CN111537861A - 纹波抑制比的测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纹波抑制比的测试装置，包括：电流注入模块，被配置为叠加获取到的直流供电信号及纹波信号以生成纹波叠加信号，并且将纹波叠加信号输出至待测芯片的输入端；信号采集模块，被配置为采集待测芯片的输入端的输入信号；主控模块，被配置为响应于从信号采集模块接收到的输入端的输入信号，基于输入端的输入信号分别调整输出至电流注入模块的直流供电信号及纹波信号，以调整输出至待测芯片的输入端的纹波叠加信号。本发明可自适应调整不同负载下直流电压和不同频率纹波信号的幅度，保证了纹波测试条件的稳定性，可以准确可靠地完成待测芯片在不同负载下的宽频带纹波扫频测量，从而极大地提升了测试准确性及测试效率。

Description

纹波抑制比的测试装置
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种纹波抑制比的自适应测试装置。
背景技术
随着智能时代的加速到来，万物皆可互联的趋势已经势不可挡。传统的传感器和各种便携设备迅速升级，系统趋于高度集成化。这对于主芯片、电源管理芯片和其他外围芯片的纹波抑制能力，特别是电源纹波抑制比提出了更高的要求。
在传统应用领域中，系统更关注芯片在音频段的纹波抑制能力，尤其是217Hz、1KHz和10KHz的频点。在物联网应用中，射频收发器、Wi-Fi(无线上网)模块和光学图像传感器对于电源上的噪声和开关电源引入的纹波非常敏感，开关电源带来的纹波和系统中的噪声会降低射频应用中数据的吞吐量，影响光学传感器的图像质量。不同于传统领域，更高频段的纹波抑制能力，包括PSRR(Power Supply Ripple Rejection，电源抑制比)、CMRR(共模抑制比)、isolation(隔离度)、crosstalk(串扰)，已经成为设计的关键指标。
以PSRR为例，PSRR是反映芯片对这些纹波信号抑制能力的重要指标，这在许多射频和无线应用中非常重要。PSRR是指输出纹波与输入纹波在一个频率范围内的比值，其结果通常是以分贝(dB)表示。
电源抑制比的基本公式可以表示如公式(1)：
PSRR＝20log10(RIPPLEVOUT/RIPPLEVIN) 公式(1)
目前常见的PSRR的测试结构，可以测量待测芯片能在多大程度上抑制被测器件直流输入端口注入的各个频率分量。或者说，在直流输入端注入的干扰信号有多少能够到达经过稳压的直流输出端。
下面以内置信号发生模块的示波器测试系统为例，介绍对LDO(低压差线性稳压器)的PSRR测试方案。测试系统主要由带高频信号源模块的示波器、直流电源、信号注入器和目标测试板组成。
要完成PSRR的扫频测试，需要将直流信号和作为纹波的交流信号叠加在一起，叠加后的信号需要有一定的驱动能力，作为LDO的输入信号。采用线路注入器可以实现直流信号和纹波信号的叠加，并且可以提供较大的输出电流。由于PSRR全频段的测试需要对频率进行扫描，因此信号源和接收器必须同步，这就需要选用内置高频信号源的示波器来完成PSRR的测试。
但是，目前纹波抑制比的测试方案普遍都存在以下问题。
以LDO的测试为例，首先，PSRR的测试中输入端电压VIN的直流分量要求为恒定值，但是随着LDO负载电流的变化，注入器存在不同的压降，导致VIN的直流分量在不用的测试条件下发生了变化。
其次，当频率变化时，由于注入器及待测芯片本身的影响，输入端交流分量的幅度会随着频率发生变化，而PSRR的测试要求纹波大小为恒定值，例如一般为200mVp-p。由于负载和频率的变化带来了VIN直流分量和交流分量的变化，导致降低了测试的准确性，降低了测试效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中纹波抑制比的测试方案的测试准确性及测试效率低的缺陷，提供一种纹波抑制比的测试装置。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种纹波抑制比的测试装置，其包括：
电流注入模块，被配置为叠加获取到的直流供电信号及纹波信号以生成纹波叠加信号，并且将纹波叠加信号输出至待测芯片的输入端；
信号采集模块，被配置为采集所述待测芯片的输入端的输入信号；以及，
