具有多量程的微电容参比测量电路制造技术

本实用新型专利技术公开了具有多量程的微电容参比测量电路，包括被测电容电路以及多个参比电容测量电路。激励电压信号从此公共端接入测量电路，各个电容的电流通过其对应的运算放大器及反馈电路转换为各自的电压信号，进而测量被测电容电路以及某一个参比测量电路的输出电压信号比值得到被测电容的电容量，由此通过将参比电容设置为不同的电容量以及控制被测电容电路对应的反馈电路实现多个测量量程，从而扩展了微电容参比测量电路的测量范围，通过多量程设置的不同的参比电容与被测电容结构的比较，提高了被测电容的精度。该电路应用于模拟集成电路测试系统、数字集成电路测试系统、混合集成电路测试系统以及半导体分立器件测试系统中。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于基本电子测量领域，具体涉及一种具有多量程的微电容参比测量电路及方法。
技术介绍
ESD防护芯片或其组件可以为电路中的半导体器件提供静电放电保护及其它过压保护，防止半导体器件损坏。寄生电容是ESD防护芯片的一个重要参数，因此量产中，需要测试ESD防护芯片的寄生电容（通常在pF量级）。对于寄生电容的测试，一些设计公司或者封装测试厂选择LCR表，但是LCR表的成本相对较高。考虑到成本因素，人们设计了一些专用的微电容测量电路。这些专用测量电路的原理也不尽相同，在专利技术专利（公开号CN101349716A）以及文献《基于参比电容和锁定放大的微电容测量仪》中都提出了微电容参比测量电路。所述专利及文献中提出的微电容参比测量电路中，参比电容的电容值与被测电容的电容值越接近，测量的准确度越高。不同的ESD防护芯片，其寄生电容的数值也不尽相同，如一些ESD防护芯片的寄生电容的数值小于1pF、一些ESD防护芯片的寄生电容的数值为几十pF甚至更高，但是所述微电容参比测量电路只有一个测量量程，因此对于从小于1pF到几十pF甚至几百pF的测量范围，单个所述微电容测量电路无法在所述测量范围内保证较高的测量精度。进而在实际量产中，人们需要多个所述微电容参比测量电路用于测试ESD防护芯片的寄生电容参数，但是多个测量电路不利于实际量产的管理，增加了量产环节错误使用所述测量电路的概率。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种具有多量程的微电容参比测量电路及方法，通过增加支路以及开关的设置实现多量程的测量，并且通过多量程设置的不同的参比电容与被测电容结构的比较，提高了被测电容的精度。为了实现上述目的，本技术的技术方案是：具有多量程的微电容参比测量电路，其中，所述多量程的微电容参比测量电路包括多路参比电容测试电路和一路被测电容测试电路，所述参比电容测试电路由运算放大器、参比电容和反馈阻抗组成，多路参比电容的电容值各不相同，参比电容的一端连接在运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端与地连接，反馈阻抗跨接在运算放大器反相输入端和运算放大器输出端之间；所述被测电容测试电路包括运算放大器、被测电容和与多路参比电容测试电路路数相同的反馈阻抗、以及多路控制开关，被测电容的一端连接在运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端与地连接，反馈阻抗与控制开关连接跨接在运算放大器反相输入端和运算放大器输出端之间，一个激励电压信号同时与多路参比电容另一端以及被测电容另一端连接，一个电压测量电路选择性的分别与多路参比电容测试电路的输出以及被测电容测试电路的输出端连接。方案进一步是：所述多路控制开关连接第一多路选择电路，所述电压测量电路通过第二多路选择电路与参比电容测试电路的输出端连接，所述电压测量电路通过第三多路选择电路与被测电容测试电路的输出端连接，第一多路选择电路、第二多路选择电路、第三多路选择电路分别接受一个微处理器的I/O接口控制。方案进一步是：所述多路参比电容测试电路中的多路反馈阻抗是电阻，所述被测电容测试电路的反馈阻抗是电阻，多路参比电容是1pF至1000pF之间的不同参比电容值。方案进一步是：所述被测电容测试电路的控制开关由并联的第一开关和第二开关组成，第一开关连接在电压测量电路与反馈电阻之间，第二开关连接在运算放大器输出与反馈电阻之间。方案进一步是：所述多路参比电容测试电路中的多路反馈阻抗是电阻和电容并联阻容阻抗，所述被测电容测试电路的反馈阻抗是一个电阻和多路电容并联的阻容阻抗，一个电阻跨接在运算放大器反相输入端和运算放大器输出端之间，所述多路电容分别串接一个所述控制开关跨接在运算放大器反相输入端和运算放大器输出端之间。方案进一步是：所述被测电容测试电路的控制开关由第一开关和第二开关组成，第一开关连接在电压测量电路与反馈电容之间，第二开关连接在运算放大器输出与反馈电容之间。方案进一步是：所述被测电容测试电路的多路反馈阻抗中的一路反馈阻抗与选择对应的多路参比电容测试电路中一路的反馈阻抗的阻抗值相同。方案进一步是：所述多路参比电容测试电路的反馈阻抗值相同，所述被测电容测试电路中多路反馈阻抗值相同。本技术通过增加参比测量支路并且将多个参比电容电路支路中的参比电容的电容量配置为不同数值以及增加被测电容电路所对应的反馈支路且反馈支路能够通过开关进行选择控制，进而在同一个测量电路中能够控制流过被测电容与参比电容的电流比值，解决了现有技术方案只有单一测量量程的问题，便于实用中根据被测电容的电容量自动选择测量量程，利于生产管理并降低错误使用测量电路的概率，同时，通过多量程设置的不同的参比电容与被测电容结构的比较，提高了被测电容的精度。下面结合附图和实施例对本技术作一详细描述。