本發(fā)明涉及卷集成電路測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成電路在線測試裝置和測試方法。

背景技術(shù)：

卷煙自動化設(shè)備上主要由集成電路組成，由于制造工藝的限制、使用壽命和工作條件的影響，集成電路中的芯片會出現(xiàn)故障，影響設(shè)備的運(yùn)行。集成電路的測量是通過實(shí)驗(yàn)方法對芯片取得定量信息，即數(shù)量概念的過程，以電子技術(shù)為基礎(chǔ)對集成電路進(jìn)行功能驗(yàn)證和功能指標(biāo)測試。自動化集成電路測試的工作過程就是在計(jì)算機(jī)中使用測試軟件編寫待測芯片的測試程序，并把測試向量通過譯碼電路處理之后驅(qū)動集成電路硬件實(shí)現(xiàn)既定的測試功能，目前一般的測量方法是將集成電路拆卸下來在鎖緊插座上進(jìn)行離線的測試。

雖然離線測試能夠?qū)呻娐飞系膯为?dú)的元器件進(jìn)行故障測試，使技術(shù)人員根據(jù)測試結(jié)果可以直接對有故障的元器件進(jìn)行更換，節(jié)省了更換整塊集成電路板的費(fèi)用。但是，離線測試需要對現(xiàn)場集成電路進(jìn)行拆卸，而拆卸過程即會對待測器件進(jìn)行無意的損壞，而且器件的工作環(huán)境變化也會帶來待測器件的工作狀態(tài)變化，而且的離線的測試方法很難對由于電路板線路連接復(fù)雜導(dǎo)致的芯片的電流驅(qū)動能力減弱故障進(jìn)行檢測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種集成電路在線測試裝置和測試方法，能夠?qū)呻娐愤M(jìn)行在線測試，在檢測集成電路板上元器件故障狀況的同時(shí)降低了集成電路的損壞率，提高了集成電路的使用壽命和測量精度；進(jìn)一步地，還能對集成電路在通電狀況下的電流驅(qū)動能力減弱等情況進(jìn)行在線檢測。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種集成電路在線測試裝置，包括單片機(jī)、輸入信號處理電路、閾值電路、測試驅(qū)動電路、繼電器器件接口電路、采樣電路、電壓比較電路和輸出信號處理電路；所述輸入信號處理電路包括總線驅(qū)動電路、地址譯碼電路和輸入數(shù)據(jù)緩存電路，輸出信號處理電路包括輸出數(shù)據(jù)緩存電路、地址譯碼電路和總線驅(qū)動電路；

所述單片機(jī)的輸出端與總線驅(qū)動電路的第一輸入端相連，單片機(jī)的輸入端與總線驅(qū)動電路的第一輸出端相連，總線驅(qū)動電路的第二輸出端與地址譯碼電路的輸入端相連，總線驅(qū)動電路的第三輸出端與輸入數(shù)據(jù)緩存電路的第一輸入端相連，地址譯碼電路的第一輸出端與輸入數(shù)據(jù)緩存電路的第二輸入端相連，地址譯碼電路的第二輸出端與閾值電路的第一輸入端相連，輸入數(shù)據(jù)緩存電路的第一輸出端與閾值電路的第二輸入端相連，輸入數(shù)據(jù)緩存電路的第二輸出端與測試驅(qū)動電路的輸入端相連，測試驅(qū)動電路的輸出端與繼電器器件接口電路的第一輸入端相連，繼電器器件接口電路的第一輸出端與被測器件的輸入端相連，被測器件的輸出端與繼電器器件接口電路的第二輸入端相連，繼電器器件接口電路的第二輸出端與采樣電路的輸入端相連，采樣電路的輸出端與電壓比較電路的第一輸入端相連，電壓比較電路的第二輸入端與閾值電路的輸出端相連，電壓比較電路的輸出端與輸出數(shù)據(jù)緩存電路的第一輸入端相連，輸出數(shù)據(jù)緩存電路的第二輸入端與地址譯碼電路的第三輸出端相連，輸出數(shù)據(jù)緩存電路的輸出端與總線驅(qū)動電路的第二輸入端相連；所述單片機(jī)上設(shè)有USB通信接口，用于單片機(jī)通過USB通信接口與外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

所述測試驅(qū)動電路包括四個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器，所述四個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器采用四路并聯(lián)的方式進(jìn)行連接，測試驅(qū)動電路的驅(qū)動電流為80～110mA，測試時(shí)間不大于200ms。

