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一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410145168.1

申請日:

2014.04.12

公開號:

CN103954901A

公開日:

2014.07.30

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):G01R 31/28申請公布日:20140730|||實質審查的生效IPC(主分類):G01R 31/28申請日:20140412|||公開
IPC分類號: G01R31/28 主分類號: G01R31/28
申請人: 徐云鵬
發明人: 徐云鵬
地址: 330096 江西省南昌市高新區高新二路18號高新創業大廈512
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410145168.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.05.03|||2014.08.27|||2014.07.30

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備,包括被測電路、參考電路、使能電路、鏡像電路、差分放大電路、圖騰柱電路、反相電路,所述的被測電路產生待測CMOS靜態漏電流;所述的參考電路產生參考電流信號,該電路與鏡像電路相連;所述的差分放大電路接收被測靜態漏電流與比較電流產生放大信號,該放大信號經過圖騰柱電路以及反相電路與微處理器的I/O口相連,微處理器通過檢測該放大輸出信號就可以確定待測CMOS電路的工作特性。該故障檢測設備結構簡單、成本低廉,可以有效檢測CMOS電路中的靜態電流,大幅度提高CMOS集成電路的篩選效率,提高集成電路的可靠性。

權利要求書

權利要求書
1.  一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備,其特征在于,包括被測電路、參考電路、使能電路、鏡像電路、差分放大電路、圖騰柱電路、反相電路;所述的被測電路與電源+V、差分放大電路、鏡像電路和使能電路相連,所述的參考電路與電源+V和鏡像電路相連,所述的使能電路連接在被測電路與地之間,所述的鏡像電路與參考電路、被測電路以及差分放大電路相連,所述的差分放大電路與被測電路、鏡像電路和圖騰柱電路相連,所述的反相電路連接在圖騰柱電路與微處理器I/O端口之間。

2.  如權利要求1所述的一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備,其特征在于,所述的被測電路由P溝道的場效應管或者N溝道的場效應管組成,該電路用于產生被測CMOS的靜態漏電流信號I_DDQ,并將該信號作為輸入信號輸送到鏡像電路和差分放大電路。

3.  如權利要求1所述的一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備,其特征在于,所述的參考電路由標準場效應管組成,該電路用于產生參考電流信號I_REF,并將該信號作為輸入信號輸送到鏡像電路。

4.  如權利要求1所述的一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備,其特征在于,所述的鏡像電路由基本鏡像電流源或由放大器構成的鏡像電流源組成,通過對內部電阻的匹配可以產生差分放大電路所需的比較電流信號。

5.  如權利要求1所述的一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備,其特征在于,所述的差分放大電路由2個高精度電阻、1個NPN型三極管以及1個PNP型三極管組成。

6.  如權利要求1所述的一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備,其特征在于,所述的圖騰柱電路由NPN型三極管與PNP型三極管組成,所述的反相電路由N溝道增強型MOS管和P溝道增強型MOS管組成。

