一种手持设备的coms集成电路故障检测设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种手持设备的COMS集成电路故障检测设备，包括被测电路、参考电路、使能电路、镜像电路、差分放大电路、图腾柱电路、反相电路，所述的被测电路产生待测CMOS静态漏电流；所述的参考电路产生参考电流信号，该电路与镜像电路相连；所述的差分放大电路接收被测静态漏电流与比较电流产生放大信号，该放大信号经过图腾柱电路以及反相电路与微处理器的I/O口相连，微处理器通过检测该放大输出信号就可以确定待测CMOS电路的工作特性。该故障检测设备结构简单、成本低廉，可以有效检测CMOS电路中的静态电流，大幅度提高CMOS集成电路的筛选效率，提高集成电路的可靠性。
【专利说明】一种手持设备的COMS集成电路故障检测设备
【技术领域】
[0001]本发明属于电力电子检测应用【技术领域】，尤其涉及一种手持设备的COMS集成电路故障检测设备，该故障检测电可有效检测CMOS电路中的静态电流，大幅度提闻CMOS集成电路的筛选效率，提高集成电路的可靠性。
【背景技术】
[0002]CMOS集成电路具有功耗低、抗干扰性能好、电源电压范围宽等优点，因而在计算机、通信、航空航天、遥测遥控及工业自动化控制等各个领域里获得越来越广泛的应用。由于CMOS电路在结构上具有互补对称的特点，当电路发生故障时也有其特殊性，有时用经典的逻辑方法难以检测。掌握正确而有效的检测方法，特别实在没有COMS电路专用检测设备的情况下，对于缩短采用CMOS器件的新产品的开发周期，提高科研工作的效率，确保各种设备的正常运行具有十分重要的意义。利用CMOS电路正常时静态耗电小。而电路发生故障时耗电迅速增大的特点，以耗电测量法来检测CMOS电路的故障可达到事半功倍的效果。
[0003]测试CMOS电路的方法有很多种，测试逻辑故障的一般方法是采用逻辑响应测试，即通常所说的功能测试。功能测试可诊断出逻辑错误，但不能检查出晶体管常开故障、晶体管常闭故障、晶体管栅氧化层短路，互连桥短路等物理缺陷引发的故障，这些缺陷并不会立即影响电路的逻辑功能，通常要在器件工作一段时间后才会影响其逻辑功能。功能测试是基于逻辑电平的故障检测，通过测量原始输出的电压来确定逻辑电平，因此功能测试实际上是电压测试。电压测试对于检测固定型故障，特别是双极型工艺中的固定型故障是有效的，但对于检测CMOS工艺中的其他类型故障则显得有些不足，而这些故障类型在CMOS电路测试中却是常见的。对于较大规模电路，电压测试测试集的生成相当复杂且较长，需要大量的实验数据样本。
[0004]在CMOS电路中，由于MOS管短路、断路等造成的某些故事，难以用逻辑测试法来检测，而采用漏电测量法可对这些故障进行有效的测试。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种手持设备的COMS集成电路故障检测设备，本发明的故障检测电路通过测试静态电流I_DDQ可检测出电路中的物理缺陷所引发的故障，同时也可以检测出那些尚未引起逻辑错误，通过观察测试电路输出的电压的数值可知被测电路是否有物理缺陷。
[0006]为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案:
一种手持设备的COMS集成电路故障检测设备，包括被测电路、参考电路、使能电路、镜像电路、差分放大电路、图腾柱电路、反相电路；所述的被测电路与电源+V、差分放大电路、镜像电路和使能电路相连，所述的参考电路与电源+V和镜像电路相连，所述的使能电路连接在被测电路与地之间，所述的镜像电路与参考电路、被测电路以及差分放大电路相连，所述的差分放大电路与被测电路、镜像电路和图腾柱电路相连，所述的反相电路连接在图腾柱电路与微处理器I/o端口之间；所述的被测电路由P沟道的场效应管或者N沟道的场效应管组成，该电路用于产生被测静态漏电流信号I_DDQ，并将该信号作为输入信号输送到镜像电路和差分放大电路；所述的参考电路由标准场效应管组成，该电路用于产生参考电流信号I_REF，并将该信号作为输入信号输送到镜像电路；所述的镜像电路由基本镜像电流源或由放大器构成的镜像电流源组成，通过对内部电阻的匹配可以产生差分放大电路所需的比较电流信号；所述的差分放大电路由2个高精度电阻以及2个NPN型三极管组成；所述的图腾柱电路由NPN型三极管与PNP型三极管组成，所述的反相电路由N沟道增强型MOS管和P沟道增强型MOS管组成。
