使用参数测量单元检测被测器件的电压的制作方法

专利名称：使用参数测量单元检测被测器件的电压的制作方法
使用参数测量单元检测被测器件的电压技术领域本专利申请总的来说涉及测试器件，更加具体地说涉及利用参数 测量单元检测器件中的电压。
背景技术：
自动测试设备(Automatic test equipment, ATE)指的是自动化的、 通常由计算机驱动的、接近测试器件、诸如半导体、电子电路和印刷 电路板之类的组件。参数测量单元(parametric measurement unit, PMU) 通常是ATE的一部分。在器件测试期间使用PMU来测量器件管脚中 诸如电压和电流之类的参数以及调节那些参数。PMU尝试确保在测试 期间将恰当的参数值应用于被测器件(device under test, DUT)上。PMU通常包括将电压和/或电流加载(force)给DUT的电路。在 从该电路到DUT的电路路径中的阻抗(例如，电阻)导致电压降。该 电压降减少施加到DUT的电压量。在此以前，PMU是例如约为2mA 或者更少量级的相对低电流的器件，这使得在通向DUT的电路路径中 的电压降相对可被忽略。然而，随着例如约为50mA的大电流PMU的 出现，在通向DUT的电路路径上的电压降就变成十分重要。当电压降 十分高时，通常大电流PMU就是这样，其将妨碍在测试期间DUT的 正确执行，导致错误的测试结果。发明内容本专利申请描述了利用PMU来检测DUT的电压的方法和装置， 包括计算机程序产品。总的来说，在一个方面，本发明涉及用于测试器件的电路。所述 电路包括将加载电压施加给器件的第一测量单元和具有禁用的功能的 第二测量单元。第二测量单元包括从器件接收检测电压的检测路径。 检测路径通过第二测量单元同第一测量单元相连接。第一测量单元根 据检测的电压调整加载电压。因为检测路径始于器件，所以检测路径 能够考虑在直到同器件的连接点的电路路径上发生的电压降。例如， 可以通过调整加载电压的方式来补偿这些电压降。上述方面可以包括一个或多个以下特征。第一测量单元实质上可 以与第二测量单元相同。在第二测量单元中禁用的功能可以是向器件施加加载电压的能力。第二测量单元可以包括禁用功能的三态驱动器。 第二测量单元中的检测路径可以是其上基本上未发生电压降的高阻抗路径。第一测量单元可以包括提供加载电压的驱动器，以及通过其向器件施加加载电压的输出路径。该输出路径可以具有产生电压降的阻抗。 第一测量单元可以调整加载电压以基本上补偿该电压降。第一测量单 元的输出路径可以与第二测量单元的检测路径对应。第一测量单元可 以包括反馈路径以检测在驱动器和器件之间的电压降。检测路径可以 包括通过第二测量单元的电路路径。通常，在另一方面，本发明还涉及一种测试器件的方法。所述方 法包括向器件施加第一电压，并检测器件的第二电压。第二电压与在 第一电压和所经历的电压降之间的差值相对应，所述电压降是向器件 施加第一电压的结果。所述方法还包括根据第二电压调整第一电压。 在所述方法中，施加和检测是利用第一器件和第二器件执行的，其中 第一器件和第二器件在设计上基本相同。上述方面可以包括一个或多个以下特征。第一器件和第二器件可以分别是第一和第二 PMU。检测第二电压可以包括配置第二 PMU使 其其作为在其上检测第二电压的检测路径。可以通过控制第二PMU中
的电路以影响在电路路径之间的连接的方式来配置第二 PMU。第二电 压可以与器件管脚中的电压对应。通常，在另一个方面，本发明涉及供DUT使用的ATE。 ATE包 括用于调整施加到DUT的电压的多个PMU。多个PMU包括配置成向 DUT加载电压的第一 PMU和配置成向第一 PMU提供检测路径的第二 PMU。第二PMU具有与第一PMU基本上相同的结构。本发明的该方 面还可以包括一个或多个以下特征。多个PMU可以包括被配置成向DUT加载电压的第三PMU和被 配置成向第三PMU提供检测路径的第四PMU，第四PMU具有与第三 PMU、第二PMU和第一PMU基本上相同的结构。第一、第二、第三 和第四PMU可以仅以硬件来实现，或者利用硬件和软件的组合来实现。 第二PMU可以是三态的，以禁用向DUT加载电压的功能。通过第二PMU的检测路径可以分接DUT中的检测电压。该检测 电压可以被从检测路径施加到第一 PMU。第一PMU可以包括驱动器。 检测电压可以被施加到驱动器，驱动器可以根据检测电压调节到DUT 的电压。在以下的附图即说明中阐述了一个或多个实例的细节。根据说明 书、附图和权利要求书，本发明的其他特征、方面和优点将变得显而 易见。


