专利名称：用于从被测电路释放电压的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于从被测电路释放电压的方法和装置。
背景技术：
电路(例如电路板)在制造期间和制造后都可以被测试。电路可以被测试以识别元件缺陷和组装缺陷。
某些元件，例如电容器和电池，能够存储能量。当自动化测试设备(ATE)被耦合到这些元件之一时(直接地或间接地)，元件可释放其能量并且可能会损坏ATE或被测电路的其他元件。诸如电容器这样的元件可能尤其危险，这是因为它们的状态最可能在测试过程之间发生变化(而电池更可能在整个测试期间保持带电)。
用于保护ATE免受能量释放影响的一种方法是为ATE提供具有较高额定电流的交叉连接继电器。但是，这种方法并不会保护被测电路免遭短路损害。它也不会减少ATE资源的损耗。额定较高的元件也添加了额外的成本。
用于保护ATE和被测电路免受能量释放影响的另一种方法是将用于识别潜在的能量源的算法结合到测试开发软件中(例如通过检查板拓扑)。然后，软件可以被用来编写使得潜在能量源在测试之前放电的测试。但是，这种方法的一个弱点是它常常依赖于人类操作者来提供正确的输入，例如正确的电路拓扑信息。
用于保护ATE和被测电路的另一种方法是针对每个被测电路将一个或多个放电机构结合到定制的固定装置中。
所有这些方法的典型问题是杂散电荷可能会在板周围“游走(walk)”。即，在对一个电网放电之后，未放电的能量源可能会导致能量泄漏回已放电的电网中。并且，即使杂散电荷小到不会损害ATE或其他电路系统，但它也可能会大到足以导致电路测试测量的差错——尤其是当电路经受低电压和低电流测试时。
此外，以上方法中的后两种易受人类差错的影响。即，它们的方法基于电路拓扑而改变，因此对于不同的被测电路就要求不同的方法。
发明内容
在一个实施例中，一种从被测电路释放电压的方法，包括在电路测试器的管脚已经被耦合到被测电路的节点之后，使管脚中的第一个成为活动管脚，并且对活动管脚执行电流释放过程。电流释放过程包括将电流释放电路耦合到活动管脚，然后启用电流释放电路。然后测量活动管脚的电压，并且，如果测得的电压在限定的窗口之内，则将活动管脚耦合到地。但是，如果在电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后测得的电压在限定的窗口之外，则将活动管脚标记为未放电。然后禁用电流释放电路，并使其从活动管脚解除耦合。之后，使管脚中的下一个管脚成为活动管脚，并使电流释放过程被重复。
在一个实施例中，一种电路测试器包括电流释放电路和多个管脚。电流释放电路具有电压测量电路，其被耦合以测量电流释放电路的输入端处的电压。电路测试器还包括放电总线，经由该放电总线，电流释放电路的输入端可以被切换成与多个管脚中的活动管脚相接触；和地总线，经由该地总线，多个管脚中的管脚可以被切换成与地相接触。电路测试器还包括控制系统，用于在多个管脚已经被耦合到被测电路的节点之后，使管脚之一成为活动管脚，并执行电流释放过程。电流释放过程使电流释放电路的输入端经由放电总线被耦合到活动管脚，然后启用电流释放电路。如果电压测量电路测得的电压在限定的窗口之内，则控制系统使活动管脚经由地总线被耦合到地。否则，如果在电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后由电压测量电路测得的电压在限定的窗口之外，则控制系统使活动管脚被标记为未放电。最后，控制系统1)使电流释放电路被禁用并从活动管脚解除耦合，以及2)使管脚中的下一个成为活动管脚并使电流释放过程被重复。
还公开了其他实施例。
本发明的示例性实施例在附图中示出，附图中图1示出用于从被测电路释放电压的示例性方法；图2示出用于实现图1所示的方法的第一示例性电路测试器；以及图3示出用于实现图1所示的方法的第二示例性电路测试器。
具体实施例方式
图1示出用于从被测电路释放电压的示例性方法100。方法100假定电路测试的管脚已被耦合到被测电路的节点，并且开始于使管脚中的第一管脚成为“活动管脚”(102)。然后，方法100然后进行到活动管脚的电流释放过程104。
