时钟芯片的测试方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及集成电路测试领域，公开了一种时钟芯片测试方法和系统。本发明中，根据时钟芯片测试原理，设计并制造测试负载板和被测器件接口，在时钟芯片的存储器能够正常工作时，检验晶振频率的精度，并在时钟芯片的工作温度范围内，采用高精密度频率计对晶振频率进行测量，并根据测量值计算在时钟芯片的工作温度范围内，晶振频率的温度补偿值，存入时钟芯片的存储器，之后再读出，并在读取的数值符合预先设定的模拟曲线时，判定时钟芯片通过温度补偿测试。从而使得时钟芯片的晶振频率在零下40度至85度较宽的温度范围内得到温度补偿测试，提高时钟精度。
【专利说明】时钟芯片的测试方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路测试领域，特别涉及时钟芯片测试方法和系统。
【背景技术】
[0002]时钟芯片是内置32.768kHz晶体振荡器，以I2C总线接口为通信方式的，除了具有日历和时钟功能以外，还具有报警，固定周期定时中断，时间更新中断和使能OE的32.768kHz频率输出等功能，具体说明如下:
[0003]1.实时时钟功能:该功能被用来设定和读取年，月，日，星期，时，分，秒时间信息，年份为后俩位数字表示，任何可以被4整除的年份被当成闰年处理；
[0004]2.定时中断发生功能:固定周期定时中断发生功能可以产生一个固定周期的中断事件，固定周期可在244.14uS到4095分钟之间的任意时间设定；
[0005]3.时间更新中断功能:该功能可以根据内部时钟的定时设定，每秒或每分钟产生一个中断事件；
[0006]4.报警中断功能:该功能可以根据报警设定来产生一个中断。
[0007]时钟芯片的时间误差主要来源于时钟芯片中晶振的频率误差，而晶振的频率误差主要是由于温度变化引起的，所以一般在时钟芯片设计时需要考虑进行温度补偿。目前，对此时钟芯片的频率误差进行测试是在零下40度，常温25度，55度，80度四个环节测试，并做出模拟曲线；其补偿方式为:采用的是数字温度补偿的方式，数字补偿是晶体振荡电路输出32.768kHz之后，在分频电路分频的过程中进行的补偿，32.768kHz未进行温度补偿；采用20S补偿一次的工作方式，测试的时间门限值应设置为20S或20S的整数倍，如果只能设置成10S，请连续俩次测试，取平均值。由于未进行温度补偿测试，因此很有可能导致时钟芯片在某些温度范围的精度不可靠，从而使时钟芯片不能可靠地工作在较宽的温度范围。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种时钟芯片测试方法和系统，使得时钟芯片的晶振频率在零下40度至85度较宽的温度范围内得到温度补偿测试，提高时钟精度。
[0009]为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种时钟芯片测试方法，包含以下步骤:
[0010]A.根据时钟芯片的测试原理，做好测试前准备，包含:在测试平台上编辑测试程序；连接所述测试平台、测试负载板、被测器件接口、所述时钟芯片和频率计；
[0011]B.执行所述测试程序，判断所述时钟芯片的存储器是否能正常工作；并在判定所述存储器正常工作时，采用所述频率计测量所述时钟芯片的晶振频率，检验所述晶振频率的精度；并将测量得到的晶振频率换算得到的数值写入所述存储器的第一预设地址内；
[0012]C.如果所述晶振频率的精度符合所述时钟芯片的频率要求，则在所述时钟芯片的工作温度范围内，取至少四个温度点，采用频率计测量所述时钟芯片的晶振频率，并将测量得到的晶振频率换算得到的数值和所述第一预设地址内的数值分别写入第二预设地址段内；其中，所述第二预设地址段的个数与所述温度点的个数相对应；
[0013]D.根据所述第二预设地址段内的数值，计算在所述时钟芯片的工作温度范围内，所述晶振频率的温度补偿值，并存入所述存储器的第三预设地址段内；
[0014]E.读出所述第三预设地址段内的数值，观察所述读取的数值；并在所述读取的数值符合预先设定的模拟曲线时，判定所述时钟芯片通过温度补偿测试。
[0015]本发明的实施方式还提供了一种时钟芯片测试系统，包含:测试平台、测试负载板、被测器件接口和频率计；所述测试平台连接所述测试负载板；所述测试负载板连接所述被测器件接口，所述被测器件接口连接所述时钟芯片；所述频率计分别与所述时钟芯片和所述测试平台连接；