[0007]本发明的有益效果是:
电流I_DDQ是指当CMOS集成电路中的所有管子都处于静止状态时的电源总电流。对于中小规模集成电路，正常状态时无故障的电源总电流为微安数量级；当电路出现桥接或栅源短接等故障时，会在静态CMOS电路中形成一条从正电源到地的低阻通路，会导致电源总电流超过毫安数量级。所以静态电源电流I_DDQ测试原理是:无故障CMOS电路在静态条件下的漏电流非常小，而故障条件下漏电流变得非常大，可以设定一个阈值作为电路有无故障的判据。
[0008]测试设备工作于两种模式:正常工作模式和测试模式。电路使能端E作为管子TO的输入，用来控制测试电路与被测电路的连接和断开，即测试电路的工作模式。
[0009]当使能电路工作时，测试设备工作于测试模式，被测电路的输入检测信号I_DDQ输送到镜像电路与差分放大电路，参考电路由标准的场效应管电路产生准确的参考电流，该参考电流作为判断被测电路的标准值输送到镜像电路中，镜像电流源电路可以由基本镜像电流源构成，也可以由放大器构成的镜像电流源组成，通过匹配内部电阻可以由静态电源电流I_DDQ和参考电流信号I_REF产生准确的比较电流信号，该比较电流信号可以综合表征出被测电路的健康状态，通过差分放大电路将比较电流信号与静态电源电流I_DDQ的差值进行放大输出，输出放大信号经过图腾柱电路，将匹配电压以及提高I/O的驱动能力，处理之后的信号经过反相电路输出到微处理器的I/O 口，反相电路的作用将输出的电压信号改变方向，与实际的控制逻辑一致，即输出高电平时说明被测的CMOS电路属于正常，输出低电平时说明被测的CMOS电路存在问题。
[0010]当使能电路不工作时，测试设备工作于非工作模式，被测电路的输入检测信号1_DDQ经过使能电路直接接地，被测信号不经过检测电路，因为测试电路加在被测电路与地之间，所以会导致被测电路的性能有所下降。为了消除这种影响，另外加上使能控制端。在正常工作模式情况下，使能端接地，测试电路与被测电路分离，测试电路对被测电路无任何影响。
[0011]该故障检测电路结构简单、成本低廉，可以有效检测CMOS电路中的静态电流，大幅度提闻CMOS集成电路的筛选效率，提闻集成电路的可罪性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的解释说明。
[0013]图1是CMOS集成电路故障检测设备系统框图；
图2是CMOS集成电路故障检测设备的一种实例电路图。[0014]图1中，I_DDQ是被测CMOS电路的静态漏电流，I_REF是电路参考电流。
[0015]图2中，Ql、Q2是P沟道增强型MOS管，Q3是N沟道增强型MOS管，Tl、T3和T4是NPN型三极管，Τ2和Τ5是PNP型三极管，C1~C3是电容，R1~R8是电阻。
【具体实施方式】
[0016]如图1是CMOS集成电路故障检测设备系统框图，该手持设备的COMS集成电路故障检测设备，包括被测电路、参考电路、使能电路、镜像电路、差分放大电路、图腾柱电路、反相电路；所述的被测电路与电源+V、差分放大电路、镜像电路和使能电路相连，所述的参考电路与电源+V和镜像电路相连，所述的使能电路连接在被测电路与地之间，所述的镜像电路与参考电路、被测电路以及差分放大电路相连，所述的差分放大电路与被测电路、镜像电路和图腾柱电路相连，所述的反相电路连接在图腾柱电路与微处理器I/o端口之间；所述的被测电路由P沟道的场效应管或者N沟道的场效应管组成，该电路用于产生被测静态漏电流信号I_DDQ，并将该信号作为输入信号输送到镜像电路和差分放大电路；所述的参考电路由标准场效应管组成，该电路用于产生参考电流信号I_REF，并将该信号作为输入信号输送到镜像电路；所述的镜像电路由基本镜像电流源或由放大器构成的镜像电流源组成，通过对内部电阻的匹配可以产生差分放大电路所需的比较电流信号；所述的差分放大电路由2个高精度电阻以及2个NPN型三极管组成；所述的图腾柱电路由NPN型三极管与PNP型三极管组成，所述的反相电路由N沟道增强型MOS管和P沟道增强型MOS管组成。
