测量信号路径的泄漏特性的制作方法

1.本说明书描述了被配置为测量信号路径的泄漏特性的示例性系统。


背景技术：

2.测试系统被配置为测试电子设备和电子系统的操作。测试可包括通过测试通道向设备发送信号，并基于其响应确定设备如何对这些信号做出反应。反应将决定设备是否通过测试。
3.测试通道具有泄漏特性，如泄漏电流和泄漏电阻。这些泄漏特性可能影响测试。例如，一些数字设备的信号在断开时可以确定性地运行。此类信号中存在泄漏可能会迫使设备进入未知状态，从而对测试产生不利影响。因此，设备制造商可能希望在使用测试系统之前了解测试系统的泄漏规格。
4.电子设备也具有泄漏。设备制造商可能需要测量那些泄漏。


技术实现要素：

5.示例性方法测量信号路径的泄漏特性。示例性方法包括：将电流施加到信号路径上；基于由电流导致的信号路径上的电压的变化速率确定信号路径的寄生电容；在一时间段内将电压施加到信号路径上；以及在该时间段之后，基于寄生电容和由施加电压导致的信号路径上的电压变化速率确定泄漏特性。示例性方法可包括下列特征中的一个或多个(单独地或组合地)。
6.泄漏特性可以包括泄漏电阻。泄漏特性可以包括泄漏电流。泄漏特性可以包括泄漏电阻和泄漏电流两者。
7.电压的每个变化速率可以由测试仪器确定，该测试仪器测量在信号路径上的不同电压处的时间。电压的每个变化速率可以由测试仪器确定，该测试仪器在不同时间测量信号路径上的电压。信号路径可以在该时间段之后浮动。
8.示例性方法可以包括确定信号路径上的电压的每个变化速率。信号路径可以包括测试设备内的导管。信号路径可以包括测试设备与由该测试设备测试的被测设备之间的接口。信号路径可以包括被测设备。
9.示例性系统被配置为测量信号路径的泄漏特性。示例性系统包括：电压源，该电压源连接到信号路径；电流源，该电流源连接到信号路径；电路，该电路用于按时间间隔测量信号路径上的电压；和控制系统，该控制系统被配置为(i)控制电流源以将电流施加到信号路径上，(ii)基于由电流导致的并由电路测量的信号路径上的电压的变化速率确定信号路径的寄生电容，(iii)控制电压源以在一时间段内将电压施加到信号路径上，以及(iv)在该时间段之后，基于由施加电压导致的信号路径上的电压变化速率确定泄漏特性。该示例性系统可包括下列特征中的一者或多者(单独地或组合地)。
10.泄漏特性可以包括泄漏电阻。泄漏特性可以包括泄漏电流。泄漏特性可以包括泄漏电阻和泄漏电流两者。
11.电路可以被配置为通过测量时间间隔内的电压差来测量信号路径上的电压的每个变化速率。电路可以被配置为测量在不同电压阈值之间的不同时间处的信号路径上的电压的每个变化速率。
12.信号路径上的电压可以在该时间段之后浮动。信号路径可以包括测试设备内的导管。信号路径可以包括测试设备与由该测试设备测试的被测设备之间的接口。信号路径可以包括被测设备。
13.本说明书(包括本发明内容部分)中所描述的特征中的任何两者或更多者可组合以形成本说明书中未具体描述的具体实施。
14.本说明书中所描述的测试系统和过程的至少一部分可通过在一个或多个处理设备上执行存储在一个或多个非暂态机器可读存储介质上的指令来配置或控制。非暂态机器可读存储介质的示例包括只读存储器、光盘驱动器、存储器磁盘驱动器和随机存取存储器。本说明书中所描述的测试系统和过程的至少一部分可使用由一个或多个处理设备和存储指令的存储器组成的计算系统来配置或控制，这些指令可由该一个或多个处理设备执行以进行各种控制操作。
15.附图和以下具体实施方式中阐述了一个或多个具体实施的详细信息。通过具体实施和附图以及通过权利要求书，其他特征和优点将显而易见。
附图说明
16.图1是示例性测试系统的组件的框图，在该示例性测试系统上可以使用本文所描述的用于测量泄漏特性的过程。
17.图2是流程图，其示出用于测量仪器测试通道的泄漏特性的示例性过程中包括的操作。
18.图3是示例性电路图，示出与仪器测试通道电断开的被测设备。
19.不同图中的类似附图标记指示类似元件。
具体实施方式