电流释放过程104包括将电流释放电路耦合到活动管脚(106)，并且启用电流释放电路(108)。在电流释放电路被激活之前或之后，活动管脚的电压被测量(110)。如果测得的电压在限定的窗口内，则活动管脚被耦合到地(112)。但是，如果在电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后，测得的电压在限定的窗口之外，则活动管脚被标记为“未放电”(114)。然后，电流释放电路被禁用(116)，并且从活动管脚解除耦合(118)。然后，使管脚中的下一个成为活动管脚(120)，并且使电流释放过程重复(122)。
将在图2所示的电流测试器200和被测电路202的上下文中描述方法100的示例性应用。但是，在描述方法100的示例性应用之前，将描述电路测试器200的示例性实施例。
作为示例，电路测试器200被示为具有多个管脚204、206、208、210、212，电流释放电路214，放电总线216，地总线218以及控制系统220。如图所示，管脚204、206、208、210、212被配置成耦合到被测电路202。作为示例，被测电路被示为包括具有五个节点(N1-N5)的电路板214。电池(V)被耦合在节点N1和N2之间；电阻器(R)被耦合在节点N2和N4之间；电容器(C)被耦合在节点N4和N5之间。在电路测试期间，如图所示，电路测试器200的管脚204、206、208、210、212可以分别被耦合到节点N1-N5。
电流释放电路214可以采取各种形式，其中包括在Peiffer等人的题为“System for Discharging Electronic Circuitry”的美国专利申请11/023,893中示出的形式。如Peiffer等人所公开的，电流释放电路可以包括用于发起正电流和负电流的电路系统，从而使能正电荷和负电荷两者的释放。如Peiffer还公开的以及如图2所示的，电流释放电路214还可以包括电压测量电路222。电压测量电路222被耦合到电流释放电路214的输入端224，以测量输入端224处的电压。
放电总线216也可以采取各种形式，并且提供了一种装置，通过该装置，电流释放电路214的输入端224可以被切换成与多个管脚204、206、208、210、212中的活动管脚相接触。在一个实施例中，总线216包括线路226，其将输入端224连接到每个开关S1-S5；以及控制线路228，用于操作每个开关S1-S5。开关S1-S5中的每一个用来将线路226耦合到管脚204、206、208、210、212中的一个上。
地总线218也可以采取各种形式，并且提供了一种装置，通过该装置，管脚204、206、208、210、212中的一个或多个可以被耦合到地(GND)。在一个实施例中，总线218包括线路230，其将地(GND)连接到每个开关G1-G5；以及控制线路232，用于操作每个开关G1-G5。开关G1-G5中的每一个用来将地(GND)耦合到管脚204、206、208、210、212中的一个上。
控制线路228和232被耦合到控制系统220。控制系统220优选为受软件控制的微处理器。或者，控制系统220可以包括现场可编程门阵列(FPGA)或其他编程逻辑。
虽然图2将控制系统220示为单个“黑盒”结构，但是控制系统220也可以是分布式控制系统。例如，控制系统的某些部分可以位于电流释放电路214内。
控制系统220可以如下控制电路测试器200的其他元件以实现方法100。在管脚204、206、208、210、212中的多个已被耦合到被测电路202的相应节点(例如节点N1-N5)之后，控制系统220可以使得管脚之一204成为活动管脚，并执行图1所示的电流释放过程104。
根据电流释放过程104，控制系统220使电流释放电路214的输入端224经由放电总线216被耦合到活动管脚204(例如通过发送控制信号以闭合开关S1)。控制系统220随后启用电流释放电路214。如果电压测量电路222所测得的电压在限定的窗口(在许多情况下，将被限制为零伏特，或零伏特附近的小电压范围)内，则控制系统220使活动管脚204经由地总线218被耦合到地(例如通过发送控制信号以闭合开关G1)。但是，如果在电流释放电路214已经被启用了预定的时间段之后，电压测量电路222所测得的电压仍保持在限定的窗口之外，则控制系统220保持开关G1断开，并且使活动管脚204被标记为未放电。在一个实施例中，这包括使活动管脚与电路测试器200的资源隔离开来。这样一来，未放电的管脚不会损害电路测试器和/或电路板214的其他元件。
