本申请案涉及梯级电压斜坡模块、产生梯级电压斜坡信号的方法及其应用。一种梯级电压斜坡模块(100)包括梯级电压斜坡产生器电路(110)，所述梯级电压斜坡产生器电路(110)包括经配置以接收数字数据信号(代码117)及第一时钟信号(116)且提供第一梯级电压斜坡波形(118)的至少一个时钟控制的第一数/模转换器DAC(115)。可编程增益运算放大器op amp(120)具有经耦合以接收所述第一梯级电压斜坡波形的输入。为电流输出倍增DAC的第二DAC(125)经定位以提供所述op amp的增益设定电阻。可改变所述第二DAC及op amp配置以提供增益或衰减或者两者。所述op amp的输出提供适合于包括测试具有10个或10个以上位的模/数转换器ADC的应用的梯级电压斜坡输出(135)。
【技术实现步骤摘要】
梯级电压斜坡模块、产生梯级电压斜坡信号的方法及其应用
所揭示的实施例涉及梯级电压斜坡产生器。
技术介绍
自动测试设备(ATE)是指对半导体装置(称为受测试的装置(DUT))执行测试的设备。DUT通过称为搬运器(handler)或探测器(prober)的机器人机器及经由定制接口测试适配器或调适ATE的测试资源以适应DUT的“夹具”物理连接到ATE。可用于测试集成电路(IC)的ATE中的数者具有测试模/数转换器(ADC)的能力。举例来说，Teradyne/EagleETS-364(马萨诸塞州北瑞丁的泰瑞达公司(Teradyne,Inc.,NorthReading,MA))可测试ADC。所有代码斜坡/直方图方法通常用于测试ADC。对于所有代码斜坡/直方图方法，到ADC的模拟输入梯级电压斜坡必须为线性、准确的，且提供为非常小的电压步长。然而，已知ATE资源对于测试8位以上ADC不足够准确(即，具有充足线性及分辨率)。举例来说，12位ADC(其中每一个代码30个分区(或每代码的命中)及5V全尺度电压范围)需要比约5V/(212)/30＝40.7μV好的输入电压分辨率。ATE的准确性必须比此40.7μV分辨率值(其等于≈4μV分辨率)好约至少10倍。然而，ETS-364测试者的各种仪器的分辨率为80μV，其对于12位ADC测试太过粗粝。如果输入电压不足够准确，那么测试者将提供ADC的错误结果。需要用于准确地测试包括具有10个或10个以上位的ADC的装置的线性、准确且精细粒度的梯级电压斜坡的源。
技术实现思路
所揭示的实施例包括梯级电压斜坡模块，其具有包括提供第一梯级电压斜坡波形的时钟控制的第一数/模转换器(DAC)的梯级电压斜坡产生器电路。可编程增益运算放大器(opamp)级具有经耦合以接收所述第一梯级电压斜坡波形的输入。所述可编程增益opamp的增益经设定以补偿在本文中所辨别的某些模/数转换器(ADC)的缩短代码长度测试以产生小于正在测试的ADC的目标结束电压。所述梯级电压斜坡模块包括第二DAC，其为电流输出、倍增DAC(其不具有内部opamp)，其经定位以提供跨越op-amp连接的增益设定等效阻抗(在本文中称作等效电阻或简称为电阻)。已发现作为增益设定电阻的电流输出、倍增DAC实现opamp增益设定的良好分辨率，例如当使用16位DAC时在1与2的整数增益之间的32,768个增益选择。对于测试DAC，测试工程师通常需要使每数字输入(代码)的命中变化的能力，例如从20到26，到32或40或50，或一直到64。此意指梯级电压产生器需要在其到达最后代码之前停止的能力。在16位情形中，取决于所指定的“每代码的命中”，所利用的电压斜坡因此可在低于65,536(216)的代码处停止。如上所述，在本文中辨别缩短代码长度以产生小于目标结束电压。举例来说，如果65,536个代码产生+5.00VDC(其可为DAC的全指定的电压范围)，那么具有32,768的长度的梯级将仅产生+2.50VDC。