還包括LC網(wǎng)絡(luò)保護(hù)電路，所述LC網(wǎng)絡(luò)保護(hù)電路包括電壓保護(hù)電路和LC電流保護(hù)電路，LC電流保護(hù)電路和電壓保護(hù)電路依次串聯(lián)在測試驅(qū)動電路的輸出端和繼電器器件接口電路的第一輸入端之間。

所述電壓保護(hù)電路包括二極管D1和二極管D2，所述二極管D1的正極與電源正極相連，二極管D1的負(fù)極連接在電壓保護(hù)電路的輸入端和輸出端之間，二極管D2的正極連接在電壓保護(hù)電路的輸入級和輸出級之間，二極管D2 的負(fù)極與接地端相連。

所述LC電流保護(hù)電路包括電阻R1、電阻R2、電感L1、電容C1和電阻R3，所述電阻R1串聯(lián)在電源和LC電流保護(hù)電路的輸入級之間，電阻R2串聯(lián)在LC電流保護(hù)電路的輸入級和接地端之間，R1的阻值是R2的兩倍,電感L1串聯(lián)在LC電流保護(hù)電路的輸入級和被測器件的輸入管腳之間，電阻R3和電容C1依次串聯(lián)在被測器件的輸入管腳和接地端之間，電感L1的電感值為2.2UH～10.0UH，電容C1的電容值為100PF～1000PF，電阻R3的電阻值為100Ω～1000Ω，電阻R3的電阻值與電容C1的電容值的乘積為1*10-6～2*10-6。

所述閾值電路包括四重單刀單擲模擬開關(guān)。

一種基于權(quán)利要求6所述的集成電路在線測試裝置的測試方法，包括以下測試步驟：

A、首先選定待測集成電路的待測器件型號，根據(jù)待測器件型號的真值表確定測量向量以及確定待測器件的標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)結(jié)果，并輸入到計(jì)算機(jī)控制終端，然后將集成電路在線測試裝置通過夾具與被測器件的管腳連接，將計(jì)算機(jī)和單片機(jī)通過USB通信接口連接，最后，通過計(jì)算機(jī)發(fā)送測試向量到單片機(jī)；

B、單片機(jī)接收到測試向量，表示可以開始對被測器件進(jìn)行測試，即通過總線驅(qū)動電路發(fā)送控制信號到輸入信號處理電路，再通過地址譯碼電路發(fā)送至與被測器件對應(yīng)的控制信號到輸入數(shù)據(jù)緩存電路和閥值門電路；數(shù)據(jù)緩存電路接受到控制信號后，產(chǎn)生與被測器件對應(yīng)的測試信號到驅(qū)動電路；

C、當(dāng)測試驅(qū)動電路接收到測試信號時(shí)，把接收到的測試信號進(jìn)行放大，再把放大后的測試信號通過繼電器接口電路輸入被測器件的輸入管腳；

D、同時(shí)，采用電路采集被測器件的輸出管腳的電壓值，并發(fā)送電壓值到電壓比較電路的第一輸入端，輸入數(shù)據(jù)緩存電路發(fā)送預(yù)存的比較信號到閥值電路，控制閥值電路把比較信號發(fā)送到電壓比較器電路的輸入端，電壓比較器電路對二者信號大小進(jìn)行比較，比較結(jié)果記為第一比較結(jié)果，并把第一比較結(jié)果發(fā)送至輸出數(shù)據(jù)緩存電路，然后輸出數(shù)據(jù)緩存電路通過總線驅(qū)動電路發(fā)送第一比較結(jié)果到單片機(jī)；

E、單片機(jī)通過發(fā)送接收到的第一比較結(jié)果到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將第一比較結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)結(jié)果比較，如果二者相同，則表明被測器件未損壞，反之，表明被測器件損壞；

F、同理，依次對在線的集成電路板上各個(gè)被測器件進(jìn)行測試，存儲測試結(jié)果，即實(shí)現(xiàn)對集成電路的在線測試。

所述的確定待測器件的標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)結(jié)果采用如下方式：將測試輸入激勵施加到與被測器件相同的無故障器件上，把從測試驅(qū)動電路輸出端取回的實(shí)測響應(yīng)信號作為標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)信號。