[0016]其中，在所述测试平台上编辑测试程序；
[0017]所述测试平台执行所述测试程序，判断所述时钟芯片的存储器是否能正常工作；并在判定所述存储器正常工作时，采用所述频率计测量所述时钟芯片的晶振频率，检验所述晶振频率的精度；并将测量得到的晶振频率换算得到的数值写入所述存储器的第一预设地址内；
[0018]在判定所述晶振频率的精度符合所述时钟芯片的频率要求时，所述测试平台在所述时钟芯片的工作温度范围内，取至少四个温度点，采用频率计测量所述时钟芯片的晶振频率，并将测量得到的晶振频率换算得到的数值和所述第一预设地址内的数值分别写入第二预设地址段内；其中，所述第二预设地址段的个数与所述温度点的个数相对应；
[0019]所述测试平台根据所述第二预设地址段内的数值，计算在所述时钟芯片的工作温度范围内，所述晶振频率的温度补偿值，并存入所述存储器的第三预设地址段内；
[0020]所述测试平台读出所述第三预设地址段内的数值，观察所述读取的数值；并在所述读取的数值符合预先设定的模拟曲线时，判定所述时钟芯片通过温度补偿测试。
[0021]本发明实施方式相对于现有技术而言，根据时钟芯片测试原理，设计并制造测试负载板和被测器件接口，在时钟芯片的存储器能够正常工作时，检验晶振频率的精度，并在时钟芯片的工作温度范围内，采用高精密度频率计对晶振频率进行测量，并根据测量值计算在时钟芯片的工作温度范围内，晶振频率的温度补偿值，存入时钟芯片的存储器，之后再读出，并在读取的数值符合预先设定的模拟曲线时，判定时钟芯片通过温度补偿测试。使得时钟芯片的晶振频率在零下40度至85度较宽的温度范围内得到温度补偿测试，提高时钟精度。
[0022]另外，可以通过如下子步骤判断所述时钟芯片的存储器是否能正常工作:
[0023]按照时钟400kHz，向所述存储器预留地址之后的所有地址写入任意数，并读出，进行比较，如果读出数据与写入数据一致，则判定所述存储器能正常工作；
[0024]其中，写时，后面多写一个地址；写入时占用8个时钟周期，并在第六个时钟周期等待2.5毫秒；读时，前面多读一个地址。
[0025]通过向存储器内写入任意数，并读出，加以比较，可以检验存储器是否能正常工作，操作简单，易于实现。
[0026]另外，可以通过如下公式换算测量得到的晶振频率:(f-32768) /32768*1000000 ；其中，f为测量得到的晶振频率。通过该换算使时钟芯片的存储器精度达到0.00001Hz，以满足时钟芯片对频率精度的严格要求。[0027]另外，可以取四个温度点，分别为零下40度，25度，55度，80度。通过测量典型温度下时钟芯片的晶振频率，可以反映晶振的频率误差随温度变化的关系，使温度补偿测试更贴近实际应用，从而使测试结果更可靠。
[0028]另外，可以采用高精密度，带通用接口总线GPIB接口的频率计；所述频率计测量得到的晶振频率通过通用接口总线GPIB通讯传送到所述测试平台上。通过高精密度的频率计测量时钟芯片的晶振频率，可以满足时钟芯片对频率精度的严格要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是根据本发明第一实施方式的时钟芯片测试方法的流程图；
[0030]图2是根据本发明第二实施方式的时钟芯片测试系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0032]本发明的第一实施方式涉及一种时钟芯片测试方法，该方法使得时钟芯片的晶振频率在零下40度至85度较宽的温度范围内得到温度补偿测试，提高时钟精度，从而使时钟芯片能适用于零下40度至85度较宽的温度范围，具体流程如图1所示，包含以下步骤:
[0033]步骤101，根据时钟芯片的测试原理，做好测试前准备，包含:在测试平台上编辑测试程序；连接测试平台、测试负载板、被测器件接口、时钟芯片和频率计。
[0034]具体地说，包含以下子步骤:
[0035]根据时钟芯片的测试原理，设计并制造测试负载板和被测器件(DUT)接口。
[0036]根据时钟芯片的测试规范，在测试平台上编辑测试程序；比如，根据测试规范，在MTS747上编辑测试程序。
[0037]连接好测试负载板和被测器件接口，并准备好时钟芯片与被测器件接口和频率计的连接。
