CN102938646A - 混合集成电路的微调测试系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了混合集成电路的微调测试系统，该混合集成电路包括多路DAC模块构成，微调测试系统包括信号产生器、数字拨码开关、通道选择电路、锁存译码单元、多路DAC模块；所述信号产生器产生第一段数字信号；所述数字拨码开关产生第二段数字信号；第一段数字信号与第二段数字信号共同构成输入多路DAC模块的输入信号；第二段数字信号输入通道选择电路以选择多路DAC模块的通道，并将选择的通道存储在锁存译码单元；多路DAC模块通过对输入信号经过模拟输出，并将模拟输出的结果以及通道传递给控制装置，并通过控制装置对多路DAC模块进行反馈调节。
Description
技术领域
本发明中涉及了一种混合混合集成电路的微调测试系统，还涉及了一种混合混合集成电路的微调测试方法。
背景技术
目前数模转换器在半导体测试中已经是很成熟的测试技术，针对它已开发了专门的测试设备，如专利号为200910048936.0的专利采用ARM核心片对数模转换器进行自动测试、专利号为201010251150.1的专利是一种对数模转换电路的自测装置和自测方法，但是目前针对基于混合混合集成电路的多路数模转换器（DAC）的微调、测试尚待填补空缺。本发明实现混合混合集成电路多路数模转换电路的测试的需求，结构简单实用，节约了测试成本，提高了测试效率，灵活性很强，可移植性好。
发明内容
本发明提供了一种混合混合集成电路的微调测试系统及其方法，其有效提高数模转换电路量程、转换精度、通道一致性等多项参数的测试。
本发明公开了一种混合集成电路的微调测试系统，该混合集成电路包括多路DAC模块，所述微调测试系统包括信号产生器、数字拨码开关、通道选择电路、锁存译码单元；所述信号产生器产生第一段数字信号；所述数字拨码开关产生第二段数字信号；第一段数字信号与第二段数字信号共同构成输入多路DAC模块的输入信号；第二段数字信号输入通道选择电路以选择多路DAC模块的通道，并将选择的通道存储在锁存译码单元；多路DAC模块通过对输入信号经过模拟输出，并将模拟输出的结果以及通道传递给控制装置，并通过控制装置对多路DAC模块进行反馈调节。
优选地，所述信号产生器为FPGA芯片。
优选地，所述输入信号共16位，所述第一段数字信号为所述输入信号的高12位，所述第二段数字信号为所述输入信号的低4位。
优选地，它还包括一测量装置，用于对模拟输出进行测量，并将测量的结果传递给控制装置。
优选地，所述信号产生器包括以下信号：Reset_b，优先级最高，一旦检测到下降沿时DAC测试模块全部寄存器清零复位；Auto，高电平时，输出数字信号自动变换，低电平时，输出数字信号手动变换，Key起作用；Key，控键每按下一次后，输出数字信号流变换一次；Direction，高电平时，输出数字信号为自增模式，低电平时，输出数字信号为自减模式；Special，高电平时，输出数字信号为用户自定义的数组，低电平时，输出数字信号每个设定时钟单位变化一个数字位；Start，高电平时，微调测试系统工作，低电平时，微调测试系统停止。
一种系统的微调测试方法，它包括以下步骤：
（1）偏置调整：当输入信号为0000H时，保证模拟输出的结果为－10.000000V；
（2）增益调整：当输入信号为FFFFH时，保证模拟输出的结果为9.999694V；
（3）零位调整：当输入信号为8000H时，保证模拟输出的结果为0V。
优选地，所述多路DAC模块包括激光调阻装置，该激光调阻装置通过调整厚膜电阻以调节模拟信号的模拟输出。
本发明采用以上结构和方法，通过FPGA芯片产生有效、稳定、可实时切换的数字信号，实现多路数模转换电路量程、对称性参数高精度微调，满足多路数模转换电路精密测试的需求，有效提高数模转换电路量程、转换精度、通道一致性等多项参数的测试。
附图说明
附图1为本发明中的混合集成电路的微调测试系统的结构原理图。
附图2为本发明中的信号产生器的原理示意图。
附图3为本发明中综合仿真后的混合集成电路的微调测试系统的结构原理图。
附图4为本发明中的混合集成电路的微调测试系统的第一仿真示意图。