本發(fā)明通過在被測器件的輸入管腳灌入或拉出瞬態(tài)大電流，迫使其電位按要求變高或變低，然后在自動采集被測器件的測試輸出響應(yīng)，通過計(jì)算機(jī)將測試輸出響應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)信號進(jìn)行比較，從而判斷被測對象的故障情況和故障位置，實(shí)現(xiàn)了對集成電路上元器件的在線測試，智能高效，測量準(zhǔn)度高，避免了離線測試的拆卸過程中對集成電路的損壞，且能夠?qū)呻娐返脑骷谕姞顟B(tài)下才能進(jìn)行檢測的例如電流驅(qū)動能力減弱等問題進(jìn)行檢測，檢測功能更全面，進(jìn)一步提高了對集成電路進(jìn)行檢測時(shí)的效率和性能。

附圖說明

圖1為集成電路在線測試裝置的電路原理框圖；

圖2為LC網(wǎng)絡(luò)保護(hù)電路的電路原理圖；

圖3為集成電路在線測試方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明包括一種集成電路在線測試裝置，如圖1所示，包括單片機(jī)、輸入信號處理電路、閾值電路、測試驅(qū)動電路、繼電器器件接口電路、采樣電路、電壓比較電路和輸出信號處理電路；所述輸入信號處理電路包括總線驅(qū)動電路、地址譯碼電路和輸入數(shù)據(jù)緩存電路，輸出信號處理電路包括第二數(shù)據(jù)緩存電路、地址譯碼電路和總線驅(qū)動電路；

單片機(jī)的輸出端與總線驅(qū)動電路的第一輸入端相連，單片機(jī)的輸入端與總線驅(qū)動電路的第一輸出端相連，總線驅(qū)動電路的第二輸出端與地址譯碼電路的輸入端相連，總線驅(qū)動電路的第三輸出端與輸入數(shù)據(jù)緩存電路的第一輸入端相連，地址譯碼電路的第一輸出端與輸入數(shù)據(jù)緩存電路的第二輸入端相連，地址譯碼電路的第二輸出端與閾值電路的第一輸入端相連，輸入數(shù)據(jù)緩存電路的第一輸出端與閾值電路的第二輸入端相連，輸入數(shù)據(jù)緩存電路的第二輸出端與測試驅(qū)動電路的輸入端相連，測試驅(qū)動電路的輸出端與繼電器器件接口電路的第一輸入端相連，繼電器器件接口電路的第一輸出端與被測器件的輸入端相連，被測器件的輸出端與繼電器器件接口電路的第二輸入端相連，繼電器器件接口電路的第二輸出端與采樣電路的輸入端相連，采樣電路的輸出端與電壓比較電路的第一輸入端相連，電壓比較電路的第二輸入端與閾值電路的輸出端相連，電壓比較電路的輸出端與輸出數(shù)據(jù)緩存電路第一輸入端相連，輸出數(shù)據(jù)緩存電路的第二輸入端與地址譯碼電路的第三輸出端相連，輸出數(shù)據(jù)緩存電路的輸出端與總線驅(qū)動電路的第二輸入端相連；所述單片機(jī)上設(shè)有USB通信接口，單片機(jī)通過USB通信接口與外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。單片機(jī)主要完成數(shù)據(jù)采集、控制和命令處理，并與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，總線驅(qū)動電路對單片機(jī)總線進(jìn)行擴(kuò)展，提高其驅(qū)動能力，對輸入總線驅(qū)動電路的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

下面結(jié)合附圖2對本實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步說明。

為了確保對被測器件進(jìn)行功能測試，迫使其電位按要求變高或變低，達(dá)到對被測器件在線施加測試激勵的目的，就必須強(qiáng)制驅(qū)動被測器件的邏輯電平，各腳驅(qū)動器必須能夠吸收或輸出足夠的電流，測試驅(qū)動電路優(yōu)選采用四個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器74ACT244進(jìn)行四路并聯(lián)，對電流進(jìn)行放大，保證驅(qū)動電流的數(shù)值為80～110mA，測試時(shí)間在200ms以內(nèi)，驅(qū)動電流的數(shù)值優(yōu)選為100mA。