在完成电流释放过程104之后，控制系统220使得电流释放电路214被禁用，并且从活动管脚204解除耦合(例如通过发送控制信号以断开开关S1)。然后，控制系统220进行到使下一个管脚206成为活动管脚，并且使电流释放过程104对新的活动管脚206重复。控制系统220随后重复上述过程，直到1)已经尝试对所有管脚204、206、208、210、212放电，以及2)所有的管脚204、206、208、210、212都或者被接地，或者被隔离。
对于被测电路202，假定管脚204是控制系统220使之活动的第一个管脚，则电压测量电路222在电流释放过程104期间将不能感测到电压(即因为电池(V)的相反端保持浮动)，并且控制系统220因此将会闭合开关G1以使管脚204接地。开关G1的闭合状态在图2中通过将开关涂黑来指示。
接下来，控制系统220使管脚206活动。但是，这一次由于电池(V)耦合在管脚206和地之间，电流释放电路214将无法对电池放电，并且电压测量电路222将会报告位于其限定窗口之外的电压。因此管脚206将被与测试器资源隔离开来。
在使未连接到电路板214的任何元件的管脚208活动后，电压测量电路222又将不能感测到电压，并且控制系统220将会闭合开关G3以使管脚208接地。
进行到管脚210，如果电阻器(R)的值较小，则电压测量电路222将会报告位于其限定窗口之外的电压，并且管脚210将被隔离。但是，依赖于电阻器(R)的大小以及允许的放电时间，放电电路可能能够有效地释放管脚上的电压(即将其释放到限定的窗口之内)。在这种情况下，电压测量电路222将会报告位于其限定的窗口之内的电压，并且管脚210将通过闭合开关G4被耦合到地。
最后，控制系统220将使得管脚212活动。如果电容器(C)存储足够多的电荷，则电流释放电路214可能无法对电容器放电，并且电压测量电路222可能报告位于其限定的窗口之外的电压。在这种情况下，管脚212将被隔离。但是，如果电容器(C)上的电荷可以被释放，则管脚212将通过闭合开关G5被接地。
电压测量电路222可以在各种时间进行电压测量。在一个实施例中，电压测量电路222在电流释放电路214被耦合到活动管脚之后不久即进行电压测量。以这种方式，当活动管脚没有携带电荷时，可以缩短或跳过电流释放过程104。在另外的实施例中，电压测量电路222可以进行连续的或周期性的测量，并且一旦所测得的管脚电压落到电压测量电路222的限定窗口之内，管脚就可以被耦合到地。在另外的实施例中，在电流释放电路214已经与管脚耦合了预定的时间段之后，电压测量电路222可以简单地进行单个测量。在另一个实施例中，对管脚放电的时间可以被记录，并且所记录的时间可以被控制系统220用来近似和调整在放电周期期间电流释放电路214被激活的预定时间段。
在一个实施例中，电流释放电路214具有定时器。定时器在电流释放电路214被耦合到活动管脚时启动。一旦定时器期满，电压测量电路222就被使得进行电压测量。
控制系统220可以以多种方式来确定电压测量电路222所测得的电压是否位于其限定的窗口之外。在一个实施例中，电路222所测得的电压的状态可以经由耦合在电流释放电路214和控制系统220之间的管脚状态总线234来报告。
管脚状态总线234可以实现各种协议。例如，在一个实施例中，管脚状态总线234的一条线路可以被偏置到第一状态(例如逻辑低状态)。当电压测量电路222所测得的电压位于其限定的窗口之外，并且电流释放电路214已经被启用了预定的时间段时，电压测量电路222可以使管脚状态总线234被拉到第二状态(例如逻辑高状态)。通过监视管脚状态总线234的状态(例如通过周期性地轮询总线234)，控制系统220随后可以确定电路214所测得的电压是否位于其限定的窗口之外。