20.本文描述了用于测量通过测试仪器、接口电路和/或被测设备(dut)的信号路径(例如测试通道)的泄漏的示例性系统。在自动测试系统(ate)中，泄漏可以通过测试通道上的电阻和/或电流来表征。
21.本文所描述的系统利用所有电信号路径(诸如测试通道)中固有的小寄生电容，以便测量这些信号路径的泄漏特性。一般来说，寄生电容包括由于电子元件或电路的部件的相对接近而存在于它们之间的固有电容。寄生电容通常是不期望的，因此测试系统设计者设法将其量值最小化。例如，寄生电容可以为大约0.5纳法(nf)或更小。信号路径中寄生电容的小量值使寄生电容可用于测量小电流(诸如处于或低于十纳安(10na)的电流)。在一些示例中，可以测量1na或以下的泄漏电流。而且，可以高分辨率测量泄漏之间的相对差值。例如，可以求得10微安(pa)或更小的泄漏测量值的差值。
22.本文所描述的系统确定信号路径的寄生电容。然后使用该寄生电容来确定信号路径的泄漏特性(诸如泄漏电流或泄漏电阻)。在这方面，ate通道的精确施加电流和在规定电压下测量时间间隔的能力，可以用来增加施加电流函数的精度。使用这些资源，可以通过实
施以下操作来测量小泄漏电流(例如，大约10na或更小)。
23.最初，将小电流注入到感兴趣的信号路径上。进入信号路径的电容的电流将导致信号路径上的电压改变。信号路径上的该电压的变化速率取决于注入电流的量值和信号路径的寄生电容。使用测试仪器的功能来按指定时间间隔测量电压或测量指定电压电平处的时间，可以测得该速率。一旦已知电压变化速率，则确定信号路径的寄生电容。接下来，信号路径被施加到初始电压，并且然后允许浮动。在该示例中，浮动包括停止将电压或电流施加到信号路径上。在浮动状态下，测量信号路径上的电压的变化速率。由于泄漏可以表征为电阻而不是电流，因此使用寄生电容和电压的变化来计算泄漏电阻。泄漏电阻可以通过在特定电压下测量的泄漏电流来限定。在泄漏电阻为线性的电压范围内，可以使用欧姆定律确定该范围内任何电压的泄漏电流。
24.示例性测试系统可被配置为实施用于测量信号路径的泄漏特性的前述技术。示例性测试系统可以包括：电压源，该电压源连接到信号路径(例如测试通道)；电流源，该电流源连接到信号路径；和用于按时间间隔测量信号路径上的电压的电路或用于测量电压电平处的时间的电路。控制系统(诸如计算系统)被配置为(例如被编程为)：(i)控制电流源以将电流施加到信号路径上，(ii)基于由电流导致的并由电路测量的信号路径上的电压随时间的变化确定信号路径的寄生电容，(iii)控制电压源以在一时间段内将电压施加到信号路径上，以及(iv)在该时间段之后，基于信号路径上的电压随时间的变化以及基于寄生电容确定泄漏特性。
25.图1示出了示例性ate 10的组件，该示例性ate被配置为测量信号路径的泄漏特性。然而，本文所描述的技术不限于与图1中所示的测试系统一起使用，也不限于一般的测试系统。相反，该技术可以用于在任何适当的技术背景下测量泄漏特性。例如，该技术可以用于功率耗散是关注点的任何技术背景中，以便测量影响功率耗散的泄漏电流。在图1中，虚线在概念上表示系统组件之间的潜在信号路径。
26.ate 10包括测试头11和主机计算系统12。在该示例中，主机计算系统是控制系统。主机计算系统可以包含计算系统，该计算系统包括一个或多个微处理器或如本文所描述的其它适当的处理设备。下文描述的设备接口板(dib)16连接到测试头11，并且包括用于一个或多个dut 21a到21n的接口，ate在这些dut上执行测试。
27.在图1的示例中，dib 16电连接和机械连接到测试头11。dib包括位点21，这些位点可包括引脚、传导迹线或dut可连接到的其他电连接和机械连接点。测试信号、响应信号和其他信号经由穿过位点的测试通道在dut与测试仪器之间传递。dib 16还包括连接器、传导迹线以及用于在测试仪器、连接到位点21的dut以及其他电路之间路由信号的电路等等。
