本發(fā)明涉及對跨阻放大器增益的篩選領(lǐng)域，具體指一種跨阻放大器增益篩選測試的方法及電路。

背景技術(shù)：

跨阻放大器的作用是將輸入電流信號轉(zhuǎn)化并放大為電壓信號，主要應(yīng)用在光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，尤其在現(xiàn)代高速光通信應(yīng)用中的前端接收電路，跨阻放大器是最核心的接收機器件。

為保證批量生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、性能參數(shù)良好的一致性，商用的跨阻放大器集成電路產(chǎn)品需要在產(chǎn)品出廠前對所有產(chǎn)品做篩選測試，篩除不符合指標規(guī)范的不良品。不同于在實驗室的測試，這種大批量地對集成電路產(chǎn)品的測試要求測試方案簡便、低成本、高效率、自動化同時還有高可靠性。商用的高速跨阻放大器產(chǎn)品的跨阻參數(shù)是一項十分重要的指標，因此保證其值的一致性良好，離散小是非常重要的。實驗室中應(yīng)用的檢測方法為先將跨阻放大器與光電二極管封裝成光接收次模塊后，再通過帶光口輸出網(wǎng)絡(luò)分析儀進行精確測量。該檢測方法用到的帶光口高速網(wǎng)絡(luò)分析儀十分昂貴，導致該檢測方法測試成本高；且網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試方案復(fù)雜，提高了檢測難度，降低檢測效率，不利于大批量生產(chǎn)。若產(chǎn)品投入大批量生產(chǎn)，實驗室所使用的方案則不適用于批量生產(chǎn)的自動化測試。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種跨阻放大器增益篩選測試的方法及電路。一方面利用一個測試芯片，無需過多外接設(shè)備就可得到測試結(jié)果，測試方案簡單高效，成本低廉；另一方面還可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，有效地提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種跨阻放大器增益篩選測試的方法，包括跨阻放大器測試芯片；跨阻放大器測試芯片發(fā)送一個交流電流信號至待測跨阻放大器中，待測跨阻放大器輸出交流電壓信號至跨阻放大器測試芯片中；所述交流電壓信號在跨阻放大器測試芯片中進行線性放大、整流，轉(zhuǎn)化為一個直流電壓信號vout輸出，放大增益為a，整流轉(zhuǎn)換系數(shù)為k；直流電壓信號vout的計算公式為

vout＝i*gain*a*k

gain為跨阻放大器增益，i為交流電流信號的幅值、放大增益a、整流轉(zhuǎn)換系數(shù)k均為預(yù)設(shè)的恒定值，直流電壓信號vout僅與跨阻放大器增益gain有關(guān)；跨阻放大器測試芯片輸出的直流電壓信號離散性即為待測跨阻放大器的增益離散性。

本發(fā)明還提供了一種跨阻放大器增益篩選測試的電路，采用所述的跨阻放大器增益篩選測試的方法；跨阻放大器測試芯片包括第一輸入端、第二輸入端、交流信號輸出端、直流電壓輸出端；待測跨阻放大器包括交流信號輸入端、第一輸出端、第二輸出端；交流信號輸出端連接交流信號輸入端；第一輸出端連接第一輸入端，第二輸出端連接第二輸入端。

在一較佳的實施例中，所述交流信號輸出端發(fā)送交流電流信號至交流信號輸入端，待測跨阻放大器分別自第一輸出端、第二輸出端輸出交流電壓信號至第一輸入端、第二輸入端。

在一較佳的實施例中，所述跨阻放大器測試芯片包括交流電流信號形成模塊、直流電壓信號形成模塊；

交流電流信號形成模塊包括基準電壓、定值電阻、開關(guān)器；由基準電壓值除以定值電阻值得到電流值；開關(guān)器按照預(yù)設(shè)頻率開關(guān)，形成交流電流信號；

直流電壓信號形成模塊包括交直流轉(zhuǎn)換裝置、電壓放大裝置；交直流轉(zhuǎn)換裝置將第一輸入端、第二輸入端接收的交流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號，形成轉(zhuǎn)化系數(shù)；電壓放大裝置放大轉(zhuǎn)換系數(shù)。