[0017]通过匹配内部电阻可以由静态电源电流I_DDQ和参考电流信号I_REF产生准确的比较电流信号，该比较电流信号可以综合表征出被测电路的健康状态，通过差分放大电路将比较电流信号与静态电源电流I_DDQ的差值进行放大输出，输出放大信号经过图腾柱电路，将匹配电压以及提高I/O的驱动能力，处理之后的信号经过反相电路输出到微处理器的I/O 口，反相电路的作用将输出的电压信号改变方向，与实际的控制逻辑一致，即输出高电平时说明被测的CMOS电路属于正常，集成电路不存在缺陷；输出低电平时说明被测的CMOS电路存在问题。
[0018]图2为CMOS集成电路故障检测设备的一种实例电路图，由P沟道增强型MOS管Ql和电阻Rl组成的使能电路可以确保电路工作在测试状态下，由PNP型三极管T2和NPN型三极管Tl以及电阻R4、R3组成的基本镜像电路，该镜像电路用来产生一个标准比较电流，由PNP型三极管T2和NPN型三极管T3以及电阻R4、R5组成的电流差分放大电路，该差分放大电路计算出参考电流与被测电路静态漏电流的差，由PNP型三极管T5和NPN型三极管T4，、电阻R7和R6以及电容C3组成的图腾柱电路，可以匹配电压以及提高1/0的驱动能力，处理之后的信号经过由电容C2和场效应管Q3和Q2组成的反相电路输出到微处理器的1/0口，反相电路的作用将输出的电压信号改变方向，与实际的控制逻辑一致，即输出高电平时说明被测的CMOS电路属于正常，输出低电平时说明被测的CMOS电路存在问题。为了提高检测系统的精度，电阻R4与R5的数值应该一致，取值范围5k~10ΚΩ，滤波保护电容C2的数值应为220uF，电阻R3、R6和R7的数值建议取10K欧姆，电阻R8取值为100K欧姆。
[0019]除了上述以外本发明所属【技术领域】的普通技术人员也都能理解到，在此说明和图示的具体实施例都可以进一步变动结合。例如，可以将由2个三极管组成的基本镜像电流源换为其它类型的如由I个放大器构成的镜像电流源。[0020]虽然本发明是就其较佳实施例予以示图说明的，但是熟悉本技术的人都可理解至IJ，在所述权利要求书中所限定的本发明的精神和范围内，还可对本发明作出种种改动和变动。
【权利要求】
1.一种手持设备的COMS集成电路故障检测设备，其特征在于，包括被测电路、参考电路、使能电路、镜像电路、差分放大电路、图腾柱电路、反相电路；所述的被测电路与电源+V、差分放大电路、镜像电路和使能电路相连，所述的参考电路与电源+V和镜像电路相连，所述的使能电路连接在被测电路与地之间，所述的镜像电路与参考电路、被测电路以及差分放大电路相连，所述的差分放大电路与被测电路、镜像电路和图腾柱电路相连，所述的反相电路连接在图腾柱电路与微处理器I/o端口之间。
2.如权利要求1所述的一种手持设备的COMS集成电路故障检测设备，其特征在于，所述的被测电路由P沟道的场效应管或者N沟道的场效应管组成，该电路用于产生被测CMOS的静态漏电流信号I_DDQ，并将该信号作为输入信号输送到镜像电路和差分放大电路。
3.如权利要求1所述的一种手持设备的COMS集成电路故障检测设备，其特征在于，所述的参考电路由标准场效应管组成，该电路用于产生参考电流信号I_REF，并将该信号作为输入信号输送到镜像电路。
4.如权利要求1所述的一种手持设备的COMS集成电路故障检测设备，其特征在于，所述的镜像电路由基本镜像电流源或由放大器构成的镜像电流源组成，通过对内部电阻的匹配可以产生差分放大电路所需的比较电流信号。
5.如权利要求1所述的一种手持设备的COMS集成电路故障检测设备，其特征在于，所述的差分放大电路由2个高精度电阻、I个NPN型三极管以及I个PNP型三极管组成。
6.如权利要求1所述的一种手持设备的COMS集成电路故障检测设备，其特征在于，所述的图腾柱电路由NPN型三极管与PNP型三极管组成，所述的反相电路由N沟道增强型MOS管和P沟道增强型MOS管组成。
【文档编号】G01R31/28GK103954901SQ201410145168
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月12日 优先权日:2014年4月12日
【发明者】徐云鹏 申请人:徐云鹏