图1是ATE中的PMU的框图。图2是显示图1的两个PMU的电路图。图3是显示图1的对DUT供电的PMU的电路图。图4是图3所示的电路图的替换配置。图5是显示用于利用软件来实现ATE以控制电压的加载和调节的
处理的流程图。不同附图中的相同附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
图1是用于测试DUTll的ATE 10的框图。如图1所示，ATE 10 包括四个PMU 14至17，其分别与四个测试通道相对应。PMU14至 17的一个功能是测试DUT的直流(directcurrent, DC)参数，包括电 压和电流。PMU 14至17还可以作为DUT11的电源。也就是说，两个 或更多PMU14至17的电流输出可以被施加到DUT11的电源管脚，借 此在测试期间向DUT 11供电。PMU 14至17具有基本上相同的结构，意味着他们基本上包括相 同的电路元件，尽管那些电路元件可以不同地配置。因而，仅详细描 述一个PMU。图2是显示PMU 14和15的一个实施方式的电路图(在此指的是 作为第一PMU 14和第二 PMU 15)。如图2所示，第一PMU14包括 驱动器19、电阻20、到DUT11的电路路径21和反馈路径22。驱动器19可以是运算放大器(op-amp)或者类似的器件，用于经 由电阻20和电路路径21接收电压以及输出(或者"加载")电压或者电 流到DUT 11。在"加载电压"模式中，驱动器19调节第一 PMU 14的电 压输出；在"加载电流"模式中，驱动器19调节第一PMU 14的电流输 出。然而，在加载电压和加载电流这两种模式中，电流被从驱动器19 中输出。在该实施方式中，第一PMU 14是大电流器件，意味着驱动器19 输出约为50mA量级的电流(尽管PMU14也可以在弱电流下工作)。 驱动器19包括两个输出端24和25。在该实例中，第一输入端24用于
从外部源(未显示)接收输入电压Vin，第二输入端25用于接收检测 电压(如下所述)。驱动器19根据在Vin和检测电压之间的差值调节 它的输出电压和电流。电阻20位于驱动器19的输出路径中，并用于同反馈路径22连接 以测量驱动器19的输出电流。具体而言，经由反馈路径22中的差动 放大器26测量电阻20两端的电压。在点27输出测量的电压。从那儿， 开关29(如下所述)被配置为将电压输出到端口 30。在PMU(未显示) 以外的ATE中的电路知晓电阻20的阻值，并借助于差动放大器26知 晓通过电阻20的电压降。根据该信息，外部电路能够确定驱动器19 的输出电流。反馈路径22还包括电压检测路径31。电压检测路径31用来检测 在电路路径21之前的PMU14内的点32处的电压。也就是说，当开关 29被适当配置时点32的电压被反馈到驱动器19的输入端25。通过输 入端25，驱动器19能够考虑到直到点32所发生的电压降并对于电压 降补偿其输出，例如，增加其输出电压以补偿电压降。然而，因为点 32在电路路径21之前，所以在电路路径21上发生的电压降不能够由 反馈路径22补偿。下面将描述利用现有的PMU补偿该电压降的方法。在PMU14中，每一个开关29可以由任何的电子和/或机械机构来 实现，所述电子和/或机械机构能够在电路路径之间做出适当的连接。 在该实施方式中，开关29包括开关29a、开关29b和开关29c。开关 29a连接在电路路径34和35之间；开关29b连接在电路路径36和37 之间；开关29c连接在电路路径50和31之间。