所提供的所揭示软件计算维持正在测试的ADC的全指定的电压范围所需的增益，其通过编程电流输出、倍增DAC的等效电阻来实施以获得维持目标结束电压所需的增益，例如对于16位情形，在具有代码长度32,768的梯级的情形中增益为2。使用电流输出、倍增DAC来提供op-amp的增益设定电阻是基于以下意外发现：电流输出、倍增DAC可用作opamp的输入电阻或反馈电阻元件以实现所要放大器增益或衰减。所揭示的软件计算维持正在测试的ADC的全指定的电压范围所需的增益，且接着计算用以获得此增益的DAC电阻，且在给出DAC电阻之间的关系的情况下，计算获得此电阻所需的特定代码。所需的DAC输入代码经计算以提供可编程增益opamp的增益，其可在测试设置时实施。如下文所证明(见图6)，所揭示梯级电压斜坡模块可为至少17位线性，例如用于准确地测试10位、12位或更低位ADC。附图说明现在将参考附图，其未必按比例绘制，其中：根据实例性实施例，图1A是实例性梯级电压斜坡模块的框图，所述实例性梯级电压斜坡模块包括包含至少一个时钟控制的DAC的梯级电压斜坡产生器电路，其耦合到包括具有第二DAC的opamp的可编程增益级，所述第二DAC为作为可编程增益设定电阻器的电流输出、倍增DAC。图1B是可与所揭示的实施例一起使用的已知电流输出、倍增DAC的经简化绘图。根据实例性实施例，图2是实例性梯级电压斜坡模块的框图，所述实例性梯级电压斜坡模块包括包含第一时钟控制的10位DAC及第二时钟控制的10位DAC的梯级电压斜坡产生器电路，其耦合到包括具有电流输出、倍增DAC的opamp的可编程增益级，所述电流输出、倍增DAC定位为可编程增益设定电阻器。根据实例性实施例，图3A到3D是展示数个实例性可编程增益级配置的绘图，所述实例性可编程增益级配置包括具有作为可编程增益设定电阻器的电流输出、倍增DAC的opamp，其展示如何在电路中钩住电流输出、倍增DAC用于实施增益设定电阻器的实例。根据实例性实施例，图4A到4B展示证明电流输出、倍增DAC可提供为提供到其的输入代码的函数的等效电阻的数据。根据另一实例性实施例，图4C是当乘以图4A中所展示的1/代码等效电阻曲线时提供图4D中所展示的经线性化增益关系的曲线的图示。根据实例性实施例，图4E是实例性梯级电压斜坡模块的框图，所述实例性梯级电压斜坡模块具有通过实施表示图4C中所展示的方程式的电阻曲线而实现的较具线性模拟电压函数。图5是用于测试半导体装置的包括所揭示梯级电压斜坡模块的实例性ATE电子器件的框图绘图。根据实例性实施例，图6是使用图1A中所展示的梯级电压斜坡模块实施的在+0.24V与+0.95V之间的实例性梯级电压斜坡波形部分。具体实施方式参照图式描述实例性实施例，其中使用相同参考编号来标记类似或等效元件。所图解说明的动作或事件的排序不应被视为具有限制性，因为一些动作或事件可以不同次序发生及/或与其它动作或事件同时发生。此外，实施根据本专利技术的方法可不需要一些所图解说明的动作或事件。根据实例性实施例，图1A是实例性梯级电压斜坡模块100的框图，所述实例性梯级电压斜坡模块100包括包含至少一个时钟控制的第一DAC115的梯级电压斜坡产生器电路110，其耦合到包括具有第二DAC125的opamp120的可编程增益级130，所述第二DAC125为定位为可编程增益设定电阻器的电流输出、倍增DAC。时钟控制的第一DAC115经配置以接收包括第一数字数据信号(代码)1171到117n(对于16位DAC，n＝16；第一数据信号共同称作代码117)及第一时钟信号116的输入信号。到第一DAC115的时钟信号116(或控制信号)经提供以匹配接收代码的速率，例如处于约100kHz。