浮动VI源板卡报警装置及系统的制作方法

浮动vi源板卡报警装置及系统
技术领域
1.本实用新型涉及电路测试技术领域，尤其是涉及一种浮动vi源板卡报警装置及系统。


背景技术：

2.集成电路测试是集成电路生产过程中一道非常重要的工序，通过对比集成电路测试的实际输出与预期的输出，评估确定集成电路的功能和性能。测试集成电路时通常需要施加一个激励，然后检测输出信号，而浮动源测试板卡就可以实现激励单元和检测单元功能，通过对待测芯片可以施加一个可调的电压/电流，并且可以检测待测芯片的电压/电流。由于浮动源测试板卡具备宽可调范围的输出电压/电流，测试过程中可能会出现板卡供电电压异常跌落问题，相关技术中，当出现电源异常情况时，通常会导致测试机直接整机宕机，这种直接宕机的方式不仅影响测试效率，还可能会造成严重损失，如可能会损坏待测芯片、浮动源测试板卡，甚至会损坏测试机等。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种浮动vi源板卡报警装置及系统，以提高测试效率，降低测试损失。
4.本实用新型提供的一种浮动vi源板卡报警装置，包括：电源监测模块，电源监测模块分别与浮动vi源板卡中的电源模块和处理器连接；电源模块包括第一电源；其中，电源监测模块包括依次连接的预处理电路、模数转换器和第一比较器；第一电源与预处理电路连接；预处理电路用于调节第一电源的第一电压；模数转换器用于将调节后的第一电压从模拟信号转换为数字信号，得到模数转换结果；第一比较器用于当判断模数转换结果超出预设第一阈值时，输出第一比较结果，将第一比较结果发送至处理器，以通过处理器输出电源异常报警信号。
5.进一步的，电源模块还包括第二电源；电源监测模块还包括：第二比较器，分别与第二电源和处理器连接，用于当判断第二电源的第二电压超出预设第二阈值时，输出第二比较结果，并将第二比较结果发送至处理器，以通过处理器输出电源异常报警信号；其中，第一电源对外部干扰的敏感度高于第二电源。
6.进一步的，还包括：电压电流监测模块；电压电流监测模块分别与浮动vi源板卡中的激励模块、测量模块和处理器连接；电压电流监测模块用于检测激励模块输出的第一电压、第一电流，以及测量模块测量的第二电压和第二电流，基于第一电压、第一电流、第二电压和第二电流输出第二异常结果，将第二异常结果发送至处理器，以通过处理器输出电压电流异常报警信号。
7.进一步的，电压电流监测模块包括相互连接的电压电流检测单元和电压电流钳位比较单元；电压电流钳位比较单元与处理器连接；电压电流检测单元用于检测第一电压、第一电流、第二电压和第二电流，并发送至电压电流钳位比较单元；电压电流钳位比较单元用
于当判断第一电压、第一电流、第二电压和第二电流中的至少一种超出对应的钳位设置值时，输出第三比较结果，将第三比较结果发送至处理器，以通过处理器输出电压电流异常报警信号。
8.进一步的，电压电流监测模块包括与电压电流检测单元连接的第三比较器；第三比较器还分别与处理器和数模转换器连接；电压电流检测单元用于将检测到的第一电压、第二电压发送至第三比较器；数模转换器用于将预设第三阈值转换为模拟信号；第三比较器用于当判断第一电压和/或第二电压超出预设第三阈值时，输出第四比较结果，将第四比较结果发送至处理器，以通过处理器输出电压过冲异常报警。
9.进一步的，还包括：线路监测模块；线路监测模块分别与浮动vi源板卡中的激励模块、测量模块和处理器连接；线路监测模块用于检测激励模块的第一正端电压、测量模块的第二正端电压和测量模块的负端电压，基于第一正端电压、第二正端电压和负端电压输出第三异常结果，将第三异常结果发送至处理器，以通过处理器输出线路异常报警信号。
10.进一步的，线路监测模块包括相互连接的差值运算模块和第四比较器；第四比较器与处理器连接；差值运算模块用于计算检测到的第一正端电压和第二正端电压之间的差值，将差值发送至第四比较器；第四比较器用于当判断差值超出预设第四阈值时，输出第五比较结果，将第五比较结果发送至处理器，以通过处理器输出线路异常报警信号。
11.进一步的，线路监测模块包括第五比较器；第五比较器与处理器连接；第五比较器用于当判断测量模块的负端电压超出预设第五阈值时，输出第六比较结果，将第六比较结果发送至处理器，以通过处理器输出线路异常报警信号。
12.进一步的，还包括：与所述浮动vi源板卡中的目标元件连接的温度监测模块，所述温度监测模块还与所述处理器连接；所述温度监测模块用于检测所述目标元件的温度值，生成温度信号，并将所述温度信号发送至所述处理器；其中，所述处理器用于判断所述温度信号超出预设第六阈值时，输出温度异常报警信号。