在某些情况下，电流释放电路214还可以包括用于记录剩余在活动管脚上的电压的电路，和/或用于记录对活动管脚放电所需的时间的电路。如果提供了这样的电路，则管脚状态总线234可以包括额外的线路，经由这些线路，控制系统220可以读取活动管脚上剩余的电压，或者对活动管脚放电所需的时间。
在某些情况下，控制系统220可以被编程为在被测电路202的不加电测试之前执行其电流释放过程104。以这种方式，在不加电测试之前，能量源可以被放电或隔离。在其他情况下，控制系统220还可以(或者替换地)被编程为在被测电路的加电测试之后重复(或执行)其电流释放过程104。以这种方式，由于测试而带电的能量源可以在对电路202进行额外处理之前被安全地接地或隔离。
图3示出了方法100的另一种应用。在图3中，电路测试器300包括多个电流释放电路302、304，其中每一个经由多个放电总线326、328之一被耦合到电路测试器300的不同管脚子集(即管脚集合306、308、310、312和314；或者管脚集合316、318、320、322和324)。测试器管脚中的每一个还被耦合到地总线330。
虽然图3只示出了两个电流释放电路302、304和两个放电总线326、328，但是也可以向电路测试器300添加额外的放电电路和放电总线，本领域的普通技术人员在阅读了对电路测试器300的描述和说明之后将会理解这一点。
如图所示，电路测试器300的管脚可以被耦合到被测电路338。或者，电路测试器的不同管脚可以被耦合到不同的被测电路，或者耦合到被测电路的不同的分立模块或元件。
测试器300的多个电流释放电路302、304使得控制系统332能够针对测试器的放电电路302、304中的每一个执行并行(即并发)的电流释放过程104。以这种方式，可以并行地从多个管脚序列(例如管脚序列306、308、310、312和314；以及管脚序列316、318、320、322和324)中的每一个释放能量。与电路测试器200相比，电路测试器300使得被测电路的节点能够在电流释放过程104的M/N次并行(即并发)反复中被放电(其中M是测试器管脚的总数；N是测试器的电流释放电路的数目)。
在某些情况下，多个放电电路302、304的并行操作可能跨越多个放电电路302、304产生电流环路。例如，当放电电路302和304同时被耦合到管脚312和322时，可能形成如虚线箭头334和336所指示的电流环路。在这种情况下，放电电路302、304之一或两者可能无法将管脚的电压拉到预定的窗口内，并且当前活动的管脚都可能被标记为未放电。
如图3中进一步所示，电路测试器300的管脚状态总线340可以被耦合到测试器的电流释放电路302、304中的每一个。当电流释放电路302、304中特定的一个测量到在其电压测量电路342、344的限定窗口之外的电压时，其电压测量电路可以使总线340被拉到其第二状态。
假定电压测量电路342、344中的任何一个可以将总线340拉到其第二状态(并且两者都可以同时进行此操作)，则总线340充当“团体(party)”总线。结果，一旦确定总线340已改变了状态，控制系统332随后就可以轮询(或查询)电流释放电路302、304两者，以确定电流释放电路302、304中的哪个(哪些)使得总线340被拉到其第二状态。一旦进行了此确定，控制系统332就可以将一个或多个适当的管脚标记为受保护(并将其与测试器资源隔离开来)。另一方面，如果电流释放过程104(图1)通过附接到总线340的所有电流释放电路302、304被并发地执行，则过程完成而总线340的状态不变化，然后控制系统332可以同时闭合与所有当前活动管脚相关联的地开关(即，控制系统332可以同时闭合开关G1-G10中的多个)。
权利要求