在一較佳的實施例中，所述交流電流信號形成模塊包括運算放大器i3、pmos管m0、pmos管m1、nmos管m2、定值電阻r0、時鐘信號clock；運算放大器i3的反相輸入端設(shè)置基準電壓；運算放大器i3的輸出端連接pmos管m0的柵極與pmos管m1的柵極；運算放大器i3的正相輸入端與pmos管m0的漏極連接定值電阻r0的一端，定值電阻r0的另一端接地；pmos管m0的源極與pmos管m1的源極連接電源vdd；pmos管m1的漏極連接pmos管m2的漏極，pmos管m2的柵極由時鐘信號clock控制，pmos管m2的源極為所述交流信號輸出端。

在一較佳的實施例中，所述運算放大器i3、pmos管m0、定值電阻r0構(gòu)成反饋電路；定值電阻r0由于反饋電路的鉗制作用兩端電壓與基準電壓相同；pmos管m0與pmos管m1形成電流鏡，流經(jīng)pmos管m1、pmos管m2的電流i1等于電流i0；電流i1自pmos管m1的漏極流至pmos管m2的漏極；當時鐘信號clock發(fā)出高電平時，pmos管m2導通，i1流出pmos管m2的源極，交流信號輸出端輸出i1；當時鐘信號clock發(fā)出低電平時，pmos管m2不導通，交流信號輸出端無輸出。

在一較佳的實施例中，所述交直流轉(zhuǎn)換裝置包括差分放大器、二極管d0、二極管d1、電容c0；所述第一輸入端、第二輸入端即為差分放大器的兩個輸入端，差分放大器的兩個輸出端為第一差分輸出端、第二差分輸出端并且分別連接二極管d0的正極、二極管d1的正極；二極管d0的負極、二極管d1的負極連接電容c0的正極，電容c0的負極接地，二極管d0、二極管d1與電容c0形成全波整流電路；

所述電壓放大裝置包括nmos管m3、nmos管m4、電阻r1；nmos管m3的柵極、nmos管m3的漏極、nmos管m4的柵極均連接電容c0的正極，nmos管m3的源極、nmos管m4的源極均接地，nmos管m4的漏極接電阻r1的一端和直流電壓輸出端，電阻r1的另一端接電源。

在一較佳的實施例中，差分交流電壓信號自第一輸入端、第二輸入端輸入到差分放大器，再由第一差分輸出端、第二差分輸出端輸出；當?shù)谝徊罘州敵龆溯敵鰹檎龜[幅時，二極管d0導通，電流流通，差分交流電壓信號對電容c0充電；當?shù)谝徊罘州敵龆溯敵鲐摂[幅時，二極管d0截止，電容c0不充電；當?shù)诙罘州敵龆溯敵稣龜[幅時，二極管d1導通，電流流通，差分交流電壓信號對電容c0充電；當?shù)诙罘州敵龆溯敵鲐摂[幅時，二極管d1截止，電容c0不充電；

當?shù)谝徊罘州敵龆藶檎龜[幅時，第二差分輸出端為負擺幅；當?shù)谝徊罘州敵龆藶樨摂[幅時，第二差分輸出端為正擺幅；差分交流電壓信號通過二極管d0、二極管d1不斷地對電容c0充電，形成穩(wěn)定直流電流信號；

在一較佳的實施例中，nmos管m3與nmos管m4形成一個比例電流鏡；流經(jīng)nmos管m3的電流i2經(jīng)過比例電流鏡放大與電阻r1，直流電壓輸出端輸出直流電壓信號。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案具備以下有益效果：

本技術(shù)方案應(yīng)用在跨阻放大器芯片的批量自動化生產(chǎn)測試中，利用跨阻放大器測試芯片與待測跨阻放大器連接來檢測待測跨阻放大器增益離散性。只需判斷跨阻放大器測試芯片輸出的直流電壓信號的離散性即可判斷待測跨阻放大器增益離散性，即可實現(xiàn)對跨阻放大器跨阻增益的快速穩(wěn)定測試篩選。還可以將本檢測電路制作成一個專用測試芯片。本檢測方法及電路無需過多外接設(shè)備和昂貴輔助設(shè)備就可得到測試結(jié)果，測試方案簡單高效，極大地降低了檢測成本；實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，有效地提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例中跨阻放大器增益篩選測試的方法示意框圖；

圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例中跨阻放大器增益篩選測試電路中交流電流信號形成模塊的電路圖；

圖3為本發(fā)明優(yōu)選實施例中跨阻放大器增益篩選測試電路中直流電壓信號形成模塊的電路圖。

具體實施方式

下文結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

一種跨阻放大器增益篩選測試的方法，參考圖1，包括跨阻放大器測試芯片(tiatest)；跨阻放大器測試芯片發(fā)送一個交流電流信號至待測跨阻放大器(tia)中，待測跨阻放大器輸出交流電壓信號至跨阻放大器測試芯片中；所述交流電壓信號在跨阻放大器測試芯片中進行線性放大、整流，轉(zhuǎn)化為一個直流電壓信號vout輸出，放大增益為a，整流轉(zhuǎn)換系數(shù)為k；直流電壓信號vout的計算公式為

vout＝i*gain*a*k

gain為跨阻放大器增益，i為交流電流信號的幅值、放大增益a、整流轉(zhuǎn)換系數(shù)k均為預(yù)設(shè)的恒定值，直流電壓信號vout僅與跨阻放大器增益gain有關(guān)；跨阻放大器測試芯片輸出的直流電壓信號離散性即為待測跨阻放大器的增益離散性。

根據(jù)上述的跨阻放大器增益篩選測試的方法，可設(shè)計出跨阻放大器增益篩選測試的電路；

跨阻放大器測試芯片與待測跨阻放大器通過各個接口連接，具體為：跨阻放大器測試芯片包括第一輸入端inp、第二輸入端inn、交流信號輸出端iout、直流電壓輸出端；待測跨阻放大器包括交流信號輸入端iin、第一輸出端voutp、第二輸出端voutn；交流信號輸出端iout連接交流信號輸入端iin；第一輸出端voutp連接第一輸入端inp，第二輸出端voutn連接第二輸入端inn。

交流信號輸出端iout發(fā)送交流電流信號至交流信號輸入端lin，待測跨阻放大器分別自第一輸出端voutp、第二輸出端voutn輸出交流電壓信號至第一輸入端inp、第二輸入端inn。

跨阻放大器測試芯片內(nèi)部有多個功能模塊，包括交流電流信號形成模塊、直流電壓信號形成模塊；

交流電流信號形成模塊包括基準電壓、定值電阻、開關(guān)器；跨阻放大器測試芯片內(nèi)部提供基準電壓，用基準電壓值除以定值電阻值得到電流值；開關(guān)器按照預(yù)設(shè)頻率開關(guān)，形成交流電流信號；

直流電壓信號形成模塊包括交直流轉(zhuǎn)換裝置、電壓放大裝置；交直流轉(zhuǎn)換裝置將第一輸入端inp、第二輸入端inn接收的交流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號vout，形成轉(zhuǎn)化系數(shù)；電壓放大裝置放大轉(zhuǎn)換系數(shù)。

更詳細地，參考圖2，交流電流信號形成模塊包括運算放大器i3、pmos管m0、pmos管m1、nmos管m2、定值電阻r0、時鐘信號clock；運算放大器i3的反相輸入端設(shè)置基準電壓；運算放大器i3的輸出端連接pmos管m0的柵極與pmos管m1的柵極；運算放大器i3的正相輸入端與pmos管m0的漏極連接定值電阻r0的一端，定值電阻r0的另一端接地；pmos管m0的源極與pmos管m1的源極連接電源vdd；pmos管m1的漏極連接pmos管m2的漏極，pmos管m2的柵極由時鐘信號clock控制，pmos管m2的源極為所述交流信號輸出端。

