专利名称：用于cmos图像传感器电性能的测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于传感器的测试系统，更具体地说，涉及一种用于 CMOS图像传感器电性能的测试系统。
背景技术：
目前，CMOS图像传感器的应用范围开始变得广泛，包括数码相机、摄 像头、可视电话、3G手机、视频会议、智能型保全系统、汽车倒车雷达、 玩具，以及工业、医疗等用途。在CMOS图像传感器量产的同时，对其进 行简单有效的测试成为了必需。
对于CMOS图像传感器来说，其测试主要分为电性能测试和图像性能 测试。电性能测试主要包括开路和/或短路测试，用于判断芯片内电路是否 损坏，动态工作电流测试，用于估计传感器的动态功耗；静态工作电流测试， 用于估计传感器的静态功耗等等。
在半导体IC测试服务里， 一般来说，采用的设备是自动测试设备，简 称测试台。将其与探针台连接，可用于晶圆测试，若与机械手连接，就可用 于成品测试。目前，有很多专业厂商生产这种自动测试设备，而且其通用性 非常强，即采用此种自动测试设备可以对各类集成电路的各种性能进行定量
或定性的测试。但是此种自动测试设备通常价格非常昂贵，对于只需要对一 种或一类集成电路进行测试的生产商来说，并不能完全应用此种自动测试设
备所提供的功能，使得投入产出比过低，尤其是对于CMOS图像传感器来 说，因为它不需要进行逻辑测试以及时序测试，所以采用自动测试设备使得 测试成本比较高。
发明内容
本发明针对现有技术的测试成本比较高的问题，提供了一种能够降低测
试成本的CMOS图像传感器电性能的测试系统。
本发明提供了一种用于CMOS图像传感器电性能的测试系统，其中， 所述的系统包括信号源、控制单元、检测单元和数据处理器信号源，与待 测传感器、控制单元和检测单元连接，用于向待测传感器提供输入信号并且 提供基准信号；检测单元，与待测传感器、信号源和控制单元连接，用于检 测待测传感器的输出信号并且向控制单元提供检测到的待测传感器的输出 信号；控制单元，与信号源、检测单元和待测传感器连接，用于调节信号源 的输出信号、启动和终止检测单元对待测传感器的测试以及将检测单元提供 的检测到的待测传感器的输出信号提供给数据处理器；以及数据处理器，与
控制单元连接，用于根据控制单元提供的检测到的待测传感器的tr出信号判
断待测传感器的电性能。
本发明的系统提供的是一种专门用于CMOS图像传感器电性能的测试 系统，其电路结构简单，仅为CMOS图像传感器的电性能测试提供专门化 的信号源和检测单元，能够完成电性能测试而又不提供不必要的单元，能够 在很大程度上节约测试成本。
图1是本发明的测试系统的框图2是本发明的信号源的框图3是本发明的检测单元的框图4是本发明的控制单元的框图5是本发明的包括开关网络的测试系统的框图6是本发明的开关网络的框图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明提供的用于CMOS图像传感器的电性能的测试系 统，包括信号源l、控制单元3、检测单元2和数据处理器4，其中信号源 1，与待测传感器100、控制单元3和检测单元2连接，用于向待测传感器 100提供输入信号并且提供基准信号；检测单元2，与待测传感器100、信号 源1和控制单元3连接，用于检测待测传感器100的输出信号并且向控制单 元3提供检测到的待测传感器100的输出信号；控制单元3，与信号源l、 检测单元2、待测传感器100和数据处理器4连接，用于调节信号源1的输 出信号、启动和终止检测单元2对待测传感器100的测试以及将检测单元2 提供的检测到的待测传感器100的输出信号提供给数据处理器4;以及数据 处理器4，与控制单元3连接，用于根据控制单元3提供的检测到的待测传 感器100的输出信号判断待测传感器100的电性能。
一般来说，领糧CMOS图像传感器所应用的信号源通常是光源，但在 本发明的测试系统中，仅仅针对于CMOS图像传感器的电性能进行测试， 并不对CMOS图像传感器的光电转换性能进行测试，那么可以采用本领域 公知的各种能够产生电压和电流信号的信号源，如通用信号发生器。如图2 所示，优选地，本发明提供的测试系统的信号源l包括数模转换器ll、电压 源13和/或电流源12，其中数模转换器11，与电压源13和/或电流源12 连接，用于与控制单元连接，将控制单元的控制信号转换为模拟信号；以及 电压源13和/或电流源12，用于与待测传感器和检测单元连接，产生用于测 试的电压和/或电流信号和基准信号。本发明提供信号源引入了数模转换器， 可以实现对电压和电流的精度地控制，例如，使用8位数模转换器时可以提 供256级的变化，而使用12位数模转换器时可以提供4096级的变化。因此， 对于各种的电性能测试项目所需要的不同的电压和/或电流的测量信号，所述 信号源都能实现。