附图说明图1是电阻反馈的具有多量程的微电容参比测量电路；图2是电容反馈的具有多量程的微电容参比测量电路。具体实施方式具有多量程的微电容参比测量电路，其中，所述多量程的微电容参比测量电路包括多路参比电容测试电路和一路被测电容测试电路，所述参比电容测试电路由运算放大器、参比电容和反馈阻抗组成，多路参比电容的电容值各不相同，参比电容的一端连接在运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端与地连接（相当于电源负极），反馈阻抗跨接在运算放大器反相输入端和运算放大器输出端之间；所述被测电容测试电路包括运算放大器、被测电容和与多路参比电容测试电路路数相同的反馈阻抗、以及多路控制开关，被测电容的一端连接在运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端与地连接（相当于电源负极），反馈阻抗与控制开关连接跨接在运算放大器反相输入端和运算放大器输出端之间，一个激励电压信号同时与多路参比电容另一端以及被测电容另一端连接，一个电压测量电路选择性的分别与多路参比电容测试电路的输出以及被测电容测试电路的输出端连接。实施例中：其中的所述多路控制开关可以是手动开关，作为一个自动控制的优选方案，所述多路控制开关连接第一多路选择电路，所述电压测量电路通过第二多路选择电路与参比电容测试电路的输出端连接，所述电压测量电路通过第三多路选择电路与被测电容测试电路的输出端连接，第一多路选择电路、第二多路选择电路、第三多路选择电路分别接受一个微处理器的I/O接口控制；微处理器同时肩负着电压测量电路选择性的分别与多路参比电容测试电路的输出以及被测电容测试电路的输出端连接，对输出电压按照设置的步骤测量、计算的工作。作为多路参比电容测试电路有两种优选方案：其一是：如图1所示，所述多路参比电容测试电路中的多路反馈阻抗是电阻，所述被测电容测试电路的反馈阻抗是电阻，多路参比电容是1pF至1000pF之间的不同参比电容值。其中，因为测试的是微量电容，为了克服测量中反馈电流线路对测量电压的影响，将电压测试点避开反馈电流流经的线路，因此：所述被测电容测试电路的控制开关由并联的第一开关和第二开关组成，第一开关连接在电压测量电路与反馈电阻之间，第二开关连接在运算放大器输出与反馈电阻之间。其二是：如图2所示：所述多路参比电容测试电路中的多路反馈阻抗是电阻和电容并联阻容阻抗，所述被测电容测试电路的反馈阻抗是一个电阻和多路电容并联的阻容阻抗，一个电阻跨接在运算放大器反相输入端和运算放大器输出端之间，所述多路电容分别串接一本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有多量程的微电容参比测量电路，其特征在于，所述多量程的微电容参比测量电路包括多路参比电容测试电路和一路被测电容测试电路，所述参比电容测试电路由运算放大器、参比电容和反馈阻抗组成，多路参比电容的电容值各不相同，参比电容的一端连接在运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端与地连接，反馈阻抗跨接在运算放大器反相输入端和运算放大器输出端之间；所述被测电容测试电路包括运算放大器、被测电容和与多路参比电容测试电路路数相同的反馈阻抗、以及多路控制开关，被测电容的一端连接在运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端与地连接，反馈阻抗与控制开关连接跨接在运算放大器反相输入端和运算放大器输出端之间，一个激励电压信号同时与多路参比电容另一端以及被测电容另一端连接，一个电压测量电路选择性的分别与多路参比电容测试电路的输出以及被测电容测试电路的输出端连接。

【技术特征摘要】
1.具有多量程的微电容参比测量电路，其特征在于，所述多量程的微电容参比测量电路包括多路参比电容测试电路和一路被测电容测试电路，所述参比电容测试电路由运算放大器、参比电容和反馈阻抗组成，多路参比电容的电容值各不相同，参比电容的一端连接在运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端与地连接，反馈阻抗跨接在运算放大器反相输入端和运算放大器输出端之间；所述被测电容测试电路包括运算放大器、被测电容和与多路参比电容测试电路路数相同的反馈阻抗、以及多路控制开关，被测电容的一端连接在运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端与地连接，反馈阻抗与控制开关连接跨接在运算放大器反相输入端和运算放大器输出端之间，一个激励电压信号同时与多路参比电容另一端以及被测电容另一端连接，一个电压测量电路选择性的分别与多路参比电容测试电路的输出以及被测电容测试电路的输出端连接。2.根据权利要求1所述的多量程的微电容参比测量电路，其特征在于，所述多路控制开关连接第一多路选择电路，所述电压测量电路通过第二多路选择电路与参比电容测试电路的输出端连接，所述电压测量电路通过第三多路选择电路与被测电容测试电路的输出端连接，第一多路选择电路、第二多路选择电路、第三多路选择电路分别接受一个微处理器的I/O接口控制。3.根据权利要求1所述的多量程的微电容参比测量电路，其特征在于，所述多路参比电容测试电路中的多路反馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝瑞庭，王俊美，
申请(专利权)人：北京华峰测控技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11