附图5为本发明中的混合集成电路的微调测试系统的第二仿真示意图。
附图6为本发明中的混合集成电路的微调测试系统的握手协议示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如附图1所示，一种混合集成电路的微调测试系统，该混合集成电路包括多路DAC模块，微调测试系统包括信号产生器、数字拨码开关、通道选择电路、锁存译码单元；所述信号产生器产生第一段数字信号；所述数字拨码开关产生第二段数字信号；第一段数字信号与第二段数字信号共同构成输入多路DAC模块的输入信号；第二段数字信号输入通道选择电路以选择多路DAC模块的通道，并将选择的通道存储在锁存译码单元；多路DAC模块通过对输入信号经过模拟输出，并将模拟输出的结果以及通道传递给控制装置，并通过控制装置对多路DAC模块进行反馈调节。输入信号共为16位数字，其中，FPGA芯片输出的第一段数字信号为高12位数字，数字拨码开关输出的第二段数字信号为低4位数字。
在本实施例中，信号产生器由FPGA芯片构成。如图2所示，FPGA芯片的主体由时钟发生器（ClkGen）和计数器（Counter）两个子模块构成。具体控制信号的功能描述见表1：
表1
使用Synplicity进行综合，验证多路DAC测试模块功能可实现性，综合后的结果如图3所示〔1〕。
如附图3所示，其显示了综合过后的混合集成电路的微调测试系统的结构原理图。其中Data[11:0]与图1中的ED[15:4]为同一组数据信号流。
在本实施例中，该微调测试系统还包括一测量装置，用于对模拟输出进行测量，并将测量的结果传递给控制装置。测量装置可以为数字万用表。
本专利实现对由多路DAC模块的混合混合集成电路输出参数实现高精度的测试。而多路DAC模块的零位、正负满量程输出电压都将直接影响整个电路的性能指标，因此需要提供数字信号作为输入信号对多路DAC模块的输出电压进行精确的调整，具体如下：
（1）偏置调整：当输入信号为0000H（Hex）时，采用激光调阻调整相应的厚膜电阻，保证模拟输出的结果为－10.000000V；
（2）增益调整：当输入信号为FFFFH时，采用激光调阻调整相应的厚膜电阻，保证模拟输出的结果为9.999694V；
（3）零位调整：当输入信号为8000H时，采用激光调阻调整相应的厚膜电阻，保证模拟输出的结果为0V。
采用ModelSim对模块的时序进行仿真，仿真后的结果如图4、图5所示。
图4仿真了“Auto”=1 , 自动档(Key无效)的时序状态。当Start启动后（“Start”＝1）：
当“Special”=1, “Direction”=1时，Special控制信号起作用，输出的数字信号高位（MSB）自增；
当“Special”=1, “Direction”=0时，Special控制信号起作用，输出的数字信号高位（MSB）自减；
当“Special”=0, “Direction”=1时，Special控制信号无效，输出的数字信号低位（LSB）自增；
当“Special”=0, “Direction”=0时，Special控制信号无效，输出的数字信号低位（LSB）自减；
图5仿真了“Auto” =0 , 手动档(Key有效)的时序状态。当KeyClk的 时：
当“Special”=1, “Direction”=1时，Special控制信号起作用，输出的数字信号高位（MSB）自增；
当“Special”=1, “Direction”=0时，Special控制信号起作用，输出的数字信号高位（MSB）自减；
当“Special”=0, “Direction”=1时，Special控制信号无效，输出的数字信号低位（LSB）自增；
当“Special”=0, “Direction”=0时，Special控制信号无效，输出的数字信号低位（LSB）自减；
由于DAC模块的低4位ED[0:3]，不仅作为多路DAC输入信号，同时也作为DAC的通道选择信号，也就是说ED[0:3]是组复用信号。为了保证DAC模块中的4路D/A通道都能选通进行相关的测试，而且多路模拟开关本身有/WR锁存控制信号（下降沿触发），因此在测试装置的硬件电路设计中，低4位ED[0:3]采用数字拨码开关进行控制。一旦多路模拟开关的通道由数字拨码开关选通后，通过按键给/WR提供锁存信号，此时选通的通道已经被锁存，因此当ED[0:3]再通过数组拨码开关产生不同的输入信号时，选通的通道不受任何影响。