1.一种从被测电路释放电压的方法，包括在电路测试器的管脚已经被耦合到所述被测电路的节点之后，使所述管脚中的第一个成为活动管脚，并且通过以下步骤对所述活动管脚执行电流释放过程将电流释放电路耦合到所述活动管脚，然后启用所述电流释放电路；测量所述活动管脚的电压，并且，i)如果测得的电压在限定的窗口之内，则将所述活动管脚耦合到地；并且ii)如果在所述电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后所述测得的电压在所述限定的窗口之外，则将所述活动管脚标记为未放电；以及禁用所述电流释放电路并使其从所述活动管脚解除耦合；以及使所述管脚中的下一个成为所述活动管脚，并且使所述电流释放过程被重复。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法在所述被测电路的不加电测试之前执行。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述方法在所述被测电路的加电测试之后被重复。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述方法在所述被测电路的加电测试之后执行。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述限定的窗口为零伏特。
6.如权利要求1所述的方法，其中将所述活动管脚标记为未放电的步骤包括将所述活动管脚与所述电路测试器的资源隔离开。
7.如权利要求1所述的方法，还包括，当在所述电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后所述测得的电压在所述限定的窗口之外时，改变管脚状态总线的状态。
8.如权利要求1所述的方法，还包括，当在所述电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后所述测得的电压在所述限定的窗口之外时，记录所述活动管脚上剩余的电压。
9.如权利要求1所述的方法，还包括，记录对所述活动管脚放电所需的时间。
10.如权利要求9所述的方法，还包括，利用对一个或多个活动管脚放电的时间，来估计和调整在以后重复所述电流释放过程期间所述电流释放电路被启用的预定时间段。
11.如权利要求1所述的方法，还包括，与对所述电路测试器的管脚的第一序列中的每一个执行所述电流释放过程并行地，结合第二电流释放电路，对所述电路测试器的管脚的第二序列中的每一个执行所述电流释放过程。
12.一种电路测试器，包括控制系统，用于使电路测试器的第一管脚成为活动管脚，并且通过以下步骤对所述活动管脚执行电流释放过程使电流释放电路被耦合到所述活动管脚，然后使所述电流释放电路被启用；使所述活动管脚的电压被测量，并且，i)如果测得的电压在限定的窗口之内，则使所述活动管脚被耦合到地；并且ii)如果在所述电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后所述测得的电压在所述限定的窗口之外，则使所述活动管脚被标记为未放电；以及使所述电流释放电路被禁用并且从所述活动管脚解除耦合；以及使所述管脚中的下一个成为所述活动管脚，并且使所述电流释放过程被重复。
13.一种电路测试器，包括多个管脚；具有电压测量电路的电流释放电路，所述电压测量电路被耦合以测量所述电流释放电路的输入端处的电压；放电总线，经由所述放电总线，所述电流释放电路的输入端可以被切换成与所述多个管脚中的活动管脚相接触；地总线，经由所述地总线，所述多个管脚中的管脚可以被切换成与地相接触；以及控制系统，用于在所述多个管脚已经被耦合到被测电路的节点之后，使所述管脚之一成为活动管脚，并且通过以下步骤执行电流释放过程使所述电流释放电路的输入端经由所述放电总线被耦合到所述活动管脚；启用所述电流释放电路，并且，i)如果由所述电压测量电路测得的电压在限定的窗口之内，则使所述活动管脚经由所述地总线被耦合到地；并且ii)如果在所述电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后由所述电压测量电路测得的电压在所述限定的窗口之外，则使所述活动管脚被标记为未放电；以及使所述电流释放电路被禁用并且从所述活动管脚解除耦合；以及使所述管脚中的下一个成为所述活动管脚，并且使所述电流释放过程被重复。
14.如权利要求13所述的电路测试器，其中所述控制系统在所述被测电路的不加电测试之前执行其电流释放过程。
15.如权利要求14所述的电路测试器，其中所述控制系统在所述被测电路的加电测试之后重复其电流释放过程。
16.如权利要求13所述的电路测试器，其中所述控制系统在所述被测电路的加电测试之后执行其电流释放过程。