当连接到路径34(第 一PMU14中所示的配置)时，开关29a将放大器26的输出("电流反 馈路径")连接到端口 30。这被称为电流检测配置，因为其是使得第一 PMU14能够提供用于测量驱动器19的输出电流的指示的开关配置。因 为电流反馈路径的输出(也就是放大器26的电压输出)用来确定通过 电阻20的电流，所以电流反馈路径因此得名。开关29还可能被配置以定义电压检测配置。在第一电压检测配置中，开关29b同路径36相连接(第一 PMU14中所示的配置)，开关 29c同路径31相连接，且开关29a同路径35相连接。在该配置中，路 径31 ("电压反馈路径")接近点32的电压，所述电压被传送至驱动器 19的输入端25和端口 30 (经由开关29)这二者。如上所述，点32的 电压考虑了电阻20的电压降，但是未说明由电路路径21的阻抗产生 的电压降。如图2所示，电路路径21从点32延伸至DUT11。在该实施方式 中，电路路径21具有大约1Q到的阻抗(在其他实施方式中，电 路路径21的阻抗可能比这多或比这少)。该阻抗减少放大器19施加 至IJDUTU的电压。也就是说，来自驱动器19的电流通过电路路径21， 所述电路路径21的阻抗引发电压降，这导致施加到DUT11的电压的 下降。对50mA的电流而言，电压降大约为50mV到200mV，其可能 对DUTll的测试产生显著的不利影响。作为说明，因此补偿电路路径 21的电压降，第二PMU15被配置成作为检测路径。在该配置中，第二 PMU15的一些功能被禁用以便确保第二 PMU15不执行PMU功能。更加具体地说，第二PMU15的驱动器40是三态的，以阻止驱动 器40输出电流和/或电压至DUTll。在这点上，除具有被称作"使能" 输入端的额外输入端41以外，诸如驱动器40之类的三态电路类似于 普通电路。当使能输入是"l"时，三态电路的作用就像相应的普通(非 三态)电路一样。当使能输入是"O"时，三态电路(在这种情况下，驱 动器40)的输出同电路的其他部分断开。因此，在这里，当驱动器40 是三态的时，其输出从电阻42断开，阻止驱动器40提供电流和/或电 压到DUTll。当驱动器40是三态的时，第二PMU15可以被配置成作为DUT11 的检测路径。电路(未显示的)经由施加到开关44的一个或多个控制
信号配置第二 PMU15。当如此配置第二 PMU15时，开关44a和44b 分别同电路路径46和47相连接，以便在放大器49的输出端产生开路。 开关44c可以同电路路径50相连接(显示的)，或者开关44c可以同 电路路径50断开。电路路径50作为从DUT11到第一 PMU14的直接 检测路径。也就是说，电路路径50分接入DUT管脚的电压，所述DUT 管脚接收来自第一 PMU14的加载电压。电路路径50具有比较高的阻 抗，并且在其检测能力下不形成显著的电流量。结果，沿电路路径50 有比较小的电压降。沿着电路路径50的电压因此基本上与DUT11处 的电压相对应。第一 PMU14经由开关29b和29c分接DUT检测路径(也就是， 电路路径50)的电压。也就是说，开关29b和29c被配置成(如第一 PMU14所示)将电路路径50同驱动器19的输入端25相连接(开关 29a还可以被配置成连接到端口 30，借此输出端口 30的DUT电压)。 以这种方法，来自DUT11的电压被施加到驱动器19的输入端25。因 此，驱动器19能够调整其输出以补偿在电路路径21中发生的电压降 (在点32之前的任何电压降除外)。如图2所示，在电路路径50中 可以提供电压放大器51以缓冲信号。除上述之外，PMU14至17还可以共同工作，作为电源以在测试 期间向DUT11提供电源。图3是显示被配置以向DUT11供电的PMU14 至17的电路图。在该配置中，PMU14处于加载电压模式，PMU16和 17处于加载电流方式。在该配置中，经由第一PMU14的输出电路路径 21、经由第三PMU16的输出电路路径61以及经由第四PMU17的输出 电路路径62提供电流至DUTll。来自PMU的电流被提供给DUT11 上的电源管脚，其中他们被结合并被用于向DUT11供电。来自每个PMU的电流被以如上所述的方式提供给DUTll。如上 所述，在图3的实施方式中，第二PMU15被配置成提供DUT11的电 压检测线路。执行此以将电源管脚中的电压维持在预定电平。如果实