第一DAC115在体现为电压输出DAC时在其输出处提供梯级电压斜坡波形118，或在体现为电流输出、倍增DAC时在其输出处提供梯级电流斜坡波形，其可通过耦合到在图1A中以图1A中的虚线框展示为127的电流/电压转换器的输入(例如，反相输入)转换成梯级电压斜坡波形118。电流/电压转换器127可包含跨导opamp，例如德州仪器(TexasInstruments)OPA277。在一个特定实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种梯级电压斜坡模块，其包含：梯级电压斜坡产生器电路，其包括经配置以接收数字数据信号(代码)及第一时钟信号且提供第一梯级电压斜坡波形的至少一个时钟控制的第一数/模转换器DAC；可编程增益运算放大器op amp，其具有经耦合以接收所述第一梯级电压斜坡波形的输入，及第二DAC，其包含经定位以提供所述op amp的增益设定电阻的电流输出倍增DAC，其中所述op amp的输出提供梯级电压斜坡输出。
【技术特征摘要】
2012.12.26 US 13/727,1181.一种梯级电压斜坡模块，其包含：梯级电压斜坡产生器电路，其包括经配置以接收数字数据信号及第一时钟信号且提供第一梯级电压斜坡波形的至少一个时钟控制的第一数/模转换器DAC；可编程增益运算放大器opamp，其具有经耦合以接收所述第一梯级电压斜坡波形的输入，及第二DAC，其包含经定位以提供所述opamp的增益设定电阻的电流输出倍增DAC，其中所述opamp的输出提供梯级电压斜坡输出。2.根据权利要求1所述的梯级电压斜坡模块，其中所述时钟控制的第一DAC包含电流输出DAC，且所述梯级电压斜坡产生器电路进一步包含具有输出的电流/电压转换器，所述输出耦合到所述第二DAC的输入。3.根据权利要求1所述的梯级电压斜坡模块，其中所述时钟控制的第一DAC包含电压输出DAC。4.根据权利要求1所述的梯级电压斜坡模块，其进一步包含耦合到所述时钟控制的第一DAC的用于提供所述数字数据信号的计数器。5.根据权利要求1所述的梯级电压斜坡模块，其中所述时钟控制的第一DAC包括并行DAC路径，所述并行DAC路径包括与处理梯级斜坡电压输出的最高有效位MSB相关联的时钟控制的DAC及与处理梯级斜坡电压输出的最低有效位LSB相关联的另一时钟控制的DAC。6.根据权利要求1所述的梯级电压斜坡模块，其中所述第二DAC定位为所述opamp的输入电阻器。7.根据权利要求1所述的梯级电压斜坡模块，其中所述第二DAC定位为所述opamp的反馈电阻器。8.根据权利要求1所述的梯级电压斜坡模块，其进一步包含与由所述第二DAC提供的可变电阻器(RVAR)并联耦合到所述opamp的反相输入的电阻器。9.一种产生梯级斜坡电压信号的方法，其包含：提供表示阶梯函数上的离散电平的数字数据信号，其中由所述数字数据信号中的最后一个数字数据信号界定结束斜坡电压电平；使用至少一个时钟控制的第一数/模转换器DAC转换所述数字数据信号以提供在所述结束斜坡电压电平处结束的第一梯级电压斜坡波形，基于所述结束斜坡电压电平及所述梯级斜坡电压信号的目标结束电压计算结束电压补偿增益；对于具有作为增益设定电阻的为电流输出倍增DAC的第二DAC的opamp，计算所述第二DAC的等效电阻值以获得所述结束电压补偿增益；在给出所述第二DAC的DAC等效电阻与所述数字数据信号之间的关系的情况下，确定与所述等效电阻值相关联的补偿代码值；用所述补偿代码值编程所述第二DAC，及将所述数字数据信号耦合到所述时钟控制的第...
【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯·B·布希，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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