17.如权利要求13所述的电路测试器，其中所述限定的窗口为零伏特。
18.如权利要求13所述的电路测试器，其中所述控制系统通过将所述活动管脚与所述电路测试器的资源隔离开来将所述活动管脚标记为未放电。
19.如权利要求13所述的电路测试器，还包括管脚状态总线，其被偏置到第一状态并被耦合在所述控制系统和所述电流释放电路之间，其中当在所述电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后由所述电压测量电路测得的电压在所述限定的窗口之外时，所述电压测量电路使所述管脚状态总线被拉到第二状态；并且所述控制电路通过监视所述管脚状态总线的状态来确定是否i)由所述电压测量电路测得的电压在所述限定的窗口之内，或者ii)在所述电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后由所述电压测量电路测得的电压在所述限定的窗口之外。
20.如权利要求13所述的电路测试器，还包括管脚状态总线，其被耦合在所述控制系统和所述电流释放电路之间，其中所述电流释放电路包括用于记录所述活动管脚上剩余的电压的电路；并且所述控制系统经由所述管脚状态总线读取所述活动管脚上剩余的电压。
21.如权利要求13所述的电路测试器，还包括管脚状态总线，其被耦合在所述控制系统和所述电流释放电路之间，其中所述电流释放电路包括用于记录对所述活动管脚放电所需的时间的电路；并且所述控制系统经由所述管脚状态总线读取对所述活动管脚放电所需的时间。
22.如权利要求21所述的电路测试器，其中所述控制系统利用对一个或多个活动管脚放电的时间，来估计和调整在以后重复所述电流释放过程期间所述电流释放电路被启用的预定时间段。
23.如权利要求13所述的电路测试器，还包括，至少一个额外的电流释放电路，其中每一个具有电压测量电路，所述电压测量电路被耦合以测量其各自的电流释放电路的输入端处的电压；以及至少一个额外的放电总线，其中每一个与所述至少一个额外的电流释放电路中相应的一个相关联，所述至少一个放电总线使得所述至少一个额外的电流释放电路中的每一个能够被切换成与所述多个管脚中的管脚相接触；其中，所述控制系统还被提供用于在所述多个管脚已经被耦合到所述被测电路的节点之后，使得所述管脚中的至少一个额外的管脚活动，并且结合当前活动的管脚的集合中的相应的管脚，对所述电流释放电路中的每一个并发地执行所述电流释放过程。
24.如权利要求23所述的电路测试器，还包括管脚状态总线，其被偏置到第一状态并且被耦合在所述控制系统和所述电流释放电路中的每一个之间，其中当在所述电流释放电路之一已经被启用了预定的时间段之后由所述电压测量电路中特定的一个测得的电压在所述限定的窗口之外时，所述特定的电压测量电路使所述管脚状态总线被拉到第二状态；所述控制系统监视所述管脚状态总线的状态，以确定在其电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后，由所述电压测量电路中任何一个所测得的电压是否在其限定的窗口之外；并且响应于确定出所述管脚状态总线已被拉到所述第二状态，所述控制系统轮询所述电流释放电路中的每一个，以确定其电压测量电路是否测量到位于其限定的窗口之外的电压。
全文摘要
本发明公开了一种用于从被测电路释放电压的方法和装置。在一个实施例中，通过在电路测试器的管脚已经被耦合到被测电路的节点之后，使管脚中的第一管脚成为活动管脚，并对活动管脚执行电流释放过程，来从被测电路释放电压。电流释放过程将电流释放电路耦合到活动管脚，然后启用电流释放电路。然后测量活动管脚的电压，并且如果测得的电压在限定的窗口之内，则将活动管脚耦合到地。但是，如果在电流释放电路已经被启用了预定的时间段之后测得的电压在限定的窗口之外，则将活动管脚标记为未放电。然后禁用电流释放电路并使其从活动管脚解除耦合。之后，使管脚中的下一个成为活动管脚，并使电流释放过程被重复。
文档编号G01R1/02GK1936598SQ200610083619
公开日2007年3月28日 申请日期2006年5月29日 优先权日2005年9月23日
发明者代顿·诺盖德, 罗纳德·J·派弗, 凯文·L·维贝 申请人:安捷伦科技有限公司