13.本实用新型提供的一种浮动vi源板卡报警系统，包括上位机、浮动vi源板卡以及上述任一项的浮动vi源板卡报警装置。
14.本实用新型提供的浮动vi源板卡报警装置及系统，报警装置包括：电源监测模块，电源监测模块分别与浮动vi源板卡中的电源模块和处理器连接；电源模块包括第一电源；其中，电源监测模块包括依次连接的预处理电路、模数转换器和第一比较器；第一电源与预处理电路连接；预处理电路用于调节第一电源的第一电压；模数转换器用于将调节后的第一电压从模拟信号转换为数字信号，得到模数转换结果；第一比较器用于当判断模数转换结果超出预设第一阈值时，输出第一比较结果，将第一比较结果发送至处理器，以通过处理器输出电源异常报警信号。该装置包括电源监测模块，可用于监测第一电源的第一电压，当监测到第一电压异常时，可以通过处理器输出电源异常报警信号，以提醒用户及时排查异常问题，避免出现直接宕机的问题，从而可以提高测试效率，降低测试损失。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
16.图1为本实用新型实施例提供的一种浮动vi源板卡报警装置的结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例提供的一种电源异常报警电路示意图；
18.图3为本实用新型实施例提供的另一种电源异常报警电路示意图；
19.图4为本实用新型实施例提供的另一种浮动vi源板卡报警装置的结构示意图；
20.图5为本实用新型实施例提供的一种电压电流异常报警电路示意图；
21.图6为本实用新型实施例提供的一种输出电压过冲报警电路示意图；
22.图7为本实用新型实施例提供的一种线路异常报警电路示意图；
23.图8为本实用新型实施例提供的另一种线路异常报警电路示意图；
24.图9为本实用新型实施例提供的一种温度异常报警电路示意图；
25.图10为本实用新型实施例提供的一种浮动vi源板卡报警系统的结构示意图。
26.附图标记说明：10、电源模块；11、激励模块；12、测量模块；13、电源监测模块；14、电压电流监测模块；15、线路监测模块；16、处理器；17、温度监测模块；20、浮动vi源板卡报警装置；30、上位机；40、浮动vi源板卡。
具体实施方式
27.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.测试集成电路时通常需要施加一个激励，然后检测输出信号，所以在集成电路测试机台上有激励单元和检测单元，浮动源测试板卡可以实现激励单元和检测单元功能，由于浮动源测试板卡具备宽可调范围的输出电压/电流，测试过程中可能会出现各种异常情况，相关技术中，浮动源测试板卡缺乏报警系统，当出现异常时会导致测试机整机宕机无法工作，这不仅影响了测试效率，而且异常点定位难度高，比如，板卡供电电压异常跌落，输出电压/电流无法钳位，输出存在过冲，震荡，输出线路接触不良，核心器件温度失控等等，这些问题可能会造成严重损失，如可能会损坏待测芯片、浮动源测试板卡，甚至会损坏测试机等。基于此，本实用新型实施例提供了一种浮动vi源板卡报警装置及系统，该技术可以应用于需要对集成电路浮动vi源板卡进行报警检测的场景中。
29.为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种浮动vi源板卡报警装置进行介绍，如图1所示，报警装置包括：电源监测模块13，电源监测模块13分别与浮动vi源板卡40中的电源模块10和处理器16连接；电源模块10包括第一电源；参见图2所示的一种电源异常报警电路示意图，其中，电源监测模块13包括依次连接的预处理电路、模数转换器和第一比较器；第一电源与预处理电路连接；预处理电路用于调节第一电源的第一电压；模数转换器用于将调节后的第一电压从模拟信号转换为数字信号，得到模数转换结果；第一比较器用于当判断模数转换结果超出预设第一阈值时，输出第一比较结果，将第一比较结果发送至处理器16，以通过处理器16输出电源异常报警信号，以提醒用户及时排查异常问题，避免出现直接宕机的问题，从而可以提高测试效率，降低测试损失。
30.上述浮动vi源板卡40通常具有宽可调范围的输出电压、输出电流，其中，浮动vi源
