辅助测试电路及差分输出运放测试电路的制作方法

1.本技术涉及集成电路测试领域，特别是涉及一种辅助测试电路及差分输出运放测试电路。


背景技术：

2.随着集成电路技术的发展，对差分输出运算放大器的参数测试产生了更多需求。
3.传统的差分输出运算放大器的直流参数测试的闭环测试方法可以人工完成单个直流参数的测试，但无法实现全部直流参数的自动化测试。而使用辅助运放环路只可以实现单端输出运放的全部直流参数自动化测试，无法实现差分输出运放的直流参数测试。
4.因此，目前对差分输出运算放大器的全部直流参数进行测试的方法，效率低下。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对差分输出运算放大器的全部直流参数的测试效率低下的问题，提供一种辅助测试电路及差分输出运放测试电路。
6.一种辅助测试电路，包括：减法运算电路、第一电阻网络和第二电阻网络，其中，所述减法运算电路与所述被测差分输出运算放大器的输出端连接，所述被测差分输出运算放大器的输出端包括正输出端和负输出端，所述减法运算电路的放大倍数为1；
7.所述第一电阻网络包括第一端和第二端，所述第一电阻网络的所述第一端与所述被测差分输出运算放大器的所述负输出端连接；
8.所述第二电阻网络包括第一端和第二端，所述第二电阻网络的所述第一端与所述被测差分输出运算放大器的所述正输出端连接，所述第二电阻网络的所述第二端与所述第一电阻网络的所述第二端连接。
9.在其中一个实施例中，所述减法运算电路包括：运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和反馈电阻，其中，
10.所述运算放大器包括同相输入端、反相输入端和输出端，所述第一电阻包括第一端和第二端，所述第一电阻的所述第一端与所述被测差分输出运算放大器的所述负输出端以及所述第一电阻网络的所述第一端连接，所述第一电阻的所述第二端与所述运算放大器的所述反相输入端连接；
11.所述第二电阻包括第一端和第二端，所述第二电阻的所述第一端与所述被测差分输出运算放大器的所述正输出端以及所述第二电阻网络的所述第一端连接，所述第二电阻的所述第二端与所述运算放大器的所述同相输入端连接；
12.所述第三电阻包括第一端和第二端，所述第三电阻的所述第一端与所述第二电阻的所述第二端以及所述运算放大器的所述同相输入端连接，所述第三电阻的所述第二端接地；
13.所述反馈电阻包括第一端和第二端，所述反馈电阻的所述第一端与所述第一电阻的所述第二端以及所述运算放大器的所述反相输入端连接，所述反馈电阻的所述第二端与
所述运算放大器的所述输出端连接。
14.在其中一个实施例中，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻以及所述反馈电阻的阻值相等。
15.在其中一个实施例中，所述第一电阻网络与所述第二电阻网络的串联点，与外接测量源连接。
16.在其中一个实施例中，所述电路还包括：第三电阻网络、第一开关和第二开关，其中，
17.所述第一开关包括第一端、第二端和第三端，所述第一开关的所述第一端与所述被测差分输出运算放大器的所述负输出端连接，所述第一开关的所述第二端与所述第一电阻网络的所述第一端连接；
18.所述第二开关包括第一端、第二端和第三端，所述第二开关的所述第一端与所述被测差分输出运算放大器的所述正输出端连接，所述第二开关的所述第二端与所述第二电阻网络的所述第一端连接；
19.所述第三电阻网络包括第一端和第二端，所述第三电阻网络的所述第一端与所述第一开关的所述第三端连接，所述第三电阻网络的所述第二端与所述第二开关的所述第三端连接。
20.一种差分输出运放测试电路，包括：辅助测试电路、被测差分输出运算放大器以及辅助运放环路，其中，
21.所述辅助测试电路与所述被测差分输出运算放大器以及所述辅助运放环路连接；
22.所述被测差分输出运算放大器与所述辅助运放环路连接，所述辅助运放环路用于测试所述被测差分输出运算放大器的直流参数；
23.所述辅助测试电路为上述任一实施例中任一项所述的辅助测试电路。
