，SH端和SL端共同連接差分運算放大器OP2后連接至CONTROL控制，在SH端上串聯電壓跟隨器OP1，在SL端上串聯電壓跟隨器OP5，串聯在FL端上的量程電阻Ri，并聯在該量程電阻Ri兩端的電流差分測量OP4，串聯在CONTROL控制和FH端之間的輸出功放OP3。該VI源架構在工作時，是CONTROL控制根據需要的VI源模式，設置到對應的該VI源模式狀態，驅動輸出功放OP3工作，從FH端輸出，電壓跟隨器OP1與電壓跟隨器OP5進行電壓跟隨測量，分別得到Vsh和Vsl，經過差分運算放大器OP2，得到Vmeter信號，送入CONTROL控制進行反饋和測量；同時從FH端輸出的信號經過DUT流到FL端后，流經Ri最后流到GND端；差分放大器OP4測量Ri兩端的電壓，得到Imeter信號，送入CONTROL控制進行反饋和測量。

如圖2所示，采用傳統的VI源架構對DUT進行信號激勵或電壓電流的測量時，通常也會采用四線開爾文連接方式，可以扣除電流在電流線的等效電阻上產生的電壓差，從而精確的測量送到DUT兩端的電壓差。

但在實際應用過程中，從VI源的輸出，要經過電纜、各種轉接插座、金手指或探針才能到達DUT，每一個環節都有傳輸電阻或接觸電阻，會造成不同的壓降。對于電纜等固定連接線路上電傳輸電阻是比較穩定的，一定電流下傳輸電阻上的壓降相對固定。而對于因為壓力而有電氣連接的轉接插座，特別是金手指或探針，該接觸部分電阻與接觸壓力相關，也和接觸表面的清潔度和平整度相關，當接觸壓力變小，或接觸表面不清潔，接觸面不平整，均會導致接觸電阻異常變大，導致接觸不良。