CN206311730U - 数字芯片测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数字芯片测试仪。包括第一主控模块、第二主控模块、键盘模块、电源模块、LCD显示模块、电平转换模块、存储模块、模拟开关模块、IC测试插座，所述第一主控模块与键盘模块、电平转换模块、LCD显示模块、存储模块连接，所述第二主控模块与模拟开关模块、IC测试插座连接，所述IC测试插座用于放置待测试芯片，所述第一主控模块与第二主控模块连接，所述电源模块用于为整个测试仪供电。本实用新型可人工输入测试芯片型号，提高测试效率；且该测试仪还采用独立电源供电，能脱机工作，方便携带。

Description

数字芯片测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种集成电路芯片测试仪，具体为一种数字芯片测试仪。

背景技术

自从20世纪40年代计算机问世以来，便提出了数字系统的测试问题，早期的是人工测试和基于穷举测试的完全检查已难以满足实际需要，因而逐渐被自动测试所取代。但自动测试生成的时间复杂性是个不确定多项式完全问题。集成电路的测试是一件经常性的工作，在一批电路里电路是好是坏从表面上是看不出来的。如用简单办法，给电路加电源用万用表测，则是一件非常麻烦的事，这不仅对技术人员的素质有很高的要求，而且故障诊断的速度慢，质量差。因为一块电路有好多脚，要按照真值表一拍一拍去测，是一件困难的事。目前市场上的专用的数字集成电路测试仪，不仅体积庞大，而且价格昂贵，不可能在实验室中普及。现有技术关于数字芯片测试仪，也大都包含控制器单元、处理器单元、IC引脚插座等。但所用单片机等核心部件和所设计的电路均各不相同。

现有技术：

1、单片机与测试芯片引脚相连，通过I/O口的模拟输入来测量门电路的实际输出，以此来测试集成电路器件的实际逻辑功能。

2、将常用TTL系列、COMS系列数字集成电路的标准逻辑功能表存储到单片机的扩展存储器中。

3、将测试所得的实际逻辑功能与存储器中的标准逻辑进行比较，两者一致证明被测器件完好，反之器件损坏。

4、测试结果通过LCD液晶显示。

5、单片机通过电平转换与PC机串口连接，实现数据通信。

现有技术中，数字芯片测试仪多用于两个方面，一是芯片型号识别，二是芯片质量检测。不论是型号识别还是功能测试，单片机均需存储大量的常用芯片型号功能，以便对比。然而存储的数据越多，单片机所需识别的时间就越长，不便于快速测量。而且有些被测芯片并非无法识别型号，若能将测试仪的两个功能分开，针对型号明确的芯片，人工输入型号匹配，将可大大减少单片机运行的时间，提高检测效率。

另外，专利A（申请号 CN201520277932.0）中，将标准数字芯片的逻辑功能数据存放于单片机内部存储器，与待测数字芯片数据进行比较，加入温度电路，测量工作温度，以便监测待测芯片温度，防止烧坏；现有专利B（CN201521045753.0）中，采用FPGA进行数据处理，速度较快，且可与PC机进行数据通信。

然而，

对于专利A，采用单片机内部存储器，无法存储大量不同型号的芯片数据，在芯片比较方面存在一定的局限性。而且没有独立电源供电，不便于随身携带。

对于专利B，采用外部存储器，且通过FPGA进行数据处理，可满足不同型号的芯片测试。然而并不能通过外部（如键盘）输入型号进行快速匹配，且同样没有独立电源供电，不便携带。

本方案提出一款数字芯片测试仪，控制键盘输入模块，可人工输入测试芯片型号，提高测试效率。该测试仪还采用独立电源供电，能脱机工作，方便携带。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种数字芯片测试仪，该测试仪可人工输入测试芯片型号，提高测试效率；且该测试仪还采用独立电源供电，能脱机工作，方便携带。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种数字芯片测试仪，包括第一主控模块、第二主控模块、键盘模块、电源模块、LCD显示模块、电平转换模块、存储模块、模拟开关模块、IC测试插座，所述第一主控模块与键盘模块、电平转换模块、LCD显示模块、存储模块连接，所述第二主控模块与模拟开关模块、IC测试插座连接，所述IC测试插座用于放置待测试芯片，所述第一主控模块与第二主控模块连接，所述电源模块用于为整个测试仪供电。

在本实用新型一实施例中，所述第一主控模块、第二主控模块均采用HT46RU24单片机，其内置A/D转换功能。

在本实用新型一实施例中，所述LCD显示模块采用DM12232F。

在本实用新型一实施例中，所述电源模块采用锂电池供电，并通过三端稳压器AMS1117-5.0稳压成5V电源。

在本实用新型一实施例中，所述模拟开关模块采用CD4052芯片。

在本实用新型一实施例中，所述存储模块采用AT24C256存储器。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型测试仪可人工输入测试芯片型号，提高测试效率；且该测试仪还采用独立电源供电，能脱机工作，方便携带。