24.在其中一个实施例中，所述辅助运放环路包括：辅助运算放大器，所述辅助运算放大器的反相输入端外接参考电压，所述辅助运算放大器的同相输入端与所述辅助测试电路连接。
25.在其中一个实施例中，所述辅助运放环路还包括：负反馈电阻，所述负反馈电阻的第一端与所述辅助运算放大器的输出端连接，所述负反馈电阻的第二端与所述被测差分输出运算放大器的反相输入端连接。
26.在其中一个实施例中，所述辅助运放环路还包括：第一钳位电阻，所述第一钳位电阻的第一端与所述辅助测试电路连接，所述第一钳位电阻的第二端与所述辅助运算放大器的同相输入端连接。
27.在其中一个实施例中，所述辅助运放环路还包括：
28.参考电阻，所述参考电阻包括第一端和第二端；
29.所述参考电阻的所述第一端外接所述参考电压，所述参考电阻的所述第二端与所述辅助运算放大器的反相输入端连接。
30.上述辅助测试电路，包括：减法运算电路、第一电阻网络和第二电阻网络，其中，所述减法运算电路与所述被测差分输出运算放大器的输出端连接，所述被测差分输出运算放大器的输出端包括正输出端和负输出端，所述减法运算电路的放大倍数为1；所述第一电阻网络包括第一端和第二端，所述第一电阻网络的所述第一端与所述被测差分输出运算放大
器的所述负输出端连接；所述第二电阻网络包括第一端和第二端，所述第二电阻网络的所述第一端与所述被测差分输出运算放大器的所述正输出端连接，所述第二电阻网络的所述第二端与所述第一电阻网络的所述第二端连接。1倍增益的减法运算电路将被测差分输出运算放大器的差分输出1：1转为单端输出，第一电阻网络和第二电阻网络为被测差分输出运算放大器提供差分负载电阻，可以将辅助测试电路与被测差分输出运算放大器作为整体接入辅助运放环路中，以便完成大部分直流参数的测试，从而实现通过辅助运放环路完成差分输出运放的全部直流参数自动化测试，提高测试效率。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本技术一实施例中辅助测试电路的结构示意图。
33.图2为本技术一实施例中被测差分输出运算放大器的结构示意图。
34.图3为本技术一实施例中电阻网络的结构示意图。
35.图4为本技术一实施例中辅助测试电路的结构示意图。
36.图5为本技术一实施例中差分输出运放测试电路的结构示意图。
37.图6为本技术一实施例中辅助运放环路的示意图。
38.附图标记
39.辅助测试电路10、减法运算电路100、第一电阻101、第二电阻102、第三电阻103、反馈电阻104、运算放大器105、第一电阻网络110、第二电阻网络120、第三电阻网络130、被测差分输出运算放大器20、辅助运放环路30、差分输出运放测试电路40、辅助运算放大器310、第一钳位电阻311、第二钳位电阻312、第二反馈电阻313。
具体实施方式
40.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施的限制。
41.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
43.如图1所示，本技术提供了一种辅助测试电路10。辅助测试电路10包括减法运算电路100、第一电阻网络110和第二电阻网络120。减法运算电路100与被测差分输出运算放大器20的输出端连接，被测差分输出运算放大器20的输出端包括正输出端out+和负输出端out-，减法运算电路的放大倍数为1。第一电阻网络110包括第一端110a和第二端110b，第一电阻网络110的第一端110a与被测差分输出运算放大器20的负输出端out-连接。第二电阻网络120包括第一端120a和第二端120b，第二电阻网络120的第一端120a与被测差分输出运算放大器20的正输出端out+连接，第二电阻网络120的第二端120b与第一电阻网络110的第二端110b连接。
44.其中，被测差分输出运算放大器20可以参见图2，in-为被测差分输出运算放大器20的反相输入端，in+为被测差分输出运算放大器20的同相输入端，out-为被测差分输出运算放大器20的负输出端，out+为被测差分输出运算放大器20的正输出端。