板卡40中包括电源模块10和处理器16；该电源模块10可以为该浮动vi源板卡40中的各个元件供电；测试机的电源系统比较复杂，应对不同的输出电压，供电电源轨会存在切换过程，并且板卡内部多通道，多模块电路等这些特点对电源的要求很高，当电源电压异常时，可能会导致器件损坏、测量错误等问题，因此，需要通过电源监测模块13监测电源模块10的电源电压，当电源电压异常时，可以输出相应的异常结果，并发送至处理器16，通过处理器16输出电源异常报警信号，以提示工程师或测试人员及时排查电源模块存在的问题，保证测试正常进行。通常电源报警是通过检测电源电压幅度实现，板卡内部具备多路电源轨，当出现某个电源轨电压异常时，进行报警。
31.上述第一电源(图中未示出)也可以称为敏感电源，其对于噪声等外部干扰的敏感度较高，容易受外部干扰影响导致电源电压波动；在实际实现时，有些敏感电源不允许存在波动，如果敏感电源存在波动需要进行报警。参见图2所示的一种电源异常报警电路示意图，可以用于监测敏感度较高的电源电压，比如功放电路电源等；假设第一电源输出的电压为v1，通过预处理电路将电压v1调节到合适范围内的电压，然后再通过模数转换器转换为数字信号给第一比较器，第一比较器判断转换为数字信号的电压是否超过设置门限值，即第一阈值，如果超出门限值，输出第一比较结果并发送至处理器16，处理器16可以根据该第一比较结果输出相应的电源异常报警信号，通过该报警信号可以指示第一电源出现异常，可以将该报警信号发送至所连接的上位机进行显示。
32.进一步的，电源模块10还包括第二电源；电源监测模块13还包括：第二比较器，分别与第二电源和处理器16连接，用于当判断第二电源的第二电压超出预设第二阈值时，输出第二比较结果，并将第二比较结果发送至处理器16，以通过处理器16输出电源异常报警信号；其中，第一电源对外部干扰的敏感度高于第二电源。
33.上述第二电源也可以称为非敏感电源，其对于噪声等外部干扰的敏感度较低，受外部干扰影响较小，一般不容易出现电源电压波动。参见图3所示的另一种电源异常报警电路示意图，对于不敏感电源，可以设置不同电源轨可容忍的门限电压值与相应的电源电压作比较，假设第二电源输出的电压为v2、v3
……
vn，将每个电压输入至对应的第二比较器，其中，每个第二比较器设置有相应的门限电压值，即上述第二阈值，当其中任意一个或多个第二电源的输出电压超出对应的门限电压值时，可以通过各自对应第二比较器，输出对应的第二比较结果，并发送至处理器16，处理器16可以根据该第二比较结果输出相应的电源异常报警信号，通过该报警信号可以指示存在异常的第二电源，便于用户排查异常问题，可以将该报警信号发送至所连接的上位机进行显示。
34.在一个实施例中，如图4所示的另一种浮动vi源板卡报警装置的结构示意图，该报警装置还包括：电压电流监测模块14；电压电流监测模块14分别与浮动vi源板卡40中的激励模块11、测量模块12和处理器16连接；电压电流监测模块14用于检测激励模块11输出的第一电压、第一电流，以及测量模块12测量的第二电压和第二电流，基于第一电压、第一电流、第二电压和第二电流输出第二异常结果，将第二异常结果发送至处理器16，以通过处理器16输出电压电流异常报警信号。
35.具体地，当采用四线制测量时，浮动vi源板卡40中还包括激励模块11和测量模块12，该激励模块11和测量模块12分别与外部的待测元件连接，通过激励模块11可以为待测元件提供输出电压和输出电流，通过测量模块12可以测量待测元件的两端电压和电流；该
待测元件可以是待测芯片或集成电路模块等。
36.在对待测芯片测试时，如果没有钳位报警，当出现异常芯片时，可能会存在过流/过压损坏芯片，本方案可以通过电压电流监测模块14监测激励模块11输出的第一电压、第一电流，以及测量模块12测量的第二电压和第二电流，比如，当其中任一一项参数异常时，可以输出相应的异常结果，并发送至处理器16，通过处理器16输出电压异常报警信号，或者电流异常报警信号，或者电压电流异常报警信号，以提示工程师或测试人员及时排查激励模块11和/或测量模块12存在的问题，保证测试正常进行。
37.进一步的，电压电流监测模块14包括相互连接的电压电流检测单元和电压电流钳位比较单元；电压电流钳位比较单元与处理器16连接；电压电流检测单元用于检测第一电压、第一电流、第二电压和第二电流，并发送至电压电流钳位比较单元；电压电流钳位比较单元用于当判断第一电压、第一电流、第二电压和第二电流中的至少一种超出对应的钳位设置值时，输出第三比较结果，将第三比较结果发送至处理器16，以通过处理器16输出电压电流异常报警信号。
