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  • 集成電路測試指南
  • 加速科技組編 鄔剛 王瑞金 包軍林編著
  • 1256字
  • 2021-06-24 11:32:42

2.1 模擬IC測試系統(tǒng)

模擬信號主要是與離散的數(shù)字信號相對的連續(xù)的信號。模擬信號分布于自然界的各個角落,例如,氣溫的變化。而數(shù)字信號則是人為抽象出來的在幅度取值上不連續(xù)的無窮個離散數(shù)字,如圖2.1所示。

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圖2.1 離散數(shù)字

電學上的模擬信號主要是時間意義上連續(xù)信號,如圖2.2所示。

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圖2.2 連續(xù)信號

常見的模擬電路如圖2.3所示,有開關、比較器、反相放大器濾波器等。

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圖2.3 常見模擬電路

早期的模擬信號測試系統(tǒng)所采用的方法與現(xiàn)在實驗室里的測量方法很類似,需要為被測電路提供電源、信號源、電壓表、電流表等,稍有不同的是,早期模擬測試機制造商會把這些元件堆疊進一個“盒子”里,我們通常稱之為白盒(White Box)。然后用一臺計算機通過某種通信協(xié)議,如通用接口總線(General Purpose Interface Bus,GPIB)、RS232等,來控制各個儀表的動作與測量。要通過外部協(xié)議控制不同儀表的動作,需要不斷地與儀表進行通信,從而延長了測試時間。另外,當被測器件的復雜程度提高后,需要的儀表數(shù)量也會大大增多。但是直到今天,針對某些特殊的應用需求,這種測試方式作為ATE的補充,仍然存在著。

隨著小型計算機的發(fā)展,中央處理器(Central Processing Unit,CPU)可以直接控制信號發(fā)生或測量電路,而不必再用到外部通信協(xié)議。這種變化使得測試機制造商更容易開發(fā)通用的軟件來控制不同單元的協(xié)作以完成電路測試,使得測試機更容易標準化。這類模擬測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2.4所示,主要包括測試系統(tǒng)控制及電源、用戶及系統(tǒng)接口、資源及芯片接口、開關矩陣和激勵及測量資源等幾大模塊。

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圖2.4 模擬測試機系統(tǒng)圖

其中,激勵及測量資源中的交流測量單元可用來測量AC信號的頻率、時延、幅值、相位等。

模擬器件測試需要精確地生成與測量電信號,經(jīng)常會要求生成和測量微伏(μV)級的電壓和納安(nA)級的電流。相比于數(shù)字電路,模擬電路對很小的信號波動都很敏感,DC測試參數(shù)的要求也和數(shù)字電路不一樣,需要更精確的測試單元。模擬器件需要測試的一些參數(shù)或特性包括增益、直流偏置、線性度、共模特性、供電、動態(tài)響應、頻率響應、建立時間、過沖、諧波失真、信噪比、響應時間、串擾、鄰近通道干擾、精度和噪聲。

相較于數(shù)字信號,模擬信號電壓電流通常跨度很大,為了滿足不同的測試需求,模擬測試機廠商也會提供不同的信號給單元和測量單元,如低壓模擬測試模塊、高壓模擬測試模塊、大電流模塊、皮安(pA)級小電流模塊等。通常模擬測試中提供的資源(如參考電壓、驅(qū)動電流等)精度或測量電壓、電流的精度會高于數(shù)字測試機。另外,模擬測試機廠商也會提供一些低速低通道數(shù)的數(shù)字模塊,以滿足某些模擬芯片測試中對于數(shù)字控制信號的需求。

在數(shù)字測試系統(tǒng)中,測試機會為被測電路的每一個引腳(Per-Pin)分配測試資源(信號源或者測量單元)。模擬測試系統(tǒng)一般沒有這樣的資源,而是采取了矩陣開關(Cross-Point Matrix)的方式來實現(xiàn)被測器件與不同測試機資源的連接,其功能架構(gòu)如圖2.5所示。

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圖2.5 矩陣開關功能架構(gòu)

通過不同的開關組合,可以使被測器件引腳與不同的測試機資源相連接,即時分復用。當然這種方式在節(jié)省測試機資源的同時,也會相應地拉長測試時間。但在工程世界里,沒有“完美”,要考慮的是合理的折中。

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