专利名称：通用集成电路编程及测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种集成电路电性能的测试装置。
IC测试仪与编程器主要适用各种逻辑器件、可编程器及存贮器等的测试与编程。
《一种智能数字集成电路测试仪》(史燕，范俊波。电测与仪表，1990.217～18)介绍了一种采用单片微型计算机的智能数字集成电路测试仪的系统硬件结构及软件设计，由MCS－51系列的8位单片机8031、程序存储器、显示电路、键盘及测试插座等组成。其监控程序、处理程序及数据库都固化在8K×8的EPROM(2764)中，少量的数据交换在8031片内进行。
《一种简易大容量DRAM测试仪的实现》(徐秀兰。计算机研究与发展，1990，562～66)介绍了一种简易大容量DRAM测试系统的实现方法，它为以TP－801单板机为主机组成的双机系统，包括专用测试从处理机、两处理机的共享存储器。
CN2080678U号专利申请公开了一种简易数字集成电路测试器，包括一组电平检测和电平输入电路、脉冲测试器电路、脉冲发生器电路、电源电路和操作显示面板以及一套附件。在操作面板上有两排显示灯、两排电平开关、两排集成电路脚测试孔、至少一个集成电路插座、两个电阻分压器和一组七段数码显示组件等。
CN2062852U号专利申请公开了另一种通用集成电路测试仪，采用运算放大器组成运算判断和阈值调节电路。
已有的通用集成电路测试仪与编程器主要是适用于各种逻辑器件、可编程器和存贮器等的测试与编程，它们是作为高档电子辅助工具而出现在重点实验室和研究院，其价格昂贵，一般工程人员望尘莫及，而且其结构大多比较封装，功能比较专一，对新出现的众多新型器件，无论是编程还是测试都是极为困难的，这是由其硬件结构所决定的。
然而高档微型机的广泛应用给上述问题带来生机，现有的逻辑分析仪、在线测试仪、在线仿真器、图象处理器等现代仪器就是大多在通用高档微机基础上，通过增加结构化模块来完成特定功能的。
本实用新型的目的在于提供一种能对通用集成电路芯片进行查寻、测试，又能对存贮器、单片机、可编程逻辑器件进行编程／校验，具有结构紧凑、功能强、性能价格比高等特点的通用集成电路编程及测试仪。
实现上述目的的设计方法有两种，其一是根据不同的器件类型设计相应的硬件与软件。这种方法设计简单，技术上易于实现，但随着器件类型增多，硬件设计也随之变化，总投资较大，一般的用户难以接受。其二是硬件环境为通用型而根据不同的器件类型设计相应的软件。这种方法的硬件、软件设计都很复杂，但功能较全，通用性较强。本实用新型采用上述第2种技术方案，考虑到测试与编程的器件管脚绝大多数都不会超过40脚，故选用了编程／测试功能合二为一的40脚插座。
本实用新型包括系统总线适配电路、CPU控制电路、编程电压与编程脉冲产生电路、测试输入电路、编程／测试输出驱动与保护电路以及测试插座。
系统总线适配电路选用八总线传送接收器收发、驱动数据总线；三态输出的八缓冲器和线驱动器接地址总线和控制总线；其地址译码采用三选八译码器；I／O地址为280H～29FH。
选用单片机作为CPU，微机的地址总线接74LS138译码器，译码器的片选信号输出端接CPU及输入输出接口芯片；微机的控制总线经74LS245的控制信号输出端接CPU及输入输出接口芯片；微机的数据总线经74LS244接CPU的数据线，同时经可编程管理接仪器内部总线，CPU数据输出端接编程／测试输出电路，再经保护电路接测试插座上的被编程／测试芯片。
测试输入电路的输入端与测试插座上的被编程／测试芯片连接，测试输入电路的输出经内部总线接CPU。
编程电压与编程脉冲产生电路接CPU可编程控制端，而其输出接测试插座上的被编程／测试芯片。
CPU控制电路要完成CPU与待测芯片间的输入／输出操作，获得实测真值表；要自动切换不同引脚数目、电源处于对角位置及电源处于中间位置的芯片的电源输入端；各类器件编程方式、编程电压的写入等功能。
由于系统的测试／编程的芯片范围较广，对编程电压／脉冲的要求较高，CPU控制3个8位D／A转换器(例如DAC08)，编程电压及其加载是可控制的。
编程／测试输出驱动、保护电路实现对被编程／测试器件的数据写入，并行可编程接口芯片的功能组态由系统软件经过编程确定之后，通过4组×8位端口输出。
以下对本实用新型的测试原理、可编程逻辑器件的编程／检验以及EPROM编程原理作一说明。