28.主机计算系统12与测试头的组件通信以控制测试。例如，主机计算系统12可以将测试程序集下载到测试头中的测试仪器13a至13n。测试仪器是可以包括一个或多个处理设备和其它电路的硬件设备。测试仪器13a至13n可以运行测试程序集以测试与测试仪器通信的dut。主机计算系统12还可以向测试头中的测试仪器发送指令、测试数据和/或其他信息，其可由相应的测试仪器用来在通过接口连接到dib的dut上执行适当的测试。在一些具体实施中，该信息可以经由计算机或其它类型的网络发送。在一些具体实施中，该信息可以经由计算机网络(诸如局域网(lan)或广域网(wan))发送。
29.在图1的示例中，ate 10包括多个测试仪器13a至13n，每个测试仪器可以被适当地
配置为执行一个或多个测试和/或其他功能。尽管仅描绘了三个测试仪器，但是系统可以包含任何适当数量的测试仪器，包括存在于测试头11外部的测试仪器。在一些具体实施中，每个测试仪器可以被配置为输出测试信号以基于例如由主机计算系统提供的数据来测试dut，并且从dut接收响应信号。不同的测试仪器可以被配置为执行不同的测试和/或被配置为测试不同的dut。所接收的信号可包括基于测试信号的响应信号和/或源自dut的未被(例如，未响应于)测试信号提示的信号。在一些具体实施中，在dut、dib与测试仪器接口之间可能存在电导体，例如铜线，通过其发送测试和响应信号。
30.在该示例中，测试仪器中的一个或多个测试仪器为vi(电压-电流)测试仪器，这些vi测试仪器被配置为将直流(dc)电压并且将dc电流施加到测试通道上并且基于所施加的dc电压和所施加的dc电流从设备接收信号。然而，除了vi测试仪器之外，还可以包括其他类型的测试仪器。例如，可以使用被配置为产生和检测高速数字信号的测试仪器。
31.信号可通过多个测试通道发送到dut以及从dut接收。在一些示例中，测试通道可包括一种或多种物理传输介质，通过该一种或多种物理传输介质，从测试仪器向dut发送信号，以及从dut接收信号。物理传输介质可以包含单独的电导体或与其它类型的介质组合。本文所描述的用于测量泄漏特性的示例性过程通常在作为测试通道的一部分或构成测试通道的电导体上执行。
32.每个测试仪器具有相应的接口(i/f)电路16a至16n，用于向相应的dut输出信号以及从相应的dut接收信号。在一些具体实施中，可以使用诸如现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)或其它适当硬件的设备来实现每个接口电路。测试仪器的输入电路和输出电路可以位于每个测试仪器的接口中。在这方面，每个测试仪器可以包括用于从一个或多个dut或其他合适的信号源接收信号的输入电路。每个测试仪器还可以包含用于将信号输出到由测试仪器限定的通信通道的输出电路。
33.在图1的具体实施中，测试仪器13a至13n可以通过底板42或任何其他合适的电气或机械机构互连。例如，测试仪器13a至13n可机械地通过接口连接(例如插入)图1的底板42。底板42可以包括一个或多个传输介质，信号通过该传输介质在图1的各组件之间传递，包括测试仪器和测试计算机/主机计算系统。在一些具体实施中，传输介质可以是或包括一个或多个串行总线(诸如外围组件互连高速(pcie)总线、以太网电缆或适当类型的铜或其他导电传输介质)。
34.在一些示例中，ate 10包括将测试仪器测试通道15连接到dib 16的连接接口14。连接接口14可包括连接器20或用于在测试仪器与dib16之间路由信号的其他设备。例如，连接接口可包括其上安装有此类连接器的一个或多个电路板或其他基板。限定测试通道的导体可被引导穿过连接接口和dib。
35.图2示出了包括在示例性过程30中的至少一些操作，该示例性过程用于使用信号路径(诸如测试通道)上的寄生电容来确定该信号路径的泄漏特性。过程30可用于在高阻抗状态下测量ate通道的泄漏，但不限于在此背景中使用，如本文所解释。可使用计算系统(诸如主机计算系统12)来控制过程30。例如，主机计算系统可以控制一个或多个测试仪器以将电流和电压施加到测试通道上，如下文所描述。主机计算系统可以执行以下计算以确定泄漏特性。
36.在此示例性具体实施中，过程30包括将电流施加(31)到信号路径上。在一个示例