质上并不关心电源管脚中的电压稳定度，那么第二PMU15还可以用来 提供电流至DUT11的电源管脚(也就是，第二 PMU15可以不被配置 成作为电压检测路径)。如上所述，在图3的实施方式中，电路路径50 (DUT检测路径) 将DUT 11中的电压反馈回驱动器19。 PMU 14中的放大器26用来测 量驱动器19输出端的电阻20中的电流，并将该电流转换为电压。所 获得的输出电压还被经由电路路径66施加到PMU 16的输入端64和 PMU 17的输入端65。因此，在主加载PMU 14中的电流被映射到PMU 16和17中。可以沿电路路径66设置一个或多个放大器(未显示)， 从而缓冲施加到输入端64和65的信号。如上所述，PMU 16和17的 开关67和69被配置以断开检测路径70和71，并通过来自点72和74 的反馈允许驱动电流的调节。控制电路(未显示)可以用来连接图3所示的配置中的PMU 14 至17。例如，该控制电路可以控制PMU16和17的开关63和68以连 接到电路路径66而不是连接到电压输入端73和75,这与PMU 14中 的Vin相对应。如上述的情况那样，开关63和68可以利用任何的电子 和/或机械机构来实现，所述电子和/或机械机构可用于在电路路径之间 建立适当的连接。在图3的实施方式中，PMU14、 16和17的每一个都连接到DUT 11上的单个电源管脚。来自每个PMU的电流因此扩大了提供给电源管 脚的总电流。因此，例如，如果PMU14、 16和17的每一个都能够提 供50mA，那么提供给电源管脚的总电流是150mA。提供给电源管脚 的电流量取决于许多因素，包括每个PMU能够提供的电流量和能够提 供电流的PMU数目。例如，如果PMU15被配置成提供电流而不是作 为检测路径，那么能够提供给DUT 11的总电流将为200mA。另一方 面，PMU 14和15可能需要被用作DUT 11上的非电源管脚，那么仅余 PMU16和17来提供电源至电源管脚。
在PMU16和17中，如图所示，开关67和69被配置成将其各自 的电流反馈路径与驱动器87和88相连接。同样地，如图所示，电路 路径66同PMU 14的电流反馈路径相连接。该配置提供从PMU到DUT 11的输出电流的相对有效的调节。也就是说，PMU 14、 16和17的每 一个的电流输出量大约相同。
图4显示了图3的电路的替换配置。在该配置中，PMU 14、 16 和17全部均为加载电压模式。如所示，在图4的电路中，开关67和 69将驱动器87和88的输入端连接到它们各自的电压反馈路径，开关 29连接到电路路径50。电路路径66还连接到由电路路径50提供的电 压反馈。在该配置中，每个PMU14、 16和17输出的电流量可以变化。
应该注意的是尽管图3中仅显示了四个PMU，但是在ATE中 可以具有任意数量的PMU，并且可以用于向DUT供给电源。
在该实施方式中，在作为ATE的一部分的单个芯片上实现PMU14 到16，并且ATE不包括除PMU14至17以外的电源。消除ATE上的 独立电源将减少执行ATE所需的电路板空间量以及减少生产ATE所需 要的费用。
