Программируемая токовая нагрузка для тестирования микросхем
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено преимущественно для использования в составе тестеров интегральных микросхем при проведении функционального контроля и измерении динамических параметров. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения тестированной широкой номенклатуры микросхем и в том числе состояния высокого импеданса. Программируемая токовая нагрузка обеспечивает воспроизведение кусочно-линейной аппроксимации токовой нагрузки любой формы в соответствии с уровнями, задаваемыми источниками 5.1-5N, 6.1-6 М опорного напряжения, токами программируемых источников 3.1-3.N вытекающих токов и программируемых источников 4.1-4.М втекающих токов, 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 19/145
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4756597/21 (22) 04.11.89 (46) 30.05.92. Бюл. N 20 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро при Кишиневском заводе
"Мезон" им. 60-летия СССР (72) С.С.Богуш и А.М,Ткачук (53) 621.382(088.8) (56) Измерения и контроль в микроэлектронике/ Под ред. А.А.Сазонова, М„ Высшая школа, 1984, с. 346, рис. 11,6.
Электроника, 1988, ¹ 25, с. 62, рис.,1. (54) ПРОГРАММИРУЕМАЯ ТОКОВАЯ НАГРУЗКА ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ МИКРОСХЕМ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено преимущестИзобретение относится к измерительной технике и предназначено преимущественно для использования в составе тестеров интегральных микросхем при проведении функционального контроля и измерении динамических параметров.
Известно использование в составе тестеров логических микросхем коммутационного поля со сменными резисторами для обеспечения нагрузки тестируемых микросхем (ТМ).
Однако данные устройства не позволяют автоматизировать процесс измерений, повышают трудоемкость измерений и не позволяют произвольно выбирать нагрузку.
Наиболее близким к предлагаемому является программируемая токовая нагрузка (ПТН), содержащая ветви формирования тока нагрузки низкого уровня и тока нагрузки высокого уровня, в состав каждой из кото. Ж, 1737354 А1 венно для использования в составе тестеров интегральных микросхем при проведении функционального контроля и измерении динамических параметров, Цель изобретения — расширение области применения за счет обеспечения тестированной широкой номенклатуры микросхем и в том числе состояния высокого импеданса, Программируемая токовая нагрузка обеспечивает воспроизведение кусочно-линейной аппроксимации токовой нагрузки любой формы в соответствии с уровнями, задаваемыми источниками 5.1-5N, 6.1-6 M опорного напряжения, токами программируемых источников 3,1 — З.N вытекающих токов и программируемых источников 4.1 — 4.М втекающих токов, 3 ил. рых входит цепь, содержащая программируемый генератор тока (ПГТ), первый и второй диоды, причем в цепи ветви формирования тока низкого уровня ПГТ подключен положительным выводом к объединенным анодам первого и второго диодов, катод первого диода подключен к выходу ПТН, в цепи ветви формирования тока высокого уровня ПГТ подключен отрицательным выводом к объединенным катодам первого и второго диодов, а анод первого диода подключен к выходу ПТН. Катод второго диода цепи ветви формирования тока нагрузки низкого уровня и анод второго диода цепи ветви формирования тока нагрузки высокого уровня подключены к программируемому источнику напряжения "по величине равного потенциалу середины зоны переключения: Undid = (UL+ UH)/2, где UL — величина напряжения низкого уровня; UH — величина напряжения высокого уровня выхода тести1737354
25
40
45 руемой микросхемы (ТМ) в статическом состоянии.
Особенность известной ПТН состоит в том, что в процессе переключения TM из состояния низкого уровня в состояние высокого уровня до величины напряжения выхода, раВНОГО Umid, ВЫХОД ТМ ЗаряжаЕтСя постоянным втекающим током, ускоряющим переключение, а от величины напряжения выхода, равного U»d, до напряжения высокого уровня выход TM заряжается постоянным вытекающим током, замедляющим переключение выхода TM. При переключении выхода TM в состояние низкого уровня ускоренное переключение проИСХОДИТ ДО Umid, а От Umid ДО НИЗКОГО УРОВНЯ скорость переключения замедляется, Это обусловливает следующие недостатки известной ПТН: недостоверность оценки динамических характеристик выводов ТМ, в том числе напряжения высокого и низкого уровней в динамическом режиме, вследствие грубого моделирования реальной нагрузки
ТМ, имеющей, как правило, резистивный характер; невозможность контроля установления выхода TM в состояние высокого импеданса при проведении высокочастотного функционального контроля, поскольку токи нагрузки низкого и высокого состояний более чем на порядок выше допустимых токов утечки выхода MYIKpgcxGMbl в состоянии высокого импеданса
Целью изобретения является обеспечение адекватности токовой нагрузки микросхем при тестировании в динамическом режиме и в реальных условиях эксплуатации, а также обеспечение тестирования состояния высокого импенданса при функциональном контроле.