本发明的测试系统的检测单元可以采用各种能够检测电压和/或电流的
功能模块来实现。如图3所示，优选地，检测单元2包括采样放大器21、量 程选择器22和模数转换器23，其中采样放大器21，用于与待测传感器和 信号源1连接，采样保持并放大检测到的待测传感器的输出信号和信号源为 检测单元提供的基准信号；量程转换器22与采样放大器21连接，用于根据 检测到的信号的幅度来选择量程；模数转换器23，与采样放大器21连接， 用于与数据处理器连接，将已被放大的检测到的待测传感器的输出信号转换 为数字信号并输出至数据处理器。
在测试过程中，检测电阻两端的电信号通常是比较微弱的，使模数转换 器不易进行准确转换，从而需要灵敏度很高的模数转换器，此类模数转换器 成本高，而本发明提供的检测单元引入了采样放大器，使得检测到的信号在
被实施模数转换之前先被放大到适当值，从而节约了成本。
通常来说，测试过程包括对待测图像传感器的不同性能指标的多项测
试，因此从待测图像传感器检测的信号也就有多项， 一般来说，当检测到的
数据处于检测量程的2/3至3/4时，数据准确性较高，因而引入量程选择器
来提供不同的检测量程。
本发明提供的检测单元引入了模数转换器，可以实现对输出图像数据的
精度地转换，例如，使用8位模数转换器时可以提供256级的变化，而使用
12位模数转换器时可以提供4096级的变化。因此，能够更为准确地反映输
出信号的变化。
如图4所示，优选地，本发明提供的测试系统的控制单元3包括微控制 器32、接口转换电路31和抗干扰电路33，其中微控制器，与接口转换电 路连接，用于执行所述控制单元的控制功能；接口转换电路，与微控制器连 接，用于与信号源、待测传感器和检测单元连接，将输入微控制器的信号和 微控制器输出的信号转换成信号源、待测传感器、检测单元和微控制器可识
别的信号；以及抗干扰电路，与微控制器连接，用于屏蔽外界电磁波对微控 制器的干扰。通常来说，微控制器可以采用本领域中常用的各种微处理集成 电路来实现，如单片机、数字信号处理器、可编程逻辑阵列等等。由于本发 明的系统所要求的处理能力不高，优选地，采用单片机来实现。
优选地，本发明提供的测试系统的数据处理器是个人计算机或小型工作站。
图5是本发明的包括开关网络的测试系统的框图。优选地，本发明提供 的测试系统还包括开关网络5，与信号源l、控制单元3连接和待测传感器 100连接，用于根据控制单元3的控制信号选择性地将信号源1的输出信号 提供给待测传感器100。
如图6所示，所述开关网络5包括译码器51、驱动器52和开关53，其 中译码器51，用于与控制单元和驱动器连接，通过解译控制单元的控制信 号来产生选通信号；驱动器52，与开关的控制端连接，用于调整选通信号的 电压；以及开关53，用于与信号源和待测传感器连接，根据驱动器的输出信 号选择性地将信号源的输出信号提供给待测传感器。所述译码器、驱动器和 开关可以采用本领域公知的元件来实现，其具体结构不做赘述。
在本发明的测试系统中使用这样的开关网络的好处在于，当执行开路和 /或短路测试时， 一般来说是以行作为测试单元的，这样就要执行指定测试行 的操作，那么，在测试过程中，由控制单元3向开关网络5发出针对于某一 行的选通信号，开关网络5中的译码器51，解译该选通信号并产生输出至驱 动器52，驱动器52根据该选通信号来改变被选通行的电压，从而使开关53 执行开启或者闭合，使得测试能够有针对性地实施。
本发明提供的测试系统还包括接口模块，所述街口模块包括夹具和接口 电路；其中夹具用于夹持待测传感器；对于不包括开关网络的测试系统来说， 接口电路与信号源以及检测单元连接，用于将信号源的输出信号传输到待测 传感器，以及将待测传感器的输出信号传输到检测单元。而对于包括开关网 络的测试系统来说，接口电路，用于与信号源、开关网络以及检测单元连接， 将信号源的输出信号通过开关网络传输到待测传感器，以及将待测传感器的 输出信号传输到检测单元。