[0038]步骤102，执行测试程序，对时钟芯片的存储器是否能正常工作进行测试；
[0039]步骤103，判断时钟芯片的存储器是否能正常工作；如是，则执行步骤104，；如否，则结束本次测试。
[0040]可以通过如下子步骤判断时钟芯片的存储器是否能正常工作:
[0041]按照时钟400kHz，向存储器预留地址之后的所有地址写入任意数，并读出，进行比较，如果读出数据与写入数据一致，则判定存储器能正常工作；其中，写时，后面多写一个地址；写入时占用8个时钟周期，并在第六个时钟周期等待2.5毫秒；读时，前面多读一个地址。
[0042]比如说，时钟芯片内有255个存储地址，00H-(FH地址作为预留地址，按照时钟400kHz写入之后的所有地址，写时，后面多写一个地址(地址数据可以写任意数)，8个时钟周期(clk)，在第六个elk等待2.5mS ;读时，前面多读一个地址。[0043]通过向存储器内写入任意数，并读出，加以比较，可以检验存储器是否能正常工作，操作简单，易于实现。
[0044]步骤104，采用频率计测量时钟芯片的晶振频率，检验晶振频率的精度；并将测量得到的晶振频率换算得到的数值写入存储器的第一预设地址内。
[0045]时钟芯片对于频率要求比较严格，精确到0.00001Hz，所以需要外接专业频率计，将频率计上的值传到MTS747上；将根测量得到的晶振频率据公式(f-32768 )/32768*1000000进行换算，并将换算得到的值写入12H(B卩，12H为第一预设地址)。通过该换算使时钟芯片的存储器精度达到0.00001Hz,以满足时钟芯片对频率精度的严格要求。
[0046]此外，值得说明的是，本实施方式采用高精密度，带通用接口总线(GPIB)接口的频率计，频率计测量得到的晶振频率通过GPIB通讯传送到测试平台上。通过高精密度的频率计测量时钟芯片的晶振频率，可以满足时钟芯片对频率精度的严格要求。
[0047]步骤105，判断晶振频率的精度是否符合时钟芯片的频率要求，如是，则执行步骤106 ;如否，则结束本次测试。
[0048]步骤106，在时钟芯片的工作温度范围内，取至少四个温度点，采用频率计测量时钟芯片的晶振频率，并将测量得到的晶振频率换算得到的数值和第一预设地址内的数值分别写入第二预设地址段内。其中，第二预设地址段的个数与温度点的个数相对应。
[0049]比如说，在对时钟芯片进行测试时，可以取四个温度点，分别为零下40度，25度，55度，80度测试，随着温度的变化，12H地址里的值和读出的频率值都不一样，分别读出12H地址的值和各温度测量得到的晶振频率换算之后的数值；通过测量典型温度下时钟芯片的晶振频率，可以反映晶振的频率误差随温度变化的关系，使温度补偿测试更贴近实际应用，从而使测试结果更可靠。
[0050]具体地说，在零下40度，将测量得到的晶振频率换算之后的数值和12H地址数据分别写入地址1AH，1BH, ICH,在此，1AH, 1BH, ICH为零下40度对应的第二预设地址段；在零下10度，将测量得到的晶振频率换算之后的数值和12H地址数据分别写入地址23H, 24H, 25H ;在25度，将测量得到的晶振频率换算之后的数值和12H地址数据分别写入地址17H，18H, 19H ;在55度，将测量得到的晶振频率换算之后的数值和12H地址数据分别写入地址1DH，1EH, IFH ;在80度，将测量得到的晶振频率换算之后的数值和12H地址数据分别写入地址20H, 21H, 22H。
[0051]步骤107，根据第二预设地址段内的数值，计算在时钟芯片的工作温度范围内，晶振频率的温度补偿值，并存入存储器的第三预设地址段内。
[0052]在本实施方式中，可以采用求解四元三次方程来模拟温度补偿曲线，具体地说，零下40度，读出1AH，IBH地址的值当做yl，读出ICH地址的值当做xl ;25度，读出17H，18H地址的值当做12，读出19H地址的值当做x2 ；55度，读出1DH，IEH地址的值当做y3，读出IFH地址的值当做x3 ；80度，读出20H，21H地址的值当做y4，读出22H地址的值当做x4 ;分别代入y=A*x*x*x+B*x*x+C*x+D，求取四元三次方程，得出A，B，C，D。接着，从25H地址开始到FFH (25H-FFH这218个地址即为第三预设地址段)，将十六进制(25H-FFH)转换成十进制数，当做X，全部代入y=A*x*x*x+B*x*x+C*x+D中，得出y，再将y值分别写入25H-FFH这218个地址内。