1、测试原理每一个数字集成电路都有其标准的真值表，对一个待测电路进行测试，得到一个实测的真值表。两个真值表的任何不一致都意味着被测电路至少某一部分被损坏。
对TTL和CMOS数字集成电路的检测可以看作是一个使用组合逻辑或时序逻辑的多输入／多输出的数字系统。被测器件的引脚结构是事先知道的，例如，74LS08为4个2输入“与门”电路，这样就有4组，每组4个状态的真值表才能确定其好坏。进一步可把这个集成电路看成是一个具有8个输入和4个输出的较大组合电路，对应于输入的256种不同的组合，相应的输出就有256种状态。我们通过系统CPU把256个不同的8位输入组合逐次加到74LS08引脚上，然后读回其相应的256个4位输出状态，存贮在内存中。标准的真值表存贮在磁盘的数据中。读入相应的标准真值表，与实测真值表比较，用以确定被测器件的好坏。
对时序电路测试也如此，例如74LS74双D触发器，因它是时钟上升沿触发，在时钟输入状态由0变成1时，其它输入引脚的输入状态应保持不变。
同理，RAM可通过写入与读出的对比完成检测。
2、可编程逻辑器件的编程／检验可编程逻辑器件(PLD)是80年代蓬勃发展起来的专用集成电路，它含有以标准方式连接的逻辑门阵列，PLD生产厂家提供通用的PLD器件，用户根据实际应用的要求，烧断器件内的某些熔丝，从而产生特定的功能。
PLD器件的应用为硬件电路的设计带来根本性的变革，它使逻辑电路的设计与修改更加灵活，实现起来更加方便，用户可以用很少的器件完成很强的功能，并由于简化了硬件电路，降低了成本，提高了可靠性和保密性。本仪器可由用户自己完成PAL／FPL／GAL／PEEL／EPLD的编程工作，不必依赖于器件生产厂家，因而缩短了开发周期，加强了产品的市场竞争能力。
PLD器件编程的实质，是向PLD器件提供一组符合用户指定功能的JEDEC文件数码，而要把这些数码放入芯片之中，就必须给出一系列适当的脉冲，而这些在定时和幅度上都适当的脉冲，正是由编程器根据JEDEC数据给出的。即一个芯片的编程过程就是把JEDEC熔丝的文件的数码“卸载”到芯片中的过程。编程数码可从预先编程好的芯片读入，或根据期望实现的功能自行设计阵列编程，本仪器可将该文件转换为JEDEC熔丝文件格式。
编程的最后，编程器将对被编程芯片所有的存贮单元进行检验，以保证有关的存贮单元的正确编程。还可根据需要为保密熔丝编程。
3、EPROM编程原理由于EPROM器件的地址信号与数据信号是分脚传输的，其编程比单片机的在片EPROM要简单，速度也快。编程地址与编程数据加至器件的相应脚上，在编程电压作用下，由控制逻辑将数据烧结固化。由于器件制造商和生产工艺不相同，其编程电压(12.5～25伏)与烧录时间要求会有较大区别，系统对不同工艺，不同厂家的器件都有与之相应的编程电压与烧录时间。
由于单片机的数据线与地址线共用，单片机的在片EPROM编程时编程地址与编程数据要分时写入。
本实用新型能测试查寻常用的TTL电路、CMOS电路及动态存贮器；能对不同系列单片机(MCS－48、MCS－51、Z8等)的在片EPROM编程／校验；对不同容量(2K－128K×8Bit)、不同工艺(EPROM、E2PROM、BPROM)的ROM编程／校验；对众多新型可编程逻辑器件PAL／FPL／GAL／PEEL／EPLD进行编程／校验。它将具有单一功能的编程器、测试仪合四为一，其硬件环境为通用型，采用大规模集成电路设计，单片微处理器作CPU，使其智能化，仅需修改软件，就能实现仪器升级成为可能，将常用的编程器和测试仪发展到一个新水平。同时它具有体积小、功能强、操作方便、性能价格比高等特点，它采用CRT显示，功能选择为菜单式，实现了人机对话。
图1为本实用新型原理框图。
图2为本实用新型的译码电路和总线驱动电路。
图3为本实用新型的编程电压和编程脉冲产生电路。
图4为本实用新型的测试输入电路及编程／测试输出驱动、保护电路。
以下提供的实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型包括系统总线适配电路(1～4)、CPU控制电路(5，6)、编程电压与编程脉冲产生电路(7)、编程／测试输出驱动与保护电路(8)、测试输入电路(9)和40脚锁紧插座(U21)。系统总线适配电路选用八总线传送接收器(U374LS244，参见图2)收发、驱动数据总线(3)；三态输出的八缓冲器和线驱动器(U474LS245)驱动地址总线(2)和控制总线(4)；三选八译码器(U174LS138)提供仪器的地址译码，I／O地址为280H～29FH。