LC網(wǎng)絡(luò)保護(hù)電路包括二極管D1、二極管D2、電阻R1、電阻R2、電感L1、電容C1和電阻R3，二極管D1的正極與電源正極，二極管D1的負(fù)極與和LC網(wǎng)絡(luò)保護(hù)電路的輸入級相連，二極管D2的正極與LC網(wǎng)絡(luò)保護(hù)電路的輸入級相連，二極管D2 的負(fù)極與接地端相連，二極管D1和二極管D2構(gòu)成電壓保護(hù)電路；電阻R1串聯(lián)在電源和LC網(wǎng)絡(luò)保護(hù)電路的輸入級之間，電阻R2串聯(lián)在LC網(wǎng)絡(luò)保護(hù)電路和接地端之間，R1的阻值是R2的兩倍,電感L1串聯(lián)在LC網(wǎng)絡(luò)保護(hù)電路的輸入級和被測器件的輸入管腳之間，電阻R3和電容C1依次串聯(lián)在被測器件的輸入管腳和接地端之間，電阻R1、電阻R2、電阻R3、電感L1和電容C1構(gòu)成LC保護(hù)電路。

電感L1的取值范圍為2.2UH～10.0UH，電容C1的取值范圍為100PF～1000PF，電阻R3的取值范圍為100Ω～1000Ω，電阻R3與電容C1的乘積在1*10-6～2*10-6這個(gè)范圍內(nèi)，為了達(dá)到測試要求，根據(jù)公式f=1/2*π*R3*C1，可以計(jì)算出電阻R3和電容C1的乘積值必須在1.0*10^-6～1.5*10^-6這個(gè)范圍內(nèi)，f的數(shù)值為100KHZ時(shí)測試效果最佳，因此優(yōu)選電阻R3和電容C1的乘積值為1.5*10^-6。

繼電器器件接口電路優(yōu)選采用PG1A微型繼電器，PG1A微型繼電器對被測器件的輸入信號和被測器件的輸出信號進(jìn)行電平控制，低電平時(shí)PG1A微型繼電器導(dǎo)通，激勵電流輸入被測器件的管腳，高電平時(shí)PG1A微型繼電器斷開，被測器件的輸出信號進(jìn)入采樣電路進(jìn)行采樣，再進(jìn)入電壓比較電路進(jìn)行電壓比較。此處優(yōu)選采用電壓比較器，電壓比較器經(jīng)過閾值電路的控制后對接收到的被測器件的輸出響應(yīng)和預(yù)置的TTL或CMOS的高低閾值電平進(jìn)行比較，比較結(jié)果依次經(jīng)過輸出數(shù)據(jù)緩存電路和總線驅(qū)動電路處理，處理后的比較結(jié)果被輸入單片機(jī)，最后通過單片機(jī)上設(shè)置的USB通信接口將比較結(jié)果發(fā)送至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)中測試軟件對比較結(jié)果進(jìn)行處理，判斷出被測器件的故障狀態(tài)和故障位置。輸出數(shù)據(jù)緩存電路優(yōu)選采用數(shù)據(jù)緩存器74LS373。單片機(jī)優(yōu)選采用ARM單片機(jī)。

閾值電路優(yōu)選采用4重單刀單擲DG211模擬開關(guān)，模擬開關(guān)的開關(guān)控制由地址譯碼電路及第一緩存電路中的數(shù)據(jù)緩存器74LS373完成，為了保證DG211模擬開關(guān)在開機(jī)時(shí)處于常開狀態(tài)，DG211的控制線上可以串聯(lián)一個(gè)10KΩ的上拉電阻。

本發(fā)明還包括一種基于權(quán)利要求1所述的集成電路在線測試裝置的測試方法，如圖3所述，包括以下測試步驟：

A、首先選定待測集成電路的待測器件型號，根據(jù)待測器件型號的真值表確定測量向量以及確定待測器件的標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)結(jié)果，所述的確定待測器件的標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)結(jié)果采用如下方式：將測試輸入激勵施加到與被測器件相同的無故障器件上，把從測試驅(qū)動電路輸出端取回的實(shí)測響應(yīng)信號作為標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)信號。

B、然后把測量向量和標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)結(jié)果輸入到計(jì)算機(jī)控制終端，然后將集成電路在線測試裝置通過夾具與被測器件的管腳連接，將計(jì)算機(jī)和單片機(jī)通過USB通信接口連接，最后，通過計(jì)算機(jī)發(fā)送測試向量到單片機(jī)；

