一种浮动的多通道电压电流源表的制作方法

本实用新型属于集成电路测试领域。具体涉及一种浮动的多通道电压电流源表。

背景技术：

在集成电路测试中常见的电压电流源表为共地系统板卡，也就是以测试机的地线为参考点。当如果要求输出电压或者电流信号较大时，需要多路电源进行叠加，或者要求对被测器件的参数进行差分测量。这就需要电压电流源表本身具有浮动的能力。目前，主要的隔离方式有DC-DC开关电源和模拟隔离放大器等形式，但其具有负载响应差、输出纹波大等缺点。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种浮动的多通道电压电流源表，解决在集成电路测试中浮动源表的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种浮动的多通道电压电流源表，包括多通道电压电流源表板卡，在板卡上设置有多路电压电流源表控制环路，每一路电压电流源表控制环路的输入与通讯总线连接交换数据，电压电流源表控制环路的输出通过继电器开关输出，电压电流源表控制环路的输出包括两路高电位信号分别是ForceH和SenceH、两路低电位信号分别是ForceL和SenceL、一路保护线Guard；其中，所述电压电流源表控制环路通过串并转换电路与通讯总线连接交换数据，在所述电压电流源表控制环路与串并转换电路之间设置有数字隔离电路将电压电流源表控制环路的参考地与通讯总线参考地隔离，在板卡上设置有电源隔离电路，电源隔离电路的输入连接电源总线，电源隔离电路的输出为电压电流源表控制环路提供多路直流电源和电压电流源表控制环路的参考地。

方案进一步是：所述电源隔离电路是通过变压器将电源总线交流电源变为多路直流电源，经稳压后为电压电流源表控制环路提供多路直流电源。

方案进一步是：所述电压电流源表控制环路包括逻辑控制电路和电压电流源模拟电路，逻辑控制电路和电压电流源模拟电路通过数模/模数转换电路相互连接，逻辑控制电路与数字隔离电路连接与通讯总线交换数据，电压电流源模拟电路与继电器连接，其中：逻辑控制电路用于将通信信号进行功能译码，产生后级数模转换电路和模数转换电路的控制信号；所述电压电流源模拟环路用于电压电流源表功能的实现。

方案进一步是：所述电压电流源表控制环路的输出通过至少两组继电器开关输出，通过控制信号的选择来实现选定其中一组继电器受控，实现乒乓切换的功能。

方案进一步是：所述电压电流源表控制环路包括有一个跟随器电路，跟随器电路的输入连接SenceH高电位信号线，跟随器电路的输出是保护线Guard。

实用新型的有益效果是：实现了电压电流源表的电源完全浮动，负载响应快、输出纹波小。

下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。

附图说明

图1是本实用新型多通道表的原理框图；

图2是本实用新型电压电流源表控制环路的输出逻辑框图。

具体实施方式

一种浮动的多通道电压电流源表，包括多通道电压电流源表板卡1，如图1和图2所示，在板卡上设置有多路电压电流源表控制环路2，每一路电压电流源表控制环路的输入与通讯总线3连接交换数据，电压电流源表控制环路的输出的5路信号线通过继电器开关4输出，电压电流源表控制环路的输出包括两路高电位信号分别是ForceH和SenceH、两路低电位信号分别是ForceL和SenceL、一路保护线Guard；前面四个是为了保证Kelvin输出，Guard线的主要作用是减小PCB板材带来的漏电，由SenseH经过Buffer驱动得到。其中，所述电压电流源表控制环路通过串并转换电路5与通讯总线连接交换数据，在所述电压电流源表控制环路与串并转换电路之间设置有数字隔离电路6将电压电流源表控制环路的参考地7与通讯总线参考地8隔离，在板卡上设置有电源隔离电路9，电源隔离电路的输入连接电源总线10，电源隔离电路的输出为电压电流源表控制环路提供多路直流电源和电压电流源表控制环路的参考地。

实施例中：所述电源隔离电路是通过变压器将电源总线交流电源变为多路直流电源，经稳压后为电压电流源表控制环路提供多路直流电源。

实施例中：所述电压电流源表控制环路包括逻辑控制电路201和电压电流源模拟电路202，逻辑控制电路和电压电流源模拟电路通过数模/模数转换电路203相互连接，逻辑控制电路与数字隔离电路连接与通讯总线交换数据，电压电流源模拟电路与继电器连接，其中：逻辑控制电路用于将通信信号进行功能译码，产生后级数模转换电路和模数转换电路的控制信号；所述电压电流源模拟环路用于电压电流源表功能的实现。