說明書

說明書一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備
技術領域
本發明屬于電力電子檢測應用技術領域,尤其涉及一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備,該故障檢測電可有效檢測CMOS電路中的靜態電流,大幅度提高CMOS集成電路的篩選效率,提高集成電路的可靠性。
背景技術
CMOS集成電路具有功耗低、抗干擾性能好、電源電壓范圍寬等優點,因而在計算機、通信、航空航天、遙測遙控及工業自動化控制等各個領域里獲得越來越廣泛的應用。由于CMOS電路在結構上具有互補對稱的特點,當電路發生故障時也有其特殊性,有時用經典的邏輯方法難以檢測。掌握正確而有效的檢測方法,特別實在沒有COMS電路專用檢測設備的情況下,對于縮短采用CMOS器件的新產品的開發周期,提高科研工作的效率,確保各種設備的正常運行具有十分重要的意義。利用CMOS電路正常時靜態耗電小。而電路發生故障時耗電迅速增大的特點,以耗電測量法來檢測CMOS電路的故障可達到事半功倍的效果。
測試CMOS 電路的方法有很多種,測試邏輯故障的一般方法是采用邏輯響應測試, 即通常所說的功能測試。功能測試可診斷出邏輯錯誤, 但不能檢查出晶體管常開故障、晶體管常閉故障、晶體管柵氧化層短路, 互連橋短路等物理缺陷引發的故障, 這些缺陷并不會立即影響電路的邏輯功能, 通常要在器件工作一段時間后才會影響其邏輯功能。功能測試是基于邏輯電平的故障檢測, 通過測量原始輸出的電壓來確定邏輯電平, 因此功能測試實際上是電壓測試。電壓測試對于檢測固定型故障, 特別是雙極型工藝中的固定型故障是有效的, 但對于檢測CMOS工藝中的其他類型故障則顯得有些不足, 而這些故障類型在CMOS 電路測試中卻是常見的。對于較大規模電路, 電壓測試測試集的生成相當復雜且較長, 需要大量的實驗數據樣本。
在CMOS電路中,由于MOS管短路、斷路等造成的某些故事,難以用邏輯測試法來檢測,而采用漏電測量法可對這些故障進行有效的測試。
發明內容
針對上述現有技術存在的缺陷和不足,本發明的目的在于,提供一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備,本發明的故障檢測電路通過測試靜態電流I_DDQ 可檢測出電路中的物理缺陷所引發的故障,同時也可以檢測出那些尚未引起邏輯錯誤,通過觀察測試電路輸出的電壓的數值可知被測電路是否有物理缺陷。
為了實現上述任務,本發明采用如下的技術解決方案:
一種手持設備的COMS集成電路故障檢測設備,包括被測電路、參考電路、使能電路、鏡像電路、差分放大電路、圖騰柱電路、反相電路;所述的被測電路與電源+V、差分放大電路、鏡像電路和使能電路相連,所述的參考電路與電源+V和鏡像電路相連,所述的使能電路連接在被測電路與地之間,所述的鏡像電路與參考電路、被測電路以及差分放大電路相連,所述的差分放大電路與被測電路、鏡像電路和圖騰柱電路相連,所述的反相電路連接在圖騰柱電路與微處理器I/O端口之間;所述的被測電路由P溝道的場效應管或者N溝道的場效應管組成,該電路用于產生被測靜態漏電流信號I_DDQ,并將該信號作為輸入信號輸送到鏡像電路和差分放大電路;所述的參考電路由標準場效應管組成,該電路用于產生參考電流信號I_REF,并將該信號作為輸入信號輸送到鏡像電路;所述的鏡像電路由基本鏡像電流源或由放大器構成的鏡像電流源組成,通過對內部電阻的匹配可以產生差分放大電路所需的比較電流信號;所述的差分放大電路由2個高精度電阻以及2個NPN型三極管組成;所述的圖騰柱電路由NPN型三極管與PNP型三極管組成,所述的反相電路由N溝道增強型MOS管和P溝道增強型MOS管組成。
本發明的有益效果是:
電流I_DDQ 是指當CMOS 集成電路中的所有管子都處于靜止狀態時的電源總電流。對于中小規模集成電路, 正常狀態時無故障的電源總電流為微安數量級; 當電路出現橋接或柵源短接等故障時, 會在靜態CMOS電路中形成一條從正電源到地的低阻通路, 會導致電源總電流超過毫安數量級。所以靜態電源電流I_DDQ 測試原理是:無故障CMOS 電路在靜態條件下的漏電流非常小,而故障條件下漏電流變得非常大, 可以設定一個閾值作為電路有無故障的判據。
測試設備工作于兩種模式: 正常工作模式和測試模式。電路使能端E 作為管子T0 的輸入,用來控制測試電路與被測電路的連接和斷開, 即測試電路的工作模式。
當使能電路工作時,測試設備工作于測試模式,被測電路的輸入檢測信號I_DDQ輸送到鏡像電路與差分放大電路,參考電路由標準的場效應管電路產生準確的參考電流,該參考電流作為判斷被測電路的標準值輸送到鏡像電路中,鏡像電流源電路可以由基本鏡像電流源構成,也可以由放大器構成的鏡像電流源組成,通過匹配內部電阻可以由靜態電源電流I_DDQ和參考電流信號I_REF產生準確的比較電流信號,該比較電流信號可以綜合表征出被測電路的健康狀態,通過差分放大電路將比較電流信號與靜態電源電流I_DDQ的差值進行放大輸出,輸出放大信號經過圖騰柱電路,將匹配電壓以及提高I/O的驅動能力,處理之后的信號經過反相電路輸出到微處理器的I/O口,反相電路的作用將輸出的電壓信號改變方向,與實際的控制邏輯一致,即輸出高電平時說明被測的CMOS電路屬于正常,輸出低電平時說明被測的CMOS電路存在問題。