45.第一电阻网络110和第二电阻网络120为被测差分输出运算放大器20提供差分负载电阻，第一电阻网络110或第二电阻网络120可以如图3所示。第一电阻网络110和第二电阻网络120的阻值可以根据不同的测试需求，调节为不同的阻值。调节第一电阻网络110和第二电阻网络120的阻值使被测差分输出运算放大器20无法驱动该差分负载电阻，此时可通过在辅助测试电路10的输出端out端口测量第一电阻网络110和第二电阻网络120的两端压降，从而计算出被测差分输出运算放大器20的最大输出电流能力。
46.示例性的，最大输出电流能力的测试步骤包括：1)参考被测差分输出运算放大器20的参数手册，通过最大输出电压vout_max和最大输出电流iout_max两个参数的指标，计算理论可驱动的最小电阻rmin＝vout_max/iout_max。2)调节第一电阻网络110和第二电阻网络120的阻值，使第一电阻网络110和第二电阻网络120的阻值相加的和为rload，使得rload小于rmin。3)测量辅助测试电路10的输出端out端口的电压值vout。4)计算最大输出电流能力＝vout/rload。
47.可以理解，被测差分输出运算放大器20的直流参数测试需要借助辅助运放环路30。被测差分输出运算放大器20与此辅助测试电路10作为一个整体接入辅助运放环路30中，使得辅助运放环路30可以正常工作，实现差分输出运放的全部直流参数自动化测试。一般基于常见的直流参数测试方法完成被测差分输出运算放大器20的测试，本技术实施例在此不做具体限定。
48.本技术实施例提供的辅助测试电路10，通过1倍增益的减法运算电路将被测差分输出运算放大器的差分输出1：1转为单端输出，第一电阻网络和第二电阻网络为被测差分输出运算放大器提供差分负载电阻，可以将辅助测试电路与被测差分输出运算放大器作为整体接入辅助运放环路中，以便完成大部分直流参数的测试，从而实现通过辅助运放环路完成差分输出运放的全部直流参数自动化测试，提高测试效率。
49.在一个实施例中，参见图1，减法运算电路100包括：运算放大器105、第一电阻101、第二电阻102、第三电阻103和反馈电阻104。其中，运算放大器包括105同相输入端、反相输入端和输出端out。第一电阻101包括第一端101a和第二端101b，第一电阻101的第一端101a
与被测差分输出运算放大器20的负输出端out-以及第一电阻网络110的第一端110a连接，第一电阻101的第二端101b与运算放大器105的反相输入端连接。
50.第二电阻102包括第一端102a和第二端102b，第二电阻102的第一端102a与被测差分输出运算放大器20的正输出端out+以及第二电阻网络120的第一端120a连接，第二电阻102的第二端102b与运算放大器105的同相输入端连接。第三电阻103包括第一端103a和第二端103b，第三电阻103的第一端103a与第二电阻102的第二端102b以及运算放大器105的同相输入端连接，第三电阻103的第二端103b接地。反馈电阻104包括第一端104a和第二端104b，反馈电阻104的第一端104a与第一电阻101的第二端104b以及运算放大器105的反相输入端连接，反馈电阻104的第二端104b与运算放大器105的输出端out连接。
51.本技术实施例中，被测差分输出运算放大器20的正输出端out+的电压信号vout+，负输出端out-的电压信号vout-，分别加至运算放大器105的同相输入端和反相输入端。又因该减法运算电路100的放大倍数为1，可得运算放大器105的输出端out的电压值vout＝(vout+)-(vout-)。
52.本技术实施例中，通过运算放大器105、第一电阻101、第二电阻102、第三电阻103以及反馈电阻104的电路连接关系，组成一个放大倍数为1的减法运算电路100，完成被测差分输出运算放大器20的差分输出转单端，因此实现被测差分输出运算放大器20配合减法运算电路100使用，可以应用在辅助运放环路30中，完成差分输出运放的全部直流参数自动化测试。
53.在一个实施例中，第一电阻101、第二电阻102、第三电阻103以及反馈电阻104的阻值相等。
54.其中，当被测差分输出运算放大器20的负输出端out-单独作用时，使vout+＝0，此时减法运算电路100相当于一个反相比例运例运算电路，减法运算电路100的输出端out的电压值vout1＝-rf/r1