Для достижения поставленной цели каждая из ветвей формирования тока нагрузки состоит из и цепей, где п больше либо равно единице, каждая из которых содержит ПГТ, первый и второй диоды, ИОН, причем в цепях ветвей формирования тока низкого уровня ПГТ подключенны положительным выводам к объединенным анодам первого и второго диодов, катоды первых диодов подключены к выходу ПТН, l0H подключены к катодам вторых диодов, в цепях ветвей формирования тока высокого уровня ПГТ подключены отрицательным выводом к объединенным катодам первого и второго диодов, аноды первых диодов подключены к выходу ПТН, ИОН подключены к анодам вторых диодов, величины напряжений всех ИОН находятся в диапазоне значений от величины UL до величины UH TM, причем напряжение любого ИОН ветви формирования тока нагрузки низкого уровня не выше напряжения любого ИОН ветви формирования тока нагрузки высокого уровня, суммарный ток ПГТ ветви формирования тока нагрузки низкого уровня равен току нагрузки ТМ в состоянии низкого уровня, а суммарный ток ПГТ ветви формирования тока нагрузки высокого уровня равен току нагрузки TM в состоянии высокого уровня, На фиг.1 приведена эквивалентная схема предлагаемой ПТН; на фиг.2 — кусочнолинейная аппроксимация а) резистивной нагрузки; б) ТМ; на фиг,3 — характер деформации выходных импульсов ТМ, Схема содержит ветвь 1 формирования тока нагрузки низкого уровня и ветвь 2 формирования тока нагрузки низкого уровня. Ветвь 1 формирования тока нагрузки низкого уровня содержит и цепей, каждая из которых состоит из ПГТ Ib, подключенного к объединенным анодам первого D1I и второго D21 диодов, причем катод первого диода подключен к выходу 3 ПТН, а катод второго диода подключен к выводу источника опорного напряжения EL. Ветвь 2 формирования тока нагрузки высокого уровня содержит и цепей, каждая из которых состоит из ПГТ
Ih, подключенного к объединенным катодам первого D1h и второго D2h диодов, причем анод первого диода подключен к выходу 3
ПТН, а анод второго диода подключен к выводу ИОН ЕН.
Рассмотрим работу предлагаемого устройства с количеством цепей в каждой ветви формирования тока нагрузки, равным трем (п=3).
Для нормальной работы ПТН потенциалы ИОН устанавливаются таким образом, что выполняется соотношение
UL < Е!.3 < El 2 Ih1 + Ih2+ !ЬЗ.=! Í, (3) где IL, IH — величина токов нагрузки выхода TM в состоянии низкого и высокого уровней соответственно, При подключении выхода 3 ПТН к выходу TM в состоянии низкого уровня вследствие выполнения соотношения (1) токи ПГТ Ib1, !Ь2, Ib3 переключены на выход ПТН и обеспечивают, в соответствии с (2), полный ток нагрузки выхода TM — IL, причем токи ПГТ !Ь1, lh2, Ih3 втекают в соответствующие ИОН ЕН 1, ЕН2, ЕНЗ, При переключении в состояние высокого уровня в моментдостижения напряжения выхода величины ELÇ ток ПГТ Ib3 переключается из выхода 3 в ИОН ELÇ, в результате чего ток нагрузки ТМ уменьшается на величину !ЬЗ, в момент достижения напряжения выхода величины 1737354 На фиг.3 показан характер деформации 30 выходных импульсов TM при использова35 55 EL2 ток ПГТ 1 b2 переключается из выхода 3 в ИОН EL2, в результате чего ток нагрузки ТМ уменьшается на величину Ib2, а в момент достижения напряжения выхода величины EL1 ток ПГТ Ib1 переключается из выхода 3 в ИОН EL1, в результате чего ток нагрузки ТМ уменьшается на величину Ib1 и становится равным нулю. Дальнейшее увеличение напряжения выхода ТМ до величины ЕН1 переключает в выход TM вытекающий ток ПГТ Ih1 из ИОН ЕН1, до величины ЕН2 переключает в выход ТМ вытекающий ток ПГТ ih2 из ИОН ЕН2, до величины ЕНЗ переключает в выход TM вытекающий ток ПГТ!