所述接口电路是用于为待测传感器和检测单元接口电路建立电连接的 导电通路， 一般来说导电通路个数与待测传感器上的接触端对应，包括多个 导电通路，每个导电通路的两端分别与待测传感器和检测单元连接。所述接 口电路固定在夹具上。
本发明提供的测试系统还包括人机接口，与控制单元连接，用于向控制 单元输入启动和终止对待测传感器的测试的指令。所述人机接口可以是本领 域常用的各种开关。
本发明提供的测试系统还包括数据传输接口，连接在控制电路和数据处 理器之间，用于控制电路和数据处理器之间数据传输的速度和流量的控制。 所述数据传输接口可以是本领域中常用的各种有线或无线传输接口 ，如
USB、串行、并行、红外、蓝牙等接口。优选地，可以采用的是USB接口。
所述判断待测传感器的图像性能的方法包括根据检测单元检测到的待 测传感器的输出信号的幅度判断待测传感器的开路和短路，根据检测单元检 测到的待测传感器的输出信号计算静态功耗或动态功耗。其计算过程可以通
过本领域技术人员所常用的工程计算软件，例如Matlab，来实现。
本发明提供的系统还包括测试报告输出装置，与数据处理器连接，用于 输出测试报告。所述测试报告包括开路和/或短路测试结果、静态功耗或动态 功耗。
下面说明采用本发明的系统的CMOS图像传感器的电性能测试的过程。 首先，由控制单元初始化其他模块的状态，包括将电压源、电流源的输 出设置为0，将开关网络中的开关全部断开，将数据传输接口的状态设置为
就绪状态，等待人机接口的信号输入。
工作人员将待测试的CMOS图像传感器装入接口模块的夹具中，然后 按下人机接口的控制按键，启动测试。
控制单元接收到输入信号，将与USB传输电路连接的端口设置为开始 状态。数据处理器中的软件接收到控制单元的开始信号，发送指示系统工作 的控制信号，例如"开路和/或短路测试"信号。控制单元接收到"开路和/ 或短路测试"信号，首先进行开路和/或短路测试的信号源状态设置(例如设 置电流源输出为100mA电流)，然后设置开关网络电路的开关通断为开路和 /或短路测试的状态(例如将电源引脚接地)。
接着，控制单元设置某一个测量引脚与电流源连接，读取模数转换器的 数据，既为该引脚在100mA电流下的电压值。然后，断开测量引脚与电流 源的连接，再将测量另一个测量引脚与电流源连接。以此类推，将所有待测 传感器的引脚分别与电流源连接，单独进行测量。开路和/或短路测试完成后， 控制单元将与USB传输电路连接的端口设置为完成状态。
数据处理器接收到完成信号，然后通过USB传输电路从控制单元中读 取测量到的开路和/或短路测试数据，换算后对数据进行判断，分析出开路和 /或短路测试是否合格。完成"开路和/或短路测试"后，数据处理器再发送 下一个控制信号给控制单元(例如"工作电流测试")，系统再进行下一项性 能的测试工作。
当所有的测试项目完成后，测试系统状态恢复到初始设置的状态，工作 人员便可以从夹具中取出测试完成的芯片，重新放置芯片进入下一个芯片的
权利要求
1、一种用于CMOS图像传感器的电性能的测试系统，其特征在于，所述系统包括信号源、控制单元、检测单元和数据处理器，其中信号源，与待测传感器、控制单元和检测单元连接，用于向待测传感器提供输入信号并且提供基准信号；检测单元，与待测传感器、信号源和控制单元连接，用于检测待测传感器的输出信号并且向控制单元提供检测到的待测传感器的输出信号；控制单元，与信号源、检测单元、待测传感器和数据处理器连接，用于调节信号源的输出信号、启动和终止检测单元对待测传感器的测试以及将检测单元提供的检测到的待测传感器的输出信号提供给数据处理器；以及数据处理器，与控制单元连接，用于根据控制单元提供的检测到的待测传感器的输出信号判断待测传感器的电性能。
2、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号源包括数模转 换器、电压源和/或电流源，其中数模转换器，与电压源和/或电流源连接，用于与控制单元连接，将控 制单元的控制信号转换为模拟信号；以及电压源和/或电流源，用于与待测传感器和检测单元连接，产生用于测 试的电压和/或电流信号和基准信号。
3、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测单元包括采样 放大器、量程选择器和模数转换器，其中采样放大器，用于与待测传感器和信号源连接，采样保持并放大检测到 的待测传感器的输出信号和信号源提供的基准信号；量程转换器与采样放大器连接，用于根据检测到的信号的幅度来选择量 程；以及 模数转换器，与采样放大器连接，用于与数据处理器连接，将已被放大 的检测到的待测传感器的输出信号转换为数字信号并输出至数据处理器。