中，初始电压被施加到信号路径上。施加电压被切换到施加电流；即，电流被施加到信号路径上。此电流将导致信号路径上的电压上升或下降。两个电压比较器可连接到信号路径。这些电压比较器例如由主机计算系统12编程为检测信号路径上的上升或下降电压范围内的电压阈值(“电压阈值”与“电压电平”同义)。通过主机计算系统12确定在信号路径上的电压变化跨越这两个电压阈值所花费的时间，并将其存储在计算机存储器中。可以基于测试系统和dut的物理特性来设置电压阈值。例如，系统的电压操作范围可以是已知的，并且可以选择在该操作范围内的两个电压阈值。在另一示例中，电压测量电路连接到信号路径。按已知的时间间隔获取两个或更多个电压测量值。通过主机计算系统12确定这些间隔上的电压变化并存储在计算机存储器中。
37.过程30包括基于由施加电流导致的信号路径上的电压的变化速率确定(32)信号路径的寄生电容。由于施加电流不会在比较器的电压阈值范围内发生变化，因此信号路径的寄生电容c可被如下确定。
38.c＝i
prog
*dt/dv，
39.其中dt定义为(t
compa
–
t
compb
)，其中t
compa
和t
compb
是已编程的比较器电压阈值被跨越的时间。上文中，dv定义为(v
compa
–vcompb
)，其中v
compa
和v
compb
是比较器被编程到的电压阈值。另选地，dv可以定义为两个电压测量值之间的差值，dt定义为获取两个测量值的时间间隔。i
prog
是在信号路径上施加的电流。
40.过程30包括在一时间段内将电压施加(33)到信号路径上。该时间段可以基于所考虑的信号路径的长度以及其它因素。在示例中，施加包括将初始电压施加到信号路径上，然后释放施加条件(34)，即，结束信号路径上的施加电压。泄漏通常会将信号路径拉向电接地。测量导致的信号路径上的电压的变化速率。然后，基于信号路径上的电压变化并且基于寄生电容确定(35)泄漏特性。在示例中，为了确定电压变化，将连接到信号路径的两个比较器编程到将随着信号路径上的电压改变而被跨越的电压阈值。确定比较器电压阈值被跨越的时间间隔。在此示例中，泄漏特性是泄漏电阻。用于确定信号路径的泄漏电阻r的公式如下。
41.r
l
＝(t
leaka
–
t
leakb
)/(c*(ln(v
leaka
/v
init
)
–
ln(v
leakb
/v
init
)))，
42.其中v
leaka
和v
leakb
是比较器被编程到的电压阈值，t
leaka
和t
leakb
是比较器电压阈值被跨越的时间，v
init
是节点被施加到的初始电压，并且“ln”是自然对数函数。在另一示例中，通过按已知的时间间隔获取电压测量值来确定电压的变化速率。在这种情况下，(t
leaka
–
t
leakb
)是已知间隔，而v
leaka
和v
leakb
是两个电压测量值。
43.如前所述，主机计算系统可以执行计算并将r
l
存储在计算机存储器中。主机计算系统可以在任何给定时间使用欧姆定律基于r和当时信号路径上的电压确定泄漏电流i
l
。主机计算机系统还可以将i
l
存储在计算机存储器中。r
l
和i
l
可能成为测试系统的规格，并且可用于确定哪些dut应由测试系统测试并且哪些dut不应由测试系统测试。如上所述，可以基于测试系统和dut的物理特性来设置电压阈值。例如，系统的电压操作范围可以是已知的，并且可以选择在该操作范围内的两个电压阈值。电压的变化速率的确定可能需要最少两个测量值。可以获取两个以上测量值以通过平均来提高准确度，或者确定泄漏路径未知的信号的泄漏。例如，电子设备使用的常用电压是5伏(v)。信号可以具有通向5v或中间电压或测试系统内存在的任何电压的泄漏路径。在一些具体实施中，在泄漏路径未知的情况下，
可以使用最少三个测量值来确定信号路径的泄漏。
44.电信号路径上的泄漏(例如，r
l
或i
l