38.在芯片测试时，如果没有钳位报警，当出现异常芯片时可能会存在过流及/或过压损坏芯片，参见图5所示的一种电压电流异常报警电路示意图，电压电流检测单元可以连接激励模块11的输出端(hf和lf两端)和测量模块12的输出端(hs和ls两端)，以检测激励模块11输出的第一电压、第一电流，以及测量模块12测量的第二电压和第二电流，将检测到的第一电压、第一电流、第二电压和第二电流发送至电压电流钳位比较单元，具体实现时，该电压电流钳位比较单元中可以集成多个比较器，以分别将第一电压、第一电流、第二电压和第二电流和各自对应的钳位设置值(对应上述第三阈值)进行比较，如果有其中一个或多个超出对应的钳位设置值，按钳位设置值进行钳位并输出比较结果，将比较结果发送至处理器16，处理器16可以根据该比较结果输出相应的电压电流异常报警信号，通过该报警信号可以指示第一电压异常，第二电压异常，第一电流异常或第二电流异常等，可以将该报警信号发送至所连接的上位机进行显示。
39.进一步的，电压电流监测模块14包括与电压电流检测单元连接的第三比较器；第三比较器还分别与处理器16和数模转换器连接；电压电流检测单元用于将检测到的第一电压、第二电压发送至第三比较器；数模转换器用于将预设第三阈值转换为模拟信号；第三比较器用于当判断第一电压和/或第二电压超出预设第三阈值时，输出第四比较结果，将第四比较结果发送至处理器16，以通过处理器16输出电压过冲异常报警。
40.如果浮动vi源板卡40的输出存在过冲或者震荡会对负载测试有较大影响，如图6所示的一种输出电压过冲报警电路示意图，预设门限值(对应上述第三阈值)通过数模转换器输入到第三比较器一个输入端，第三比较器另一个输入端是电压电流监测模块14监测的信号，当监测的激励模块11输出的第一电压和/或测量模块12测量的第二电压超过门限值时，证明输出可能存在震荡、过冲等，第三比较器会有异常信号输出，此时处理器16捕获异常信号，并输出电压过冲异常报警，可以将该报警信号发送至所连接的上位机进行显示。需要说明的是，该过冲检测不需要检测电压电流的具体值，通过硬件方式，只要超过预设门限值就触发报警；而电压电流异常报警需要采集实际的电压电流具体值，通过软件进行比较。
41.进一步的，如图4所示，报警装置还包括：线路监测模块15；线路监测模块15分别与浮动vi源板卡40中的激励模块11、测量模块12和处理器16连接；线路监测模块15用于检测
激励模块11的第一正端电压、测量模块12的第二正端电压和测量模块12的负端电压，并基于第一正端电压、第二正端电压和负端电压输出第三异常结果，将第三异常结果发送至处理器16，以通过处理器16输出线路异常报警信号。
42.采用四线制测试时，激励模块11对应有激励线，相应的测试端为激励线正端(对应上述第一正端电压)和激励线负端；测量模块12对应有检测线，相应的测试端为检测线正端(对应上述第二正端电压)和检测线负端(对应上述负端电压)；为方便说明，激励线正端以hf表示，激励线负端以lf表示，检测线正端以hs表示，检测线负端以ls表示，四线制测量时hf和hs电压接近相等，lf和ls电压接近相等，而实际情况可能存在接触不良或者断线/未连接等异常情况，这些情况都会影响负载特性的测试，因此，可以通过线路监测模块15监测激励线或检测线是否异常，当判断存在线路异常时，可以输出相应的异常结果，并发送至处理器16，通过处理器16输出线路异常报警信号，该异常报警信号可以提示工程师或测试人员存在异常的线路，如激励线异常、检测线异常等，更便于工程师或测试人员及时排查问题线路，保证测试正常进行。
43.进一步的，线路监测模块15包括相互连接的差值运算模块和第四比较器；第四比较器与处理器16连接；差值运算模块用于计算检测到的第一正端电压和第二正端电压之间的差值，将差值发送至第四比较器；第四比较器用于当判断差值超出预设第四阈值时，输出第五比较结果，将第五比较结果发送至处理器16，以通过处理器16输出线路异常报警信号。
44.在四线制测量时，激励模块11的激励线正端hf和测量模块12的检测线正端hs电压接近相等，激励模块11的激励线负端lf和测量模块12的检测线负端ls电压接近相等，实际情况可能存在接触不良或者断线/未连接等异常情况，这些情况都会影响负载特性的测试。参见图7所示的一种线路异常报警电路示意图，差值运算模块可以计算激励模块11的第一正端电压(hf)和测量模块12的第二正端电压(hs)之间的电压差，通过第四比较器比较该电压差与预设门限值电压(对应上述第四阈值)的大小，当判断该电压差超出预设门限值电压时，输出第五比较结果并发送至处理器16；处理器16可以根据该第五比较结果输出相应的线路异常报警信号，通过该报警信号可以指示激励模块11的线路或测量模块12的线路存在异常等，可以将该报警信号发送至所连接的上位机进行显示。