4、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元包括微控 制器、接口转换电路和抗千扰电路，其中-微控制器，与接口转换电路连接，用于执行所述控制单元的控制功能； 接口转换电路，与微控制器连接，用于与信号源、待测传感器和检测单元连接，将输入微控制器的信号和微控制器输出的信号分别转换成信号源、待测传感器、检测单元和微控制器可识别的信号；以及抗干扰电路，与微控制器连接，用于屏蔽外界电磁波对微控制器的干扰。
5、 根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述系统还包括开 关网络，与信号源、控制单元连接和待测传感器连接，用于根据控制单元的控制信号选择性地将信号源的输出信号提供给待测传感器。
6、 根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述开关网络包括 译码器、驱动器和开关，其中译码器，与驱动器连接，用于与控制单元连接，通过解译控制单元的控制信号来产生选通信号；驱动器，与开关的控制端连接，用于调整选通信号的电压；以及 开关，用于与信号源和待测传感器连接，根据驱动器的输出信号选择性地将信号源的输出信号提供给待测传感器。
7、 根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述系统还包括接 口模块，所述街口模块包括夹具和接口电路；其中夹具用于夹持待测传感器；接口电路，用于与信号源、待测传感器以及检测单元连接，将信号源的 输出信号传输到待测传感器，以及将待测传感器的输出信号传输到检测单 元。
8、 根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述系统还包括接 口模块，所述街口模块包括夹具和接口电路；其中夹具用于夹持待测传感器；接口电路，用于与信号源、开关网络以及检测单元连接，将信号源的输 出信号通过开关网络传输到待测传感器，以及将待测传感器的输出信号传输 到检测单元。
9、 根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述系统还包括人 机接口，与控制单元连接，用于向控制单元输入启动和终止对待测传感器的 指令。
10、 根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述系统还包括数 据传输接口，连接在控制单元和数据处理器之间，用于控制电路和数据处理 器之间数据传输的速度和流量的控制。
11、 根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，判断待测传感器的 电性能的方法包括以下至少一种根据检测单元检测到的待测传感器的输出信号的幅度判断待测传感器 的开路和短路；根据检测单元检测到的待测传感器的输出信号计算静态功耗；以及根据检测单元检测到的待测传感器的输出信号计算动态功耗。
12、根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，该系统还包括测试 报告输出装置，与数据处理器连接，用于输出测试报告。
全文摘要
本发明提供了一种用于CMOS图像传感器电性能的测试系统，其中所述系统包括信号源、控制单元、检测单元和数据处理器，信号源用于向待测传感器提供输入信号并且提供基准信号；检测单元用于检测待测传感器的输出信号并且向控制单元提供检测到的待测传感器的输出信号；控制单元用于调节信号源的输出信号、启动和终止检测单元对待测传感器的测试以及将检测单元提供的检测到的待测传感器的输出信号提供给数据处理器；以及数据处理器用于根据控制单元提供的检测到的待测传感器的输出信号判断待测传感器的电性能。采用本发明的系统能够在很大程度上节约测试成本。
文档编号H04N5/335GK101360254SQ20071013007
公开日2009年2月4日 申请日期2007年7月30日 优先权日2007年7月30日
发明者朱若虹, 林 黄 申请人:比亚迪股份有限公司