當使能電路不工作時,測試設備工作于非工作模式,被測電路的輸入檢測信號I_DDQ經過使能電路直接接地,被測信號不經過檢測電路,因為測試電路加在被測電路與地之間, 所以會導致被測電路的性能有所下降。為了消除這種影響, 另外加上使能控制端。在正常工作模式情況下,使能端接地, 測試電路與被測電路分離, 測試電路對被測電路無任何影響。
該故障檢測電路結構簡單、成本低廉,可以有效檢測CMOS電路中的靜態電流,大幅度提高CMOS集成電路的篩選效率,提高集成電路的可靠性。
附圖說明
以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的解釋說明。
圖1是CMOS集成電路故障檢測設備系統框圖;
圖2是CMOS集成電路故障檢測設備的一種實例電路圖。
圖1中,I_DDQ是被測CMOS 電路的靜態漏電流,I_REF是電路參考電流。
圖2中,Q1、Q2是P溝道增強型MOS管,Q3是N溝道增強型MOS管,T1、T3和T4是NPN型三極管,T2和T5是PNP型三極管,C1~C3是電容,R1~R8是電阻。
具體實施方式
如圖1是CMOS集成電路故障檢測設備系統框圖,該手持設備的COMS集成電路故障檢測設備,包括被測電路、參考電路、使能電路、鏡像電路、差分放大電路、圖騰柱電路、反相電路;所述的被測電路與電源+V、差分放大電路、鏡像電路和使能電路相連,所述的參考電路與電源+V和鏡像電路相連,所述的使能電路連接在被測電路與地之間,所述的鏡像電路與參考電路、被測電路以及差分放大電路相連,所述的差分放大電路與被測電路、鏡像電路和圖騰柱電路相連,所述的反相電路連接在圖騰柱電路與微處理器I/O端口之間;所述的被測電路由P溝道的場效應管或者N溝道的場效應管組成,該電路用于產生被測靜態漏電流信號I_DDQ,并將該信號作為輸入信號輸送到鏡像電路和差分放大電路;所述的參考電路由標準場效應管組成,該電路用于產生參考電流信號I_REF,并將該信號作為輸入信號輸送到鏡像電路;所述的鏡像電路由基本鏡像電流源或由放大器構成的鏡像電流源組成,通過對內部電阻的匹配可以產生差分放大電路所需的比較電流信號;所述的差分放大電路由2個高精度電阻以及2個NPN型三極管組成;所述的圖騰柱電路由NPN型三極管與PNP型三極管組成,所述的反相電路由N溝道增強型MOS管和P溝道增強型MOS管組成。
通過匹配內部電阻可以由靜態電源電流I_DDQ和參考電流信號I_REF產生準確的比較電流信號,該比較電流信號可以綜合表征出被測電路的健康狀態,通過差分放大電路將比較電流信號與靜態電源電流I_DDQ的差值進行放大輸出,輸出放大信號經過圖騰柱電路,將匹配電壓以及提高I/O的驅動能力,處理之后的信號經過反相電路輸出到微處理器的I/O口,反相電路的作用將輸出的電壓信號改變方向,與實際的控制邏輯一致,即輸出高電平時說明被測的CMOS電路屬于正常,集成電路不存在缺陷;輸出低電平時說明被測的CMOS電路存在問題。
圖2為CMOS集成電路故障檢測設備的一種實例電路圖,由P溝道增強型MOS管Q1和電阻R1組成的使能電路可以確保電路工作在測試狀態下,由PNP型三極管T2和NPN型三極管T1以及電阻R4、R3組成的基本鏡像電路,該鏡像電路用來產生一個標準比較電流,由PNP型三極管T2和NPN型三極管T3以及電阻R4、R5組成的電流差分放大電路,該差分放大電路計算出參考電流與被測電路靜態漏電流的差,由PNP型三極管T5和NPN型三極管T4,、電阻R7和R6以及電容C3組成的圖騰柱電路,可以匹配電壓以及提高I/O的驅動能力,處理之后的信號經過由電容C2和場效應管Q3和Q2組成的反相電路輸出到微處理器的I/O口,反相電路的作用將輸出的電壓信號改變方向,與實際的控制邏輯一致,即輸出高電平時說明被測的CMOS電路屬于正常,輸出低電平時說明被測的CMOS電路存在問題。為了提高檢測系統的精度,電阻R4與R5的數值應該一致,取值范圍5k~10KΩ,濾波保護電容C2的數值應為220uF,電阻R3、R6和R7的數值建議取10K歐姆,電阻R8取值為100K歐姆。
除了上述以外本發明所屬技術領域的普通技術人員也都能理解到,在此說明和圖示的具體實施例都可以進一步變動結合。例如,可以將由2個三極管組成的基本鏡像電流源換為其它類型的如由1個放大器構成的鏡像電流源。
雖然本發明是就其較佳實施例予以示圖說明的,但是熟悉本技術的人都可理解到,在所述權利要求書中所限定的本發明的精神和范圍內,還可對本發明作出種種改動和變動。 

關 鍵 詞:
一種 手持 設備 COMS 集成電路 故障 檢測
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