)可以在沿着电信号路径的任何地方。例如，泄漏可以在测试仪器和dut之间的信号路径上，在测试仪器和dib之间的信号路径上，在dib与dut之间的信号路径上、在dut内、在dib内和/或测试仪器内。此类泄漏可以例如通过断开感兴趣路径、测量基准泄漏、然后连接感兴趣路径并再次获取测量值来单独测量。两个测量值之间的差值是感兴趣路径上的泄漏。例如，过程30可以有区别地用于测量dib泄漏或dut泄漏。例如，参考图3，为了测量dut泄漏，通过从仪器通道41移除dut 40来进行对到该dut的泄漏的基准测量。然后，在该dut(例如经由开关42)连接到仪器通道的情况下，执行泄漏测量，并且减去基准以获得来自该dut本身的泄漏的贡献。例如，为了测量dib泄漏，通过从仪器通道移除dib(例如通过将dib与测试头断开)来进行对到dib的泄漏的基准测量。然后，在dib连接到测试头的情况下，执行泄漏测量，并从该测量值中减去基准以获得来自dib本身的泄漏的贡献。这种类型的其它差值计算可以用于确定其它泄漏源。
45.图3还示出了比较器42和43，每个比较器可以表示连接到相对于图2所描述的信号路径的一个或多个比较器。
46.因此，本文所描述的是被配置为测量信号路径的泄漏特性的示例性测试系统。此类测试系统的示例包括ate。泄漏特性的示例包括泄漏电流和泄漏电阻。信号路径的示例包括用于测试dut的测试仪器、用于将测试仪器通过接口连接到dut的dib、以及dut本身或这些中的两种或更多种的组合。例如，信号路径可以包括测试仪器中、dib中或dut中的一个或多个电导体。
47.本说明书中所描述的测试系统和过程的全部或部分以及它们的各种修改可至少部分地由一个或多个计算机(诸如主机计算系统12)使用一个或多个计算机程序来配置或控制，该一个或多个计算机程序有形地体现在一个或多个信息载体中，诸如在一个或多个非暂态机器可读存储介质中。计算机程序可采用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且其可以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、零件、子程序或适用于计算环境中的其他单元。计算机程序可被部署成在一台计算机上或者在一个站点处或分布在多个站点并且通过网络互连的多台计算机上执行。
48.与配置或控制测试系统和过程相关联的动作可由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器来执行，以控制此前描述的阱形成操作中的全部或一些。测试系统和过程的全部或部分可由专用逻辑电路(诸如fpga(现场可编程门阵列)和/或asic(专用集成电路))来配置或控制。
49.适用于计算机程序执行的处理器包括(举例来说)通用和专用微处理器两者，以及任何种类数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储区或随机存取存储区或这二者接收指令和数据。计算机的元件包括用于执行指令的一个或多个处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储区设备。通常，计算机还将包括(或者操作地耦合以从其接收数据或向其传输数据或这二者)一个或多个机器可读存储介质，诸如用于存储数据的大容量存储设备，诸如磁盘、磁光盘或光盘。适于体现计算机程序指令和数据的非暂态机器可读存储介质包括所有形式的非易失性存储区，包括(以举例的方式)半导体存储区设备，诸如eprom(可擦除可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)和快闪存储区设备；磁盘，诸如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及cd-rom(光盘只读存储器)和
dvd-rom(数字通用光盘只读存储器)。
50.所描述的不同具体实施的元件可组合在一起以形成未在前面具体阐明的其他具体实施。元件可从先前所描述的系统中省去，而通常不会不利影响其操作或系统的操作。此外，各单独元件可组合为一个或多个单个元件来执行本说明书所述的功能。
51.未在本说明书中具体描述的其他具体实施同样在以下权利要求书的范围内。