尽管图2至4显示了被用作第一 PMU 14的检测路径的第二 PMU 15，但是ATE不限于此。也就是说，第二PMU 15可以被配置成加载电 压至DUT11，第一PMU 14可以被配置成作为第二PMU 15的检测路径。 可以通过重新配置它们的开关29和44并将PMU 15的反馈路径从 DUT11连接到电路路径66的方式来改变第一和第二PMU 14和15的功 能。参照图2，在该替换配置中，驱动器19是三态的，开关29a同电路 路径35相连接，开关29b同电流路径36相连接。开关29c同电路路径 31相连接以将电路路径50同第一 PMU14断开。开关44c同电路路径 54 (DUT检测线路)相连接，开关44b被连接以将其中的电压施加到驱 动器40的输入端52。因此，驱动器40的输入端52接收来自DUT 11 的电压，驱动器40根据该电压补偿沿着电路路径55的电压降。代替利用第二 PMU15作为检测路径，第三PMU16和/或第四 PMU17可以作为检测路径。可以用如上所述和第二 PMU15 —样的方 法来配置第三PMU16和第四PMU17。上述的实施方式描述了仅利用硬件实现的PMU。在其他实施方式 中，每个PMU的至少一部分可以利用软件来实现。例如，驱动器19 和40可以受基于软件的控制过程的控制。在该实例中，软件可被用于 调节输出到DUTll的电压。也就是说，软件可以接收检测电压，并根 据该接收的检测电压控制由第一 PMU14输出到电路路径21的电压。 因此，如果在DUTll要求40V，并且检测电压指示80mV的电压降， 那么软件可以控制第一 PMU 14增加电压输出到40V加80mV以补偿 通过电路路径21的电压降。图5是显示利用软件实现ATE以控制电压的加载和调节的处理80 的流程图。处理80从向器件施加(81)第一电压开始。这是通过加载 电压到DUTll的方式执行的。通过施加控制信号至电压电源，或者由 任何其他的机制可以加载电压。软件知晓电路路径21的阻抗，例如， 软件可以被编程为能预先知晓阻抗。处理80利用来自PMU 14的电流 反馈路径检测(82) PMU 14的电流输出。处理40调整(84)施加到 驱动器19的输入电压以补偿通过电路路径21的电压降。也就是说， 处理40根据驱动器19的电流输出和电路路径21的阻抗来确定电压降， 并因此调整驱动器的输入电压。在此描述的ATE不局限于利用如上所述的硬件和软件。ATE能够 以数字电子电路实现，或者以计算机硬件、固件、软件或者其组合实 现。 ATE的至少一部分可以经由计算机程序产品来实现，也就是在信息载体中(例如在机器可读存储器件中或者在传送信号中)具体表现 的计算机程序，用于由数据处理装置执行或者控制数据处理装置的工 作，所述数据处理装置例如是可编程处理机、计算机或者多个计算机。 计算机程序可以以任何形式的程序设计语言来撰写，包括编译或者解 释语言，并且其能够以任何形式来推广应用，包括作为独立程序或者 作为模块、组件、子程序或者适合在计算环境中使用的其他单元。计 算机程序可以被推广为在一个计算机上或者多个计算机上执行，所述 多个计算机可以位于一个地点的或者被分配在多个站点中并由通信网络互连。
与实现ATE有关的方法步骤可以由一个或多个可编程处理器执 行，所述一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序从而实 现ATE的功能。ATE的全部或者部分可以以特殊用途的逻辑电路实现， 例如，FPGA (现场可编程门阵列)和/或ASIC (专用集成电路)。举例来说，适合于执行计算机程序的处理器包括通用微处理器和 专用微处理器，以及任何种类的数字计算机的任意一个或多个处理器。 通常，处理器将接收来自只读存储器或者随机存取存储器或者这两者 的指令和数据。计算机元件包括用于执行指令的处理器和用于存储指 令和数据的一个或多个存储器件。
在如上所述的实施方式中，用于实现驱动器和缓冲器的放大器可 以具有一的增益，不过也可以使用其他增益。在此描述的不同实施方式的元素可以合并成在上文中没有特别阐 述的其他实施方式。在此没有特别描述的其他实施方式也在以下权利 要求的范围内。
权利要求
1. 一种用于测试器件的电路，包括 第一测量单元，其施加加载电压至器件；以及第二测量单元，其具有禁用的功能，第二测量单元包括接收来自 器件的检测电压的检测路径，所述检测路径通过第二测量单元连接至 第一测量单元；其中第一测量单元根据检测电压调整加载电压。
