一种PCB测试基板的检测电路、板级测试系统和方法与流程

本发明涉及半导体芯片测试及测试电路领域，尤其涉及多通道测试基板的板级检测电路设计。

背景技术：

1、在半导体芯片检测领域，pcb测试基板是一种用于测试和验证半导体芯片功能和性能的特殊印刷电路板。它在半导体制造过程中用于连接被测芯片和测试设备，以便进行各种电性、功能和可靠性测试。随着半导体行业的发展，半导体芯片的功能越来越强大，精密度越来越高，对检测基板的功能和精密度也提出了更高的要求。

2、现有的pcb测试基板一般通过多通道的设计来扩展待测电压数量，通过使用高精度检流电阻来提供检测精度，或者使用高精度测试机如精密测量单元pmu，但上述方法无法兼顾较多的待测电压数量和精度，且成本较高。同时，现有的pcb测试基板在精度上依赖系统内“地”的一致性，信号源与信号接收器距离越远，局部“地”的电压差值越大，并且模拟开关受板间电磁干扰影响较大，也会影响检测精度。

3、因此亟需设计一种pcb测试基板的检测电路以较低的成本克服测试系统对系统内“地”的依赖性，提高系统的抗电磁干扰能力。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供一种pcb测试基板的检测电路、板级测试系统和方法，通过类差分设计模拟开关和测试方法，提高检测电路的抗电磁干扰能力，减小板内gnd上的共模干扰。

2、为了达成上述目的，本说明书实施例提供以下技术方案：

3、本发明在第一方面提供一种pcb测试基板的检测电路，包括：

4、模拟开关模块，包括两个模拟开关单元；

5、运放模块，包括一个运算放大器；

6、模数转换模块，包括至少一个adc芯片；

7、控制模块，包括至少一个微控制器；

8、所述模拟开关单元均受控于所述控制模块，所述微控制器提供gpio信号端口，所述模拟开关单元根据所述gpio信号端口输出的控制信号进行通道选择；

9、所述两个模拟开关单元的输出端分别连接至所述运放模块的in+输入端与in-输入端；

10、所述运放模块输出端连接至所述模数转换模块输入端；所述模数转换模块输出端连接于所述控制模块输入端；

11、所述控制模块的gpio信号端口还连接于所述运算放大器的控制端口，通过gpio信号端口输出的控制信号进行运算放大器的放大倍数设置。

12、进一步的，所述模拟开关单元包括第一级多路复用选通器和第二级多路复用选通器，两级多路复用选通器级联，所述第一级多路复用选通器输出端连接至所述第二级多路复用选通器的至少一个输入端，每个多路复用选通器具有四个控制端口，均连接至所述微控制器的gpio信号端口，根据gpio信号端口输出的控制信号进行通道选择。

13、可选的，所述模拟开关单元的组成器件为relay、晶体管开关、二极管开关中的任一种，所述微控制器的gpio信号端口控制所述模拟开关单元的组成器件，从而实现多通道模拟开关功能，进行通道选择。

14、进一步的，在上述方案的基础上，所述in+输入端与in-输入端之前还设置有两个相同的滤波模块，所述滤波模块为rc低通滤波器，包括至少一个电阻和至少一个电容，所述电阻串联于所述模拟开关单元输出端与所述运放模块输入端之间，所述电容一端接入运放模块输入端，另一端接地。

15、优选的，在上述方案的基础上，所述运放模块的放大倍数最高为4096倍。

16、优选的，在上述方案的基础上，所述控制模块具有至少20个gpio信号端口。

17、进一步的，所述模拟开关单元还包括第三级多路复用选通器，所述第二级多路复用选通器输出端连接至所述第三级多路复用选通器的至少一个输入端，所述第三级多路复用选通器的控制端口也连接至所述微控制器的gpio信号端口，根据gpio信号端口输出的控制信号进行通道选择，形成三级级联的模拟开关以执行至少40个电压的检测任务。

18、优选的，在上述方案的基础上，所述模数转换模块包括两个adc芯片，所述两个adc芯片为adc_1和adc_2。

19、本发明在第二方面一种pcb板级测试系统，包括如上述各方案中任一项所述的检测电路、电源、电源滤波模块、电压输出模块和上位机；

20、所述电压输出模块包括至少12块pmic芯片和/或vref芯片，所述pmic芯片和/或vref芯片用于将所述电源的电压值转化为所述测试系统所需的电压值；

21、所述电源滤波模块用于滤除所述电源中的高频分量；

22、所述电源输出端连接至所述电源滤波模块输入端，所述电源滤波模块输出端连接至所述电压输出模块输入端，所述电压输出模块输出端连接至所述检测电路的模拟开关单元的输入通道及所述检测电路各模块的电源输入端，所述控制模块与所述上位机之间通信连接，所述上位机接收测试数据和调整所述控制模块。

23、本发明在第三方面提供一种pcb板级测试方法，应用如上述方案所述的pcb板级测试系统进行多次电压测试，包括如下步骤：

24、步骤s1：所述控制模块的gpio信号端口输出控制信号，设置所述运放模块的放大倍数和所述模拟开关模块的选通通道，将所述电压输出模块中的第一待测电压和gnd信号传输至所述运放模块输入端；

25、步骤s2：所述运放模块输出端将输出信号传输至所述模数转换模块进行模数转换，所述模数转换模块通过所述微控制器将测试数据传输至所述上位机，所述上位机可判断所述测试数据是否超过误差范围；

26、步骤s3：所述控制模块的gpio信号端口输出控制信号，将所述运放模块的放大倍数设置为所述步骤s1中放大倍数，并设置所述模拟开关模块的选通通道，将所述电压输出模块中的第一待测电压和第二待测电压传输至所述运放模块输入端，所述第二待测电压为所述第一待测电压的两倍；

27、步骤s4：重复步骤s2，所述上位机得到所述步骤s3的测试数据误差结果；

28、步骤s5：重复步骤s1-s4并设置不同的运放模块放大倍数，所述上位机得到多组所述电压测试的数据及误差结果；

29、通过步骤s1至步骤s4，根据所述上位机的误差结果，可判断所述模拟开关模块和所述模数转换模块是否正常；通过步骤s5，根据所述上位机的误差结果，可判断所述运放模块是否正常；通过多次测量消除系统误差。

30、进一步的，所述第一待测电压使用1.5v基准电压，所述第二待测电压使用3.0v基准电压。

31、更进一步的，所述pcb板级测试系统应用如第一方面提供的优选检测电路；所述步骤s2中所述运放模块输出端将输出信号传输至所述模数转换模块的adc_1中进行模数转换；所述步骤s5中的模数转换模块应用adc_2；所述步骤还包括步骤s6：执行所述步骤s5并将所述电压输出模块中的待测电压值通过所述模拟开关模块传输至所述运放模块输入端；通过步骤s6判断所述待测电压是否正常。

32、基于上述设计，本发明的有益效果是：

33、第一，通过使用两个模拟开关单元的设计，将电路中的电磁干扰同步输入运算放大器的输入端，可以忽略在两个模拟开关单元上出现的任何同样的干扰，提高了该电路对电磁干扰的容忍性。

34、第二，通过类差分的测试方法，提高了该电路对小信号的测试能力。

35、第三，通过控制模拟开关同时切换通道的方法，减少了板内gnd信号上的共模干扰。

36、第四，通过在模拟开关和运放之间增加rc低通滤波器的设计，可以滤除高频的干扰。