×
vout-，其中，rf为反馈电阻104的阻值，r1为第一电阻101的阻值。当被测差分输出运算放大器20的正输出端out+单独作用时，使vout-＝0，此时减法运算电路100相当于一个同相比例运例运算电路，减法运算电路100的输出端out的电压值vout2＝(1+rf/r1)
×
r3/(r2+r3)
×
vout+，其中，r2为第二电阻102的阻值，r3为第三电阻103的阻值。减法运算电路100的输出端out的电压值vout＝vout1+vout2。当第一电阻101、第二电阻102、第三电阻103以及反馈电阻104的阻值相等，也即r1＝r2＝r3＝rf时，可以推算出vout＝(vout+)-(vout-)，也即减法运算电路100，1:1的完成被测差分输出运算放大器20的差分输出转单端。示例性的，第一电阻101、第二电阻102、第三电阻103以及反馈电阻104的阻值都为499ω。
55.本技术实施例中，通过将第一电阻101、第二电阻102、第三电阻103以及反馈电阻104的阻值设为相等，实现了差分转单端电路的构建，将被测差分输出运算放大器20配合减法运算电路100使用，可以应用在辅助运放环路30中，完成差分输出运放的全部直流参数自动化测试。
56.在一个实施例中，参见图1，第一电阻网络110与第二电阻网络120的串联点，与外接测量源连接。
57.其中，将第一电阻网络110与第二电阻网络120的串联点作为抽头引出，在该引出的抽头处(图1中out_meas点)外接测量源，可以测试差分输出运放特有的输出平衡误差和
增益等共模输出参数。测量源指自动化测试设备都有的电压电流源表，将第一电阻网络110与第二电阻网络120的串联点作为抽头引出，可以将第一电阻网络110与第二电阻网络120的串联节点作为测试节点通过pcb(printed circuit board，印制电路板)走线或者线缆引出到装置外部，再连接电压或电流源表。通过测量源读取out_meas测量点处的电压值，可根据对应参数的计算公式得出测量结果。
58.本技术实施例中，通过在第一电阻网络110与第二电阻网络120中间的串联点外接测量源，可以实现对差分输出运放的共模输出参数测试，以实现所有直流参数的自动测试。
59.在一个实施例中，参见图4，辅助测试电路10还包括第三电阻网络130、第一开关k1和第二开关k2。其中，第一开关k1包括第一端、第二端和第三端，第一开关k1的第一端与被测差分输出运算放大器20的负输出端out-连接，第一开关k1的第二端与第一电阻网络110的第一端连接。第二开关k2包括第一端、第二端和第三端，第二开关k2的第一端与被测差分输出运算放大器20的正输出端out+连接，第二开关k2的第二端与第二电阻网络120的第一端连接。第三电阻网络130包括第一端130a和第二端130b，第三电阻网络130的第一端130a与第一开关k1的第三端连接，第三电阻网络130的第二端130b与第二开关k2的第三端连接。
60.本技术实施例中，第一开关k1的第一端还可以与第一电阻101的第一端101a连接，第二开关k2的第一端还可以与第二电阻102的第一端102a连接。第三电阻网络130可以参见3所示的电阻网络结构，第三电阻网络130的阻值可以根据实际测试需要调节改变。将第一开关k1和第二开关k2打到图3中刀点2处时，也即第一开关k1的第一端与第一开关k1的第二端连通，与其第三端断开；第二开关k2的第一端与第二开关k2的第二端连通，与其第三端断开。此时，第三电阻网络130未连接在辅助测试电路10中，第一电阻网络110与第二电阻网络120串联为被测差分输出运算放大器20提供差分负载电阻，可以将辅助测试电路10与被测差分输出运算放大器20作为整体接入辅助运放环路30中，完成大部分直流参数的测量。同时通过在第一电阻网络110与第二电阻网络120中间的串联点外接测量源，可以实现对差分输出运放的共模输出参数测试。