选用单片机8748作为CPU(U6)，微机的地址总线经U1(74LS138)译码器译码提供片选信号至CPU及输入输出接口芯片；微机的控制总线经U4(74LS245)提供控制信号给CPU及输入输出芯片(6821，8255)；微机的数据总线经U3(74LS244)送至CPU的数据线，同时经可编程管理U5(8255)提供仪器内部总线(6)，供CPU输出数据至编程／测试输出电路U14、U15(8255)上，再经保护电路U16～U20(2987)送至40脚锁紧插座(U21)上的被编程／测试芯片。内部总线还接收被测芯片经外设接口适配器U11～U13(MC6821×3)组成的测试输入电路，送至CPU处理(参见图4)。
参见图3，由于系统的测试／编程的芯片范围较广，对编程电压／脉冲的要求较高，编程电压与编程脉冲产生电路由3个8位D／A转换器U8～U10(DACO8×3)和U22～U24(LM317×3)等组成，受CPU控制，输出电压为＋5～＋25V，最小步进电压为26mV，输出电流最大为200mA，编程电压及其加载是可控制的。
本实用新型的结构十分紧凑，外型尺寸设计为210×112×36(mm3)，操作、携带方便，电路板采用计算机CAD布线、光绘，布线合理，密度大，可靠性高。
其软件设计采用菜单式，层次分明，操作简单，许多功能是直接从DOS系统引用的。主控程序在主机环境下运行，主要执行DOS功能，屏幕、键盘控制，内存管理等。而实际编程／测试是由本实用新型内的微控制器完成的，其结果由微控制器传送给主控程序。系统软件还可提供世界各国(地区)制造厂商数据库，IC性能数据库。
本实用新型的编程过程是将被编程芯片的型号送入微机，由微机软盘中的数据库查出该型号芯片编程所需的编程电压、编程时间，本实用新型的CPU根据规定的工作方式控制编程电压与编程脉冲产生器为被编程芯片提供编程电压。编程数据送入微机后由PC总线传送给CPU，再经过编程输出电路写入被编程芯片。
本实用新型的测试过程是由CPU通过测试输出电路将不同组合的测试电压、脉冲加载于被测芯片，并将不同排列的电源由电压产生器提供给被测芯片。然后CPU经测试输入电路读取被测芯片的管脚输出信号，形成测试真值表。将实测表通过PC总线与微机软盘上的各种芯片真值表相比较，即可查出被测芯片的型号，判断被测芯片的好坏。
权利要求1.一种通用集成电路编程及测试仪，包括单片机及控制电路、测试插座等，其特征在于还包括系统总线适配电路、测试输入电路、编程/测试输出驱动与保护电路、编程电压与编程脉冲产生电路；系统总线适配电路选用八总线传送接收器并接数据总线，三态输出的入缓冲器和线驱动器接地址总线和控制总线，其地址译码采用三选八译码器，I/O地址为280H～29FH；单片机作CPU，微机的地址总线接74LS138译码器，译码器的片选信号输出端接CPU及输入输出接口芯片，微机的控制总线经74LS245的控制信号输出端接CPU及输入输出接口芯片，微机的数据总线经74LS244接CPU的数据线，同时经可编程管理接仪器内部总线，CPU数据输出端接编程/测试输出电路，再经保护电路接测试插座上的被编程/测试芯片；测试输入电路的输入端与测试插座上的被编程/测试芯片连接，测试输入电路的输出经内部总线接CPU；编程电压与编程脉冲产生电路接CPU可编程控制端，其输出接测试插座上的被编程/测试芯片。
2.如权利要求1所述的通用集成电路编程及测试仪，其特征在于单片机8748作为CPU。
3.如权利要求1所述的通用集成电路编程及测试仪，其特征在于测试插座为40脚锁紧插座。
专利摘要属一种通用IC编程及测试仪，包括系统总线适配电路、CPU控制电路、编程电压与编程脉冲产生电路、测试输入电路、编程/测试输出驱动与保护电路及40脚锁紧插座，单片机作为CPU，被编程/测试器件的输出信号经测试输入电路送CPU识别，编程/测试输出驱动保护电路实现对被编程/测试器件的数据写入。能对数千种通用IC芯片进行查寻、测试，又能对千余种存贮器、单片机、可编程逻辑器件进行编程/检验。功能强，性能价格比高。
文档编号G01R31/00GK2169161SQ9321781
公开日1994年6月15日 申请日期1993年7月3日 优先权日1993年7月3日
发明者柳旭, 彭胜祥 申请人:厦门大学