自動(dòng)測試設(shè)備加流測壓及加壓測流的設(shè)計(jì)

　　0 引言

　　自動(dòng)測試設(shè)備是用于測試分立器件、集成電路、混合信號電路直流參數(shù)、交流參數(shù)和功能的測試設(shè)備。主要通過測試系統(tǒng)軟件控制測試設(shè)備各單元對被測器件進(jìn)行測試，以判定被測器件是否符合器件的規(guī)范要求。

　　1 自動(dòng)測試設(shè)備的組成

　　自動(dòng)測試設(shè)備主要由精密測量單元(PMU)、器件電壓源(DPS)、電壓電流源(VIS)、參考電壓源(VS)、音頻電壓源(AS)、音頻電壓表(AVM)、時(shí)間測量單元(TIMER)、繼電器矩陣、系統(tǒng)總線控制板(BUS)、計(jì)算機(jī)接口卡(IFC)等幾部分組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

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　　本文主要介紹其中的電壓電流源部分的設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)。

　　2 電壓電流源的基本原理

　　電壓電流源是自動(dòng)測試系統(tǒng)必不可少的一部分，其可為被測試器件施加精確的恒定電壓或恒定電流，并能回測其相對的電流值或電壓值。因此，電壓電流源主要有以下兩種工作方式：

　　(1)加壓測流(FVMI)方式。在FVMI方式中，驅(qū)動(dòng)電壓值通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC)提供給輸出驅(qū)動(dòng)器;驅(qū)動(dòng)電流由采樣電阻采樣，通過差分放大器轉(zhuǎn)換成電壓值，再由ADC讀回電流值。筘位值可根據(jù)負(fù)載設(shè)值，箝位電路在這里起到限流保護(hù)作用，當(dāng)負(fù)載電流超過箝位值時(shí)，VIS輸出變?yōu)楹懔髟?，輸出電流為箝位電流。測試系統(tǒng)根據(jù)箝位值自動(dòng)選擇測流量程。

　　(2)加流測壓(FIMV)方式。在FIMV方式中，驅(qū)動(dòng)電流值通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)提供給輸出驅(qū)動(dòng)器;電壓由ADC讀回。箝位值可根據(jù)負(fù)載設(shè)值，箝位電路在這里起到限壓保護(hù)作用，當(dāng)負(fù)載電壓超過箝位值時(shí)，VIS輸出變?yōu)楹銐涸矗敵鲭妷簽轶槲浑妷骸y試系統(tǒng)根據(jù)箝位值自動(dòng)選擇測壓量程。

　　圖2是電壓電流源的邏輯框圖。

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　　3 電壓電流源的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

　　電壓電流源的基本電路如圖3所示，左半部分是電壓電流源的加壓加流電路，右半部分是測試電路。

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　　該電路由主運(yùn)放、電流擴(kuò)展電路、量程電阻、反饋回路和差分運(yùn)算放大器組成。電路簡單實(shí)用，用一只繼電器K1完成加壓和加流的切換，當(dāng)K1打開時(shí)，用于施加電壓，當(dāng)K1閉合時(shí)，用于施加電流。K8是測流和測壓的切換開關(guān)，當(dāng)K8打開時(shí)，用于施加電壓的同時(shí)測量電流，當(dāng)K8閉合時(shí)，用于施加電流時(shí)測量電壓。運(yùn)放U3接成減法電路，用于對箝位電壓進(jìn)行控制。主運(yùn)放U1后接的是電流擴(kuò)展電路，采用推挽形式組成，以加大電路的可輸出電流。量程網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)不同級數(shù)的電阻構(gòu)成，通過K2至K7的繼電器，可切換測試量程。反饋回路由運(yùn)放組成的跟隨器構(gòu)成。測試電路采用差分電路形式以提高測試精度，減少電路的共模增益。

　　該電路的優(yōu)點(diǎn)是將加壓測流電路和加流測壓電路很好地融合在一起，只需要切換一個(gè)繼電器，便可實(shí)現(xiàn)加壓和加流的切換，節(jié)省了加壓測流和加流測壓各需一套電路的煩瑣，同時(shí)也節(jié)省了大省的元件。