附图说明

图1是本实用新型采用的HT46RU24系统框架图。

图2是本实用新型数字芯片测试仪硬件结构框图。

图3是本实用新型LCD显示模块DM12232F硬件模块图。

图4是本实用新型DM12232F、键盘和HT46RU24连接图。

图5是本实用新型测试接口硬件图。

图6是本实用新型电源模块的直流稳压电路图。

具体实施方式

下面结合附图1-6，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

本实用新型的一种数字芯片测试仪，包括第一主控模块、第二主控模块、键盘模块、电源模块、LCD显示模块、电平转换模块、存储模块、模拟开关模块、IC测试插座，所述第一主控模块与键盘模块、电平转换模块、LCD显示模块、存储模块连接，所述第二主控模块与模拟开关模块、IC测试插座连接，所述IC测试插座用于放置待测试芯片，所述第一主控模块与第二主控模块连接，所述电源模块用于为整个测试仪供电。

所述第一主控模块、第二主控模块均采用HT46RU24单片机，其内置A/D转换功能。

所述LCD显示模块采用DM12232F。

所述电源模块采用锂电池供电，并通过三端稳压器AMS1117-5.0稳压成5V电源。

所述模拟开关模块采用CD4052芯片。

所述存储模块采用AT24C256存储器。

以下为本实用新型的具体实现过程。

本实施例以HT46RU24为核心设计一种数字芯片测试仪，包括键盘模块、电源模块、LCD显示模块、电平转换模块、存储模块、模拟开关模块、IC测试插座，具体的：

图1所示为HT46RU24系统框架图，HT46RU24是一种A/D型单片机，其结构是8位高性能，高效益的RISC结构，用于直接处理模拟信号，还包括一个集成的多通道模数转化器，以及一个或多个脉冲宽度调制输出。

图2所示为数字芯片测试仪硬件结构框图，包括键盘模块、电源模块、LCD显示模块、电平转换模块、存储模块、模拟开关模块、IC测试插座等。该测试仪的基本原理是将被测集成电路器件的实际逻辑功能与存储器中的标准逻辑功能表相比较，两者一致证明被测器件是好的，不一致证明是坏的。

图3所示为LCD显示模块DM12232F硬件模块图，可完成16×2个(16×8点阵)ASCII码显示,也可以显示7.5×2个(16×16点阵)汉字。与外部CPU接口可采用并行方式控制,采用5V供电。当脱机测试芯片时，测试结果通过LCD显示。

图4所示为DM12232F、键盘和HT46RU24连接图, 键盘硬件电路主要是由4×4的按键组成的键盘，其中包含0到9、清零键、已知型号确认键、自动测试键。为了节省I/O口，我们把LCD的数据总线与4*4键盘共用。将按键接至键盘扫描芯片的相应管脚，将键盘扫描输出的四位数据输出端接至LCD，观察按下相应的按键，LCD显示是否正确，一切正常后，将其接至编码芯片，再将编码输出直接接至译码芯片，将解码有效端及四位数据输出端接至LED，当解码有效时，解码端的LCD会瞬间亮起，按相应的按键，观察解码后是否正确。

图5所示为测试接口硬件图，通过第二块HT46RU24单片机的的两个I/O口来控制模拟开关的四个通道，从而来选择不同芯片的地管脚位置。

图6所示为电源模块的直流稳压电路图，锂电池电压输出后，经过整流二极管后再通过电解电容（100μF）进行一级滤波，以去除直流电里面的杂波，防止干扰。滤波后的直流电再经过三端稳压器AMS1117-5.0稳压成为稳定的5V电源，其中AMS1117-5.0的Vin脚是输入脚，接电池直流电源正极，GND是接地脚，接电池直流电源负极，Vout为输出脚，它和接地脚的电压就是+5V了。5V电源出来再经过电解电容的二级滤波，使5V电源更加稳定可靠。同时在5V稳压电源加上一个1K的电阻和一个红色发光二极管，当上电后，红色发光二极管点亮，表示电源工作正常。

本实施例的数字芯片测试仪，通过测试码控制并测试硬件的运行情况，把测试结果与正确值比较，自动给出正误判断的结果。该仪器能完成20脚以内TTL系列和CMOS系列数字集成电路芯片的测试。

HT46RU24提供I2C总线接口，I2C 总线是双向两线结构，数据线和时钟线分别为SDA和 SCL。SDA和SCL是NMOS开漏输出，使用时必须外接上拉电阻。

在HT46RU24单片机与测试芯片之间需串接上470Ω (或510Ω)的电阻。首先，串接电阻的目的是对HT46RU24起限流保护的作用, 假设PA0 输出高电平，此时，测试芯片又为非门，那么, 将引起灌电流现象，致使 PA0口线上的电流非常大，可能烧毁HT46RU24。其次可以保证逻辑电平的正确，在连接线上串接几百欧的电阻而不接几千欧的电阻原因在于：假设让PA0为逻辑低电平，这样基极将是高电平，又有PA口上的上拉电阻为3K 左右，如果连接线上的电阻也取3K，那么将使PA0出逻辑高电平，此时逻辑电平是错误的；如果连接的电阻为470Ω左右，PA0然能够正确地输出逻辑低电平，这样就保证了逻辑电平的正确性。