[0053]步骤108，读出第三预设地址段内的数值，观察读取的数值。也就是读取25H-FFH这段地址内的数据，得到模拟曲线。由于步骤107内采用四元三次方程，因此，本步骤得到的应该为抛物线。
[0054]步骤109，判断读取的数值符合预先设定的模拟曲线，如是，则判定时钟芯片通过温度补偿测试(步骤110);如否，则判定时钟芯片没有通过温度补偿测试(步骤111)，结束本次测试。
[0055]也就是说，通过观察读出的抛物线是否与预期一样，如果一致，则认为被测时钟芯片通过了温度补偿测试。
[0056]与现有技术相比，根据时钟芯片测试原理，设计并制造测试负载板和被测器件接口，在时钟芯片的存储器能够正常工作时，检验晶振频率的精度，并在时钟芯片的工作温度范围内，采用高精密度频率计对晶振频率进行测量，并根据测量值计算在时钟芯片的工作温度范围内，晶振频率的温度补偿值，存入时钟芯片的存储器，之后再读出，并在读取的数值符合预先设定的模拟曲线时，判定时钟芯片通过温度补偿测试。使得时钟芯片的晶振频率在零下40度至85度较宽的温度范围内得到温度补偿测试，提高时钟精度。
[0057]上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
[0058]本发明第二实施方式涉及一种时钟芯片测试系统，如图2所示，包含:测试平台、测试负载板、被测器件接口和频率计；测试平台连接测试负载板；测试负载板连接被测器件接口，被测器件接口连接时钟芯片；频率计分别与时钟芯片和测试平台连接；
[0059]其中，在测试平台上编辑测试程序；
[0060]测试平台执行测试程序，判断时钟芯片的存储器是否能正常工作；其具体测试如下:
[0061]按照时钟400kHz，向存储器预留地址之后的所有地址写入任意数，并读出，进行比较，如果读出数据与写入数据一致，则判定存储器能正常工作；其中，写时，后面多写一个地址；写入时占用8个时钟周期，并在第六个时钟周期等待2.5毫秒；读时，前面多读一个地址。
[0062]测试平台在判定存储器正常工作时，采用频率计测量时钟芯片的晶振频率，检验晶振频率的精度；并将测量得到的晶振频率换算得到的数值写入存储器的第一预设地址内；通过如下公式换算测量得到的晶振频率:(f-32768)/32768*1000000 ;其中，f为测量得到的晶振频率。
[0063]在判定晶振频率的精度符合时钟芯片的频率要求时，测试平台在时钟芯片的工作温度范围内，取至少四个温度点，比如说，取四个温度点，分别为零下40度，25度，55度，80度；采用频率计测量时钟芯片的晶振频率，并将测量得到的晶振频率换算得到的数值和第一预设地址内的数值分别写入第二预设地址段内；其中，第二预设地址段的个数与温度点的个数相对应；
[0064]测试平台根据第二预设地址段内的数值，计算在时钟芯片的工作温度范围内，晶振频率的温度补偿值，并存入存储器的第三预设地址段内；
[0065]测试平台读出第三预设地址段内的数值，观察读取的数值；并在读取的数值符合预先设定的模拟曲线时，判定时钟芯片通过温度补偿测试。
[0066]此外，值得说明的是，由于时钟芯片对于频率要求比较严格，精确到0.00001Hz，所以本实施方式采用高精密度，带通用接口总线(GPIB)接口的频率计，频率计测量得到的晶振频率通过GPIB通讯传送到测试平台上。
[0067]不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
[0068]值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单
J Li ο
[0069]本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
【权利要求】