表2
同时为了能更直观的反应输入信号的变化，16-bit数字信号值通过外接的12个（ED4～ED15）LED灯的明、灭，以及4位（ED0～ED3）拨码开关ON、OFF能清楚的进行读数。
由多路DAC模块构成的混合集成电路的测试建立在静态测试和动态测试两方面的基础上，例如INL、DNL的测试需要输入信号从0000H～FFFFH满量程变化，同时也需要数模转换后的模拟量能完整的记录、保存，仅依靠手工记录是不切实际的。此时把测试装置的控制信号Auto置高、Special置低、Direction置高或置低，将上位机（PC）和下位机（Digital Multimeter）设置好握手协议如图6，依靠RS232串口，就能进行串口通讯。送到PC机的模拟输出电压量就能实时、动态的记录在excel文件中。
本发明采用以上结构和方法，通过FPGA芯片产生有效、稳定、可实时切换的数字信号，实现多路数模转换电路量程、对称性参数高精度微调，满足多路数模转换电路精密测试的需求，有效提高数模转换电路量程、转换精度、通道一致性等多项参数的测试。
以上对本发明的特定实施例结合图示进行了说明，很明显的在不离开本发明的范围和精神的基础上，可以对现有技术和工艺进行很多修改。在本发明的所属技术领域中，只要掌握通常知识，就可以在本发明的技术要旨范围内，进行多种多样的变更。
Claims (7)
1.一种混合集成电路的微调测试系统，该混合集成电路包括多路DAC模块，其特征在于：所述微调测试系统包括信号产生器、数字拨码开关、通道选择电路、锁存译码单元；所述信号产生器产生第一段数字信号；所述数字拨码开关产生第二段数字信号；第一段数字信号与第二段数字信号共同构成输入多路DAC模块的输入信号；第二段数字信号输入通道选择电路以选择多路DAC模块的通道，并将选择的通道存储在锁存译码单元；多路DAC模块通过对输入信号经过模拟输出，并将模拟输出的结果以及通道传递给控制装置，并通过控制装置对多路DAC模块进行反馈调节。
2.根据权利要求1所述的混合集成电路的微调测试系统，其特征在于：所述信号产生器为FPGA芯片。
3.根据权利要求1所述的混合集成电路的微调测试系统，其特征在于：所述输入信号共16位，所述第一段数字信号为所述输入信号的高12位，所述第二段数字信号为所述输入信号的低4位。
4.根据权利要求1所述的混合集成电路的微调测试系统，其特征在于：它还包括一测量装置，用于对模拟输出进行测量，并将测量的结果传递给控制装置。
5.根据权利要求1或2所述的混合集成电路的微调测试系统，其特征在于：所述信号产生器包括以下信号：
Reset_b，优先级最高，一旦检测到下降沿时DAC测试模块全部寄存器清零复位；
Auto，高电平时，输出数字信号自动变换，低电平时，输出数字信号手动变换，Key起作用；
Key，控键每按下一次后，输出数字信号流变换一次；
Direction，高电平时，输出数字信号为自增模式，低电平时，输出数字信号为自减模式；
Special，高电平时，输出数字信号为用户自定义的数组，低电平时，输出数字信号每个设定时钟单位变化一个数字位；
Start，高电平时，微调测试系统工作，低电平时，微调测试系统停止。
6.一种使用如上述权利要求之一系统的微调测试方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（1）偏置调整：当输入信号为0000H时，保证模拟输出的结果为－10.000000V；
（2）增益调整：当输入信号为FFFFH时，保证模拟输出的结果为9.999694V；
（3）零位调整：当输入信号为8000H时，保证模拟输出的结果为0V。
7.根据权利要求6所述的微调测试方法，其特征在于：所述多路DAC模块包括激光调阻装置，该激光调阻装置通过调整厚膜电阻以调节模拟信号的模拟输出。
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