具體來說，運算放大器i3、pmos管m0、定值電阻r0構(gòu)成反饋電路；定值電阻r0由于反饋電路的鉗制作用兩端電壓與基準電壓相同；pmos管m0與pmos管m1形成電流鏡，流經(jīng)pmos管m1、pmos管m2的電流i1等于電流i0；電流i1自pmos管m1的漏極流至pmos管m2的漏極；當時鐘信號clock發(fā)出高電平時，pmos管m2導通，i1流出pmos管m2的源極，交流信號輸出端輸出i1；當時鐘信號clock發(fā)出低電平時，pmos管m2不導通，交流信號輸出端無輸出。這樣就可以產(chǎn)生一個確定時鐘頻率的交流電流信號，交流電流信號的幅值由基準電壓值除以定值電阻r0的值得到。

交流信號輸出端iout輸出交流電流信號至待測跨阻放大器內(nèi)轉(zhuǎn)化為交流電壓信號后又輸出至跨阻放大器測試芯片，通過跨阻放大器測試芯片內(nèi)的直流電壓形成模塊轉(zhuǎn)換成直流電壓信號vout輸出。

首先，將交流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號vout，需要用到交直流轉(zhuǎn)換裝置。

參考圖3，交直流轉(zhuǎn)換裝置包括差分放大器i4、二極管d0、二極管d1、電容c0；所述第一輸入端inp、第二輸入端inn即為差分放大器的兩個輸入端，差分放大器的兩個輸出端為第一差分輸出端outp、第二差分輸出端outn并且分別連接二極管d0的正極、二極管d1的正極；二極管d0的負極、二極管d1的負極連接電容c0的正極，電容c0的負極接地，二極管d0、二極管d1與電容c0形成全波整流電路；

其次，交流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號vout后需要再進行放大，才能形成最終的直流電壓信號vout輸出。

參考圖3，電壓放大裝置包括nmos管m3、nmos管m4、電阻r1；nmos管m3的柵極、nmos管m3的漏極、nmos管m4的柵極均連接電容c0的正極，nmos管m3的源極、nmos管m4的源極均接地，nmos管m4的漏極接電阻r1的一端和直流電壓輸出端，電阻r1的另一端接電源。

具體來說，差分交流電壓信號自第一輸入端inp、第二輸入端inn輸入到差分放大器，再由第一差分輸出端outp、第二差分輸出端outn輸出；當?shù)谝徊罘州敵龆薿utp輸出為正擺幅時，二極管d0導通，電流流通，差分交流電壓信號對電容c0充電；當?shù)谝徊罘州敵龆薿utp輸出負擺幅時，二極管d0截止，電容c0不充電；當?shù)诙罘州敵龆薿utn輸出正擺幅時，二極管d1導通，電流流通，差分交流電壓信號對電容c0充電；當?shù)诙罘州敵龆薿utn輸出負擺幅時，二極管d1截止，電容c0不充電；

又因為當?shù)谝徊罘州敵龆薿utp為正擺幅時，第二差分輸出端outn為負擺幅；當?shù)谝徊罘州敵龆薿utp為負擺幅時，第二差分輸出端outn為正擺幅；

所以，差分交流電壓信號通過二極管d0、二極管d1不斷地對電容c0充電，形成穩(wěn)定直流電流信號；

nmos管m3與nmos管m4形成一個比例電流鏡；交流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電流信號后，流經(jīng)nmos管m3的電流i2經(jīng)過比例電流鏡放大與電阻r1作用，直流電壓輸出端輸出直流電壓信號。

綜上所述，直流電壓輸出信號vout的計算為：

vout＝i*gain*a*k

i＝vbg/rset

其中，vbg為跨阻放大器測試芯片內(nèi)部設(shè)定的基準電壓，rset為定值電阻r0的阻值，放大增益a、整流轉(zhuǎn)換系數(shù)k、基準電壓vbg、定值電阻r0阻值rset均為預(yù)設(shè)的恒定值，所以待測跨阻放大器的增益離散性僅與直流電壓信號輸出端輸出的直流電壓信號vout有關(guān)。直流電壓信號vout的離散性即為待測跨阻放大器增益離散性。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，利用此構(gòu)思對本發(fā)明進行非實質(zhì)性的改動，均屬于侵犯本發(fā)明保護范圍的行為。