ЬЗ из ИОН ЕНЗ, Таким образом, в процессе переключения ПТН формирует токовую нагрузку в виде кусочно-линейной аппроксимации токовой нагрузки любой требуемой формы в зависимости от программируемых величин напряжения ИОН и токов П Т, Возможность точного моделирования токовой нагрузки исключает деформацию выходных импульсов микросхемы при ее тестировании и, следовательно, обеспечивает проведение высокочастотного функционального контроля, что невозможно при использовании известной ПТН, имеющей выходную характеристику в, представленную на фиг.2, нии известной ПТН, откуда следует, что при проведении высокочастотного функционального контроля годная ТМ будет забракована из-за неустановки высокого и низкого уровней. Наряду с обеспечением контроля низкого и высокого уровней TM в процессе высокочастотного ФК предлагаемая ПТН позволяет реализовать контроль установления выхода TM в состояние высокого импеданса (Z). Состояние Z ТМ характеризуется допустимым втекающим или вытекающим током выхода ТМ 0,02...0.4 мА при подключении к выходу TM источника напряжения. При подключении генератора тока с величиной тока 0.02...0,4 мА к выходу годной ТМ, находящейся в состоянии Z, потенциал выхода ТМ будет равен максимальному потен.циалу, развиваемому генератором тока, Потенциал выхода ТМ с повышенными токами утечки может находиться во всем диапазоне значений от 0 до напряжения питания TM. Таким образом, потенциал выхода TM c подключенной к нему ПТН, находится в диапазоне значений от Е..1 до ЕН1 при величине программированных токов ПГТ Ib1 и Ih1, равной 0.02...0.4 мА, свидетельствует об 25 отсутст.вии утечек TM в Z-состоянии, Известная ПТН вследствие особенностей ее выходной характеристики не позволяет забраковать TM даже при токах утечки выхода в Z-состоянии близком по величине к максимальным нагрузочным токам низкого или высокого логических уровней ТМ. Технико-зкономическая эффективность предлагаемой ПТН, позволяющей точно моделировать любую токовую нагрузку ТМ, в том числе и нелинейную, заключается в повышении достоверности и полноты высокочастотного ФК, что снижает процент бракованных микросхем, принятых как годные, и процент ложно бракованных микросхем по неустановкам с логических уровней из-за искажений выходных импульсов ТМ в ходе тестирования, Формула изобретения Программируемая токовая нагрузка для тестирования микросхем, содержащая программируемый источник вытекающего тока, выход которого соединен с анодами первого и второго диодов первой пары диодов, катоды которых соединены соответственно с выходом источника опорного напряжения и выходной шиной программируемой токовой нагрузки, катоды первого и второго диодов второй пары диодов соединены с выходом программируемого источника втекающего тока, анод второго диода второй пары диодов соединен с выходной шиной программируемой токовой нагрузки, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения тестирования широкой номенклатуры микросхем и в том числе состояния высокого импеданса, введены программируемые источники вытекающего тока, программируемые источники втекающего тока, источники опорного напряжения, первые и вторые пары диодов, аноды первого и второго диодов первых пар диодов соединены с выходом соответствующих программируемых источников вытекающего тока, катод первого диода каждой первой пары диодов соединен с выходом соответствующего источника опорного напряжения, катоды первого и второго диодов вторых пар диодов соединены с выходами соответствующих программируемых источников втекающего тока, анод первого диода каждой пары диодов соединен с выходом соответствующего источника опорного напряжения, катоды вторых диодов первых пар диодов и аноды вторых диодов вторых пар диодов соединены с выходной шиной программируемой токовой нагрузки. 1737354 1737354 Н МЬУДЧССП Оп1 Нб!у Ф 30 40 50 Составител ь С. Богу ш Техред М.Моргентал Редактор М.Циткина Корректор Л.Бескид Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1887 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