45.进一步的，线路监测模块15包括第五比较器；第五比较器与处理器16连接；第五比较器用于当判断测量模块12的负端电压超出预设第五阈值时，输出第六比较结果，将第六比较结果发送至处理器16，以通过处理器16输出线路异常报警信号。
46.参见图8所示的另一种线路异常报警电路示意图，将测量模块12的负端电压(ls)输入至第五比较器，通过第五比较器将该负端电压与预设门限值电压(对应上述第五阈值)进行比较，当该负端电压超出该预设门限值时，输出第六比较结果并发送至处理器16；处理器16可以根据该第六比较结果输出相应的线路异常报警信号，通过该报警信号可以指示激励模块11的线路或测量模块12的线路存在异常等，可以将该报警信号发送至所连接的上位机进行显示。
47.进一步的，如图4所示，报警装置还包括：与浮动vi源板卡40中目标元件连接的温度监测模块17，温度监测模块17还与处理器16连接；温度监测模块17用于检测目标元件的温度值，生成温度信号，并将温度信号发送至处理器16；其中，处理器16用于判断温度信号超出预设第六阈值时，输出温度异常报警信号。
48.上述目标元件包括以下至少一种：主控芯片和功率半导体器件。该主控芯片通常是控制设备运行工作的核心；该功率半导体器件通常用于电能变换和控制电路，可以是功放电路的mosfet管，igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)等，温度报警可以通过多个温度监测模块17实现，上述温度监测模块17中可以包括相互连接的温度传感器和温度比较器，在实际实现时，可以将温度传感器贴近关键元器件，如放置在关键元器件上。参见图9所示的一种温度异常报警电路示意图，温度传感器采集关键元器件的温度值，并生成温度信号，具体可以将温度值转换成电信号，将生成的温度信号发送至处理器16，处理器16比较该温度信号和预先设置的门限温度(对应上述第六阈值)，当超出该门限温度时，输出相应的温度异常报警信号，通过该报警信号可以指示存在温度异常的元器件，可以将该报警信号发送至所连接的上位机进行显示。
49.本实用新型提供的一种浮动vi源板卡报警系统，如图10所示，包括上位机30、浮动vi源板卡40，以及上述任一项的浮动vi源板卡报警装置20。
50.具体地，浮动vi源板卡40分别与浮动vi源板卡报警装置20和上位机30连接；浮动vi源板卡报警装置20用于监测浮动vi源板卡40中的异常信号，将异常信号发送至浮动vi源板卡40中的处理器16，通过处理器16输出异常报警信号并发送至上位机30；其中，异常报警信号包括：电源异常报警信号、电压电流异常报警信号、线路异常报警信号；上位机30用于显示上述异常报警信号。
51.在实际实现时，浮动vi源板卡40中的处理器16可以通过总线与上位机30通信连接，用户可以通过上位机30设置相关的报警参数，如门限值等，从而灵活实现报警功能，异常报警时浮动vi源板卡40通过总线反馈到上位机30，并可以通过报警指示灯或报警提示音等方式，提示用户及时处理异常问题，避免出现整个测试机宕机的问题。
52.浮动vi源板卡40内部有电源系统、激励单元、检测单元；报警系统预警一共包括5个部分，分别为温度监控报警、激励/检测线异常报警、输出电压电流钳位报警、电源报警和输出震荡/过冲报警。报警是通过多个监测单元实现，温度监测模块17监测浮动vi源板卡40内部敏感温度点，出现异常进行报警。电源监测模块13监测浮动vi源板卡40内部的敏感电源，出现异常进行报警。电流电压监测模块对输出的电压电流进行钳位报警，当超过钳位值时进行报警，并且还可以检测输出电压震荡，进行过冲报警。线路监测模块15进行线路检测报警，当激励模块11的激励线/测量模块12的检测线出现异常时进行报警。该系统提供了一种适用于集成电路浮动电源测试板卡的异常报警系统，可以对测试过程中的各种异常问题进行预警，降低了浮动vi源板卡40的工作异常问题排查难度，并且可以将风险降低到最低，同时降低异常问题排查成本。
53.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。