61.将第一开关k1和第二开关k2打到刀点1处时，也即第一开关k1的第一端与第一开关k1的第三端连通，与其第二端断开；第二开关k2的第一端与第二开关k2的第三端连通，与其第二端断开。此时，第一电阻网络110与第二电阻网络120未连接在辅助测试电路10中，第三电阻网络130作为被测差分输出运算放大器20的差分负载电阻。调节第三电阻网络130的阻值使被测差分输出运算放大器20无法驱动此负载，通过在辅助测试电路10的输出out端口测量第三电阻网络130两端压降，可以计算出被被测差分输出运算放大器20的最大输出电流能力。
62.上述公开的实施例，通过第一开关k1和第二开关k2切换连接在辅助测试电路10中的电阻网络，实现对不同直流参数的测量，以此完成被测差分输出运算放大器20的全部直流参数自动化测试。
63.在一个实施例中，参见图5，还提供一种差分输出运放测试电路40。差分输出运放测试电路40包括辅助测试电路10、被测差分输出运算放大器20以及辅助运放环路30。其中，辅助测试电路10与被测差分输出运算放大器20以及辅助运放环路30连接。被测差分输出运算放大器20与辅助运放环路30连接，辅助运放环路30用于测试被测差分输出运算放大器20的直流参数。辅助测试电路10为上述任一实施例中所述的辅助测试电路10。
64.示例性的，常见的辅助运放环路30测试运放的直流参数电路可以如图6所示，图6除被测器件(dut，device under test)以外的电路部分都为辅助运放环路30。本技术实施例中，辅助测试电路10与被测差分输出运算放大器20可以作为一个整体接入辅助运放环路30中，构建差分输出运放测试电路40，以通过差分输出运放测试电路40完成差分输出运放的直流参数测试。可以基于常见的直流参数测试方法完成被测差分输出运算放大器20的测试，本技术实施例在此不做具体限定。
65.在一个实施例中，辅助运放环路30包括辅助运算放大器310。辅助运算放大器310的反相输入端外接参考电压vref，辅助运算放大器310的同相输入端与辅助测试电路10连接。
66.其中，通过设置参考电压vref可以使得辅助测试电路10输出端out输出的电压值vout等发生改变，以此根据不同的参数计算公式实现差分输出的直流参数测量。还可以通过测量辅助运放环路30输出端的电压vm来计算得到失调电压vos。
67.示例性的，输出平衡误差参数的测试步骤如下所示：1)设置vref为v1，测试out_meas点电压为u1。2)设置vref为v2，测试out_meas点电压为u2。3)计算输出平衡误差＝(u2
–
u1)/(v2
–
v1)。其他直流参数的测试方法只需要参照常用的运放测试方法即可，本技术在此不做具体限定。
68.在一个实施例中，辅助运放环路30还包括负反馈电阻rf。负反馈电阻rf的第一端与辅助运算放大器310的输出端连接，负反馈电阻rf的第二端与被测差分输出运算放大器20的反相输入端连接。
69.在一个实施例中，辅助运放环路30还包括第一钳位电阻311，第一钳位电阻311的第一端与辅助测试电路10连接，第一钳位电阻311的第二端与辅助运算放大器310的同相输入端连接。
70.在一个实施例中，辅助运放环路30还包括参考电阻r
dac
。参考电阻r
dac
包括第一端和第二端，参考电阻r
dac
的第一端外接参考电压vref，参考电阻r
dac
第二端与辅助运算放大器310的反相输入端连接。
71.辅助运放环路30还可以包括第二钳位电阻310，第二钳位电阻310的一端与第一钳位电阻311以及辅助运算放大器(aux opa，auxiliary operational amplifier)310的同相输入端连接，另一端接地。辅助运放环路30还可以包括两个输入电阻ri，两个输入电阻ri的阻值相等，其中一个输入电阻ri与被测差分输出运算放大器20的反相输入端连接，另一个输入电阻ri与被测差分输出运算放大器20的同相输入端连接。辅助运放环路30还可以包括第二反馈电阻313，第二反馈电阻313的一端与被测差分输出运算放大器20的同相输入端以及一个输入电阻ri连接，另一端接地。
72.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
73.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。