2. 根据权利要求l所述的电路，其中，该第一测量单元基本上和 第二测量单元相同，并且第二测量单元被禁用的功能包括施加加载电 压至器件的能力。
3. 根据权利要求2所述的电路，其中，该第二测量单元包括驱动 器，所述驱动器是三态的以禁用功能。
4. 根据权利要求l所述的电路，其中，该检测路径包括在其上基 本上不发生电压降的高阻抗路径。
5. 根据权利要求l所述的电路，其中，该第一测量单元包括 驱动器，其提供加载电压；以及输出路径，通过所述输出路径将加载电压施加至器件，该输出路 径具有产生电压降的阻抗；其中该第一测量单元调整加载电压以基本上补偿所述电压降。
6. 根据权利要求5所述的电路，其中，该第一测量单元的输出路 径与第二测量单元的检测路径相对应。
7. 根据权利要求1所述的电路，其中，该第一测量单元包括 驱动器，其提供加载电压；以及 反馈路径，其检测在驱动器和器件之间的电压降。
8. 根据权利要求l所述的电路，其中，该检测路径包括通过第二 测量单元的电路路径。
9. 一种测试器件的方法，包括 施加第一电压至器件；检测在器件处的第二电压，第二电压对应于在第一电压和作为施 加第一电压至器件的结果所经历的电压降之间的差值；以及 根据第二电压调整第一电压；其中利用设计上基本相同的第一器件和第二器件来执行施加和检
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，该第一器件和第二器件 分别包括第一和第二参数测量单元。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中，该检测第二电压的步骤 包括将第二参数测量单元配置成作为用于检测第二电压的检测路径。
12. 根据权利要求ll所述的方法，其中，该第二参数测量单元是 通过控制第二参数测量单元中的电路来影响在电路路径之间的连接的 方式配置的。
13. 根据权利要求9所述的方法，其中，该第二电压包括器件管 脚处的电压。
14. 一种供被测器件使用的自动测试设备，所述自动测试设备包括多个参数测量单元，用于调节施加到被测器件的电压，所述多个参数测量单元包括 第一参数测量单元，其被配置成加载电压至被测器件；以及 第二参数测量单元，其被配置成提供用于第一参数测量单元的检测路径，该第二参数测量单元具有与第一参数测量单元基本上相同的结构。
15. 根据权利要求14所述的自动测试设备，其中，所述多个参数测量单元还包括第三参数测量单元，其被配置成加载电压至被测器件；以及第四参数测量单元，其被配置成提供用于第三参数测量单元的检 测路径，该第四参数测量单元具有与第三参数测量单元、第二参数测 量单元和第一参数测量单元基本上相同的结构。
16. 根据权利要求14所述的自动测试设备，其中，该第一和第二 参数测量单元是仅以硬件实现的。
17. 根据权利要求14所述的自动测试设备，其中，该第一和第二 参数测量单元是利用硬件和软件的组合实现的。 —
18. 根据权利要求14所述的自动测试设备，其中，该第二参数测 量单元是三态的，以禁用加载电压至被测器件的功能。
19. 根据权利要求14所述的自动测试设备，其中，该检测路径分 接被测器件的检测电压，所述检测电压是从检测路径施加到第一参数 测量单元的。
20. 根据权利要求14所述的自动测试设备，其中，该第一参数测 量单元包括驱动器，检测电压被施加到驱动器，驱动器根据检测电压 调节到被测器件的电压。
全文摘要
用于测试器件的电路包括向器件施加加载电压的第一测量单元和具有禁用的功能的第二测量单元。第二测量单元包括从器件接收检测电压的检测路径，其中所述检测路径通过第二测量单元与第一测量单元相连接。第一测量单元根据检测电压调整加载电压。
文档编号G01R31/28GK101124486SQ200580043098
公开日2008年2月13日 申请日期2005年12月16日 优先权日2004年12月17日
发明者欧内斯特·P·沃克, 罗纳德·A·萨特斯奇夫 申请人:泰拉丁公司