1.一种时钟芯片测试方法，其特征在于，包含以下步骤: A.根据时钟芯片的测试原理，做好测试前准备，包含:在测试平台上编辑测试程序；连接所述测试平台、测试负载板、被测器件接口、所述时钟芯片和频率计； B.执行所述测试程序，判断所述时钟芯片的存储器是否能正常工作；并在判定所述存储器正常工作时，采用所述频率计测量所述时钟芯片的晶振频率，检验所述晶振频率的精度；并将测量得到的晶振频率换算得到的数值写入所述存储器的第一预设地址内； C.如果所述晶振频率的精度符合所述时钟芯片的频率要求，则在所述时钟芯片的工作温度范围内，取至少四个温度点，采用频率计测量所述时钟芯片的晶振频率，并将测量得到的晶振频率换算得到的数值和所述第一预设地址内的数值分别写入第二预设地址段内；其中，所述第二预设地址段的个数与所述温度点的个数相对应； D.根据所述第二预设地址段内的数值，计算在所述时钟芯片的工作温度范围内，所述晶振频率的温度补偿值，并存入所述存储器的第三预设地址段内； E.读出所述第三预设地址段内的数值，观察所述读取的数值；并在所述读取的数值符合预先设定的模拟曲线时，判定所述时钟芯片通过温度补偿测试。
2.根据权利要求1所述的时钟芯片测试方法，其特征在于，在所述步骤B中，通过如下子步骤判断所述时钟芯片的存储器是否能正常工作: 按照时钟400kHz，向所述存储器预留地址之后的所有地址写入任意数，并读出，进行比较，如果读出数据与写入数据一致，则判定所述存储器能正常工作； 其中，写时，后面多写一个地址；写入时占用8个时钟周期，并在第六个时钟周期等待2.5毫秒；读时,前面多读一个地址。
3.根据权利要求1所述的时钟芯片测试方法，其特征在于，在所述步骤B和所述步骤C中，通过如下公式换算测量得到的晶振频率:
(f-32768) /32768*1000000 ； 其中，f为测量得到的晶振频率。
4.根据权利要求1所述的时钟芯片测试方法，其特征在于，在所述步骤C中，取四个温度点，分别为零下40度，25度，55度，80度。
5.根据权利要求1所述的时钟芯片测试方法，其特征在于，在所述步骤B和步骤C中，采用高精密度，带通用接口总线GPIB接口的频率计；所述频率计测量得到的晶振频率通过GPIB通讯传送到所述测试平台上。
6.一种时钟芯片测试系统，其特征在于，包含:测试平台、测试负载板、被测器件接口和频率计；所述测试平台连接所述测试负载板；所述测试负载板连接所述被测器件接口，所述被测器件接口连接所述时钟芯片；所述频率计分别与所述时钟芯片和所述测试平台连接; 其中，在所述测试平台上编辑测试程序； 所述测试平台执行所述测试程序，判断所述时钟芯片的存储器是否能正常工作；并在判定所述存储器正常工作时，采用所述频率计测量所述时钟芯片的晶振频率，检验所述晶振频率的精度；并将测量得到的晶振频率换算得到的数值写入所述存储器的第一预设地址内； 在判定所述晶振频率的精度符合所述时钟芯片的频率要求时，所述测试平台在所述时钟芯片的工作温度范围内，取至少四个温度点，采用频率计测量所述时钟芯片的晶振频率，并将测量得到的晶振频率换算得到的数值和所述第一预设地址内的数值分别写入第二预设地址段内；其中，所述第二预设地址段的个数与所述温度点的个数相对应； 所述测试平台根据所述第二预设地址段内的数值，计算在所述时钟芯片的工作温度范围内，所述晶振频率的温度补偿值，并存入所述存储器的第三预设地址段内； 所述测试平台读出所述第三预设地址段内的数值，观察所述读取的数值；并在所述读取的数值符合预先设定的模拟曲线时，判定所述时钟芯片通过温度补偿测试。
7.根据权利要求6所述的时钟芯片测试系统，其特征在于，所述测试平台通过如下方式判断所述时钟芯片的存储器是否能正常工作: 按照时钟400kHz，向所述存储器预留地址之后的所有地址写入任意数，并读出，进行比较，如果读出数据与写入数据一致，则判定所述存储器能正常工作； 其中，写时，后面多写一个地址；写入时占用8个时钟周期，并在第六个时钟周期等待2.5毫秒；读时,前面多读一个地址。
8.根据权利要求6所述的时钟芯片测试系统，其特征在于，所述测试平台通过如下公式换算测量得到的晶振频率:
(f-32768)/32768*1000000 ； 其中，f为测量得到的晶 振频率。
9.根据权利要求6所述的时钟芯片测试系统，其特征在于，所述测试平台取四个温度点，分别为零下40度，25度，55度，80度。
10.根据权利要求6所述的时钟芯片测试系统，其特征在于，所述频率计为高精密度，带通用接口总线GPIB接口的频率计；所述频率计测量得到的晶振频率通过GPIB通讯传送到所述测试平台上。
【文档编号】G01R31/28GK104035021SQ201310074100
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年3月7日 优先权日:2013年3月7日
【发明者】郭宝胆 申请人:上海宏测半导体科技有限公司