其中：所述电压电流源表控制环路的输出通过至少两组继电器开关输出，通过控制信号的选择来实现选定其中一组继电器受控，实现乒乓切换的功能。

实施例中：如图2所示，所述电压电流源表控制环路包括有一个跟随器电路11，跟随器电路是由运算放大器和电阻组成，跟随器电路的输入连接SenceH高电位信号线，跟随器电路的输出是保护线Guard。每个通道包括5根信号，分别是ForceH、SenseH、ForceL、SenseL和Guard。ForceH、SenseH、ForceL、SenseL是常规的开尔文连接方式。Guard线由SenseH经过跟随器电压驱动得到。Guard和SenseH电位一致，下游用户在PCB上布线，用Guard将SenseH和ForceH包围，减小了PCB板材上的漏电流，提高了小电流输出和测量的精度。

本实施例中：逻辑控制电路适用于将通信信号进行功能译码，产生后级数模转换电路和模数转换电路的控制信号；所述电压电流源模拟环路和输出开关部分相连，电压电流源模拟环路适用于电压电流源表功能的实现；所述输出开关部分与用户板卡相连，输出开关部分适用于控制输出信号的通断；所述模数转换电路与逻辑控制电路相连，模数转换电路适用于将模拟信号进行采样，返回给逻辑控制电路，逻辑控制电路将数据通过数字隔离电路转换传输到通讯总线上；所述AC-DC电路与总线电源信号连接，AC-DC电路适用于将电源总线的交流电源变压得到所需的不同规格的直流电源。本实用新型提供的浮动的电压电流源表方案，包括数字隔离电路、逻辑控制电路、数模转换电路、环路控制电路、功放放大电路、信号调理电路、模数转换电路、AC-AC隔离变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。数字隔离电路实现了数字通信部分的隔离，AC-AC隔离变压器部分电路实现了板卡电源部分的隔离，给其他部分电路供电，两者一起实现了整块板卡的浮动。

作为具体实施例，所述串并转换电路，包括数字驱动信号和主控芯片，单向的通信信号经过74LCX541连到主控芯片FPGA上，双向的通信信号经过74LCX245连到主控芯片FPGA上。FPGA内部设计串并转换模块，负责将并行总线传输过来的信号转换为串行数据，也将下一级的串行数据转换成并行放在总线上。

作为具体实施例，所述数字隔离电路，包括数字隔离芯片及外围电路，使用的数字隔离芯片型号为ISO7241。总线的通讯信号本身是参考测试机的地平面。通讯信号进入板内传输后，经过数字隔离电路后实现了通讯信号和地平面的隔离。通过每个通道使用独立的数字隔离电路，可以实现各个通道之间的隔离。一块板卡上可以有多个数字隔离电路，这取决于需要隔离的通道数量。为了避免不同的隔离电路本身有延时，一个通道的通讯信号应该使用一个数字隔离电路完成隔离。

作为具体实施例，所述AC-DC电路，有两种实现方式：一是通过AC-AC变压得到不同幅值的电源信号，源边输入一组交流电源信号和副边输出多组交流电源信号，根据电压值换算出源边和副边的匝数比。使用磁罐式变压器的形式，在骨架上绕制绝缘漆包线绕制变压器，根据载流能力选择对应规格的漆包线。再经过整流滤波减小纹波，最后通过线性稳压电压得到各路电源；二是通过AC-DC转换得到一个DC电源信号，再通过不同规格的线性稳压电源稳压输出多路不同幅值的电源信号。为硬件其他线路提供与设备地线隔离的电源。

作为具体实施例，所述逻辑控制电路，包括现场可编程逻辑控制门阵列及外围电路，设计功能模块，将并线总线的数据转换为串行数据向下级发送，同时也将下级送上来的串行数据转换为并行数据发回到并线总线上。

作为具体实施例，每个通道有两组继电器，通过控制信号的选择来实现选定其中一组继电器受控，实现乒乓切换的功能。其中继电器的供电电源由板内经过变压隔离后电源提供，降低了对继电器隔离电压的要求。