單片機(jī)接收到測試向量，表示可以開始對被測器件進(jìn)行測試，即通過總線驅(qū)動電路發(fā)送控制信號到輸入信號處理電路，再通過地址譯碼電路發(fā)送至與被測器件對應(yīng)的控制信號到輸入數(shù)據(jù)緩存電路和閥值門電路；數(shù)據(jù)緩存電路接受到控制信號后，產(chǎn)生與被測器件對應(yīng)的測試信號到驅(qū)動電路；輸入信號處理電路接收到單片機(jī)發(fā)出的測試向量信號后，根據(jù)設(shè)定好的測試信號送至測試驅(qū)動電路：輸入信號處理電路中的總線驅(qū)動電路對單片機(jī)的信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動能力擴(kuò)展，然后發(fā)送至地址譯碼電路和輸入數(shù)據(jù)緩存電路，地址譯碼電路選定輸入數(shù)據(jù)緩存電路中的測試信號和繼電器器件接口電路的控制信號，數(shù)據(jù)緩存電路將選定的信號發(fā)送至測試驅(qū)動電路；

C、當(dāng)測試驅(qū)動電路接收到測試信號時(shí)，把接收到的測試信號進(jìn)行放大，把放大后的測試信號后通過繼電器接口電路輸入被測器件的輸入管腳；

D、同時(shí)采用電路采集被測器件的輸出管腳的電壓值，并發(fā)送電壓值到電壓比較電路的第一輸入端，同時(shí)，輸入數(shù)據(jù)緩存電路發(fā)送預(yù)存的比較信號到閥值電路，控制閥值電流把比較信號發(fā)送到比較器電路的輸入端，電壓比較器電路對二者信號大小進(jìn)行比較，比較結(jié)果記為第一比較結(jié)果，并把第一比較結(jié)果發(fā)送至輸出數(shù)據(jù)緩存電路，然后輸出數(shù)據(jù)緩存電路通過總線驅(qū)動電路發(fā)送第一比較結(jié)果到單片機(jī)；

E、單片機(jī)通發(fā)送接收到的第一比較結(jié)果到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將第一比較結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)結(jié)果比較，如果二者相同，則表明被測器件未損壞，反之，表明被測器件損壞；具體操作中，單片機(jī)將接收到的多路比較結(jié)果進(jìn)行整理后發(fā)送至計(jì)算機(jī)：單片機(jī)將接收到的比較結(jié)果進(jìn)行整理，根據(jù)通信協(xié)議，生成數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送至計(jì)算機(jī)；

F、計(jì)算機(jī)測試軟件對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆解，轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)值，根據(jù)TTL、CMOS、ECL、LVDS等國際通用電平標(biāo)準(zhǔn)，將轉(zhuǎn)化后的二級制數(shù)據(jù)值與計(jì)算機(jī)中預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)信號進(jìn)行比對，判斷被測功能塊是否有故障，并將結(jié)果進(jìn)行顯示：比對結(jié)果相同，則說明被測功能塊沒有故障，比對結(jié)果不一致，說明被測功能塊有故障，計(jì)算機(jī)將比對結(jié)果進(jìn)行保存；依次對在線的集成電路板上各個(gè)被測器件進(jìn)行測試，存儲測試結(jié)果，即實(shí)現(xiàn)集成電路的在線測試。

以下舉例進(jìn)行說明，以待測器件型號為74LS00的芯片為例，由于74LS00的真值表為

根據(jù)真值表判斷出被測功能塊的測試信號分為四組，依次為：00，01,10,11，通過測量可以得知得到的標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)信號應(yīng)該為：1110，對被測功能塊一次輸入這四組測試信號，如果計(jì)算機(jī)對比較結(jié)果的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析后得到的二級制數(shù)據(jù)值為1110，就可以判定被測功能塊芯片是正常的，如果為0110或 0010等，則計(jì)算機(jī)判定所測功能塊存在故障并將該比對結(jié)果進(jìn)行保存；

在上述測試過程中描述的如何設(shè)計(jì)測試向量以及單片機(jī)對其測量向量如何控制和具體運(yùn)算的過程，為公知技術(shù)，所以在此沒有贅述，具體也可以參考流水號為2016R11L428959的著作權(quán)申請。而本發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)是不在于此，在于利用此測量向量進(jìn)行控制和在線的檢測。

需要指出的是，本發(fā)明雖是針對單獨(dú)的電子元器件進(jìn)行的在線測試，但是由于模塊化測試的方法，即劃分一定區(qū)域內(nèi)的電子元器件作為一個(gè)整體進(jìn)行測試，然后再具體進(jìn)行分析的方法，與本發(fā)明同屬于相同的工作原理，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。