根据设计的20脚测试芯片插座，被测芯片最高脚与测试插座20脚对应，被测芯片1脚与测试插座1脚对应，中间部分以脚（NC）代替。这样把20脚以下芯片都看成20脚芯片，设计测试向量进行测试。

其中被测IC芯片的I/O 控制字规则如下：

1.被测IC的电源线和接地线，选择字中对应为“1”；

2.被测IC的各个空脚，选择字中对应为“1”；

3.被测IC的输出脚看作是PIO的输入，选择字中对应为“0”；

4.被测IC的输入脚看作是PIO的输出，选择字中的对应为“1”；

对于已知型号的数字集成电路，当输入芯片的型号后，程序会根据不同的型号去调用不同型号的子程序，即根据不同的芯片在其输入端加入不同组合的高、低电平信号。然后再读取输出端的电平信号，确定逻辑功能是否正确，从而判断芯片的好坏。

由于各I C块的引脚数和宽度不一致，且电源和地的位置因片而异，所以待测芯片插座的引脚必须有选择性地加以控制。根据对TTL74，54系列和CMOS4000，4500常见的200余种芯片的统计，20引脚以内的芯片占95%以上，为此设计了20芯锁紧插座，并做如下规定：将待测芯片的第一脚和最后一脚插入20芯锁紧插座的第1脚和第20脚，因为规则芯片的右上脚都为电源(VCC)，左下脚都为地(GND)。通过对文献的统计和归类，列出20脚以内规则芯片和不规则芯片的引脚数、VCC和GND的位置情况。根据上面规定，从中分析得出：VCC可能插座引脚为4，5和20脚，并且VCC接20脚的芯片是规则芯片，VCC接4和5脚的芯片是不规则芯片；GND可能插座引脚为7，8，9，10。为正确找出芯片的GND插座的具体位置，选用了CD4052芯片。CD4052是一个双4选一的多路模拟选择开关。其管脚的12，14，15，11 脚分别对应于插座的引脚7，8，9，10。应用时可以通过单片机对A/B的控制来选择输入为哪一路，例如：需要从4路输入中选择第二路输入，假设使用的是 Y 组，那么单片机只需要分别给 A和B 送 1和0即可选中该路，然后进行相应的处理，注意第 6 脚为使能脚，只有为0时，才会有通道被选中输出。

将待测芯片放入芯片测试插座拧紧并通上电源后，在键盘键入芯片的型号后，点击“确定”键，结果芯片是好的会显示“GOOD”，如果是坏的便显示“FAIL”。对于库中没有的芯片则显示“ERROR”，输入错误的型号可以点击“清零”键。

为了检测该测试仪的可靠性，选取常用的CMOS、TTL系列芯片进行测试与验证，其中CMOS系列芯片5个，TTL系列芯片5个。预先设有电源故障、接地故障、输入脚故障、输出脚故障、正常等多种情况，通过本测试仪进行实际试验，均能准确检测出芯片的正常与否，并能准确指出有故障芯片的故障引脚，选取的测试样品正确率达100%，具体如表1所示。因此，本测试仪在芯片的测试中有着重要的应用价值。

与一般同类型测试仪比较，本测试仪采用锂电池供电，移动方便，工作性能稳定，输出结果准确。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种数字芯片测试仪，其特征在于：包括第一主控模块、第二主控模块、键盘模块、电源模块、LCD显示模块、电平转换模块、存储模块、模拟开关模块、IC测试插座，所述第一主控模块与键盘模块、电平转换模块、LCD显示模块、存储模块连接，所述第二主控模块与模拟开关模块、IC测试插座连接，所述IC测试插座用于放置待测试芯片，所述第一主控模块与第二主控模块连接，所述电源模块用于为整个测试仪供电。

2.根据权利要求1所述的数字芯片测试仪，其特征在于：所述第一主控模块、第二主控模块均采用HT46RU24单片机，其内置A/D转换功能。

3.根据权利要求1所述的数字芯片测试仪，其特征在于：所述LCD显示模块采用DM12232F。

4.根据权利要求1所述的数字芯片测试仪，其特征在于：所述电源模块采用锂电池供电，并通过三端稳压器AMS1117-5.0稳压成5V电源。

5.根据权利要求1所述的数字芯片测试仪，其特征在于：所述模拟开关模块采用CD4052芯片。

6.根据权利要求1所述的数字芯片测试仪，其特征在于：所述存储模块采用AT24C256存储器。