主控模块，被配置为响应于从所述信号采集模块接收到的所述输入端的输入信号，基于所述输入端的输入信号分别调整输出至所述电流注入模块的直流供电信号及纹波信号，以调整输出至所述待测芯片的输入端的纹波叠加信号。
可选地，所述信号采集模块还被配置为采集所述待测芯片的输出端的输出信号；
所述主控模块还被配置为响应于从所述信号采集模块接收到的所述输出端的输出信号，基于所述输入端的输入信号及所述输出端的输出信号输出所述待测芯片的纹波抑制比。
可选地，所述测试装置还包括直流供电模块及纹波信号产生模块；
所述直流供电模块分别与所述电流注入模块及所述主控模块电连接，所述直流供电模块被配置为响应于所述主控模块的控制信号，生成直流供电信号并输出至所述电流注入模块；
所述纹波信号产生模块分别与所述电流注入模块及所述主控模块电连接，所述纹波信号产生模块被配置为响应于从所述主控模块接收到的控制信号，生成纹波信号并输出至所述电流注入模块。
可选地，所述测试装置还包括人机交互模块；
所述人机交互模块与所述主控模块电连接，所述人机交互模块被配置为与所述主控模块收发人机交互数据。
可选地，所述人机交互模块包括触摸式显示屏。
可选地，所述测试装置还包括接口模块；
所述接口模块与所述主控模块电连接，所述接口模块被配置为与所述主控模块收发测试数据，并且还与终端设备收发所述测试数据。
可选地，所述接口模块包括有线接口模块和/或无线接口模块。
可选地，所述测试装置还包括电源管理模块；
所述电源管理模块被配置为管理所述测试装置的各个模块的电源配置。
可选地，所述测试装置还包括存储模块；
所述存储模块被配置为存储从所述主控模块接收到的测试数据。
可选地，所述存储模块包括FLASH(闪存)和/或EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-only，带电可擦可编程只读存储器)。
在符合本领域常识的基础上，所述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明提供的纹波抑制比的测试装置，可自适应调整不同负载下直流电压和不同频率纹波信号的幅度，保证了纹波测试条件的稳定性，可以准确可靠地完成待测芯片在不同负载下的宽频带纹波扫频测量，从而极大地提升了测试准确性及测试效率。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的所述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1为根据本发明一实施例的纹波抑制比的测试装置的纹波抑制比测试的结构示意图。
图2为根据本发明另一实施例的纹波抑制比的测试装置的PSRR测试的结构示意图。
图3为根据本发明另一实施例的纹波抑制比的测试装置的CMRR测试的结构示意图。
图4为根据本发明另一实施例的纹波抑制比的测试装置的crosstalk测试的结构示意图。
附图标记说明：
1 测试装置；
11 主控模块；
12 直流供电模块；
13 纹波信号产生模块；
14 电流注入模块；
15 信号采集模块；
16 人机交互模块；
17 接口模块；
18 电源管理模块；
19 存储模块；
2 待测芯片；
3 智能终端；
4 LDO；
5 运算放大器；
6 模拟开关和运算放大器。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
目前纹波抑制比的测试方案普遍都存在以下问题。
以LDO的测试为例，首先，PSRR的测试中输入端电压VIN的直流分量要求为恒定值，但是随着LDO负载电流的变化，注入器存在不同的压降，导致VIN的直流分量在不用的测试条件下发生了变化。
其次，当频率变化时，由于注入器及待测芯片本身的影响，输入端交流分量的幅度会随着频率发生变化，而PSRR的测试要求纹波大小为恒定值，例如一般为200mVp-p。由于负载和频率的变化带来了VIN直流分量和交流分量的变化，导致降低了测试的准确性，降低了测试效率。
为了克服目前存在的上述缺陷，本实施例提供一种纹波抑制比的测试装置，所述测试装置包括：电流注入模块，被配置为叠加获取到的直流供电信号及纹波信号以生成纹波叠加信号，并且将纹波叠加信号输出至待测芯片的输入端；信号采集模块，被配置为采集所述待测芯片的输入端的输入信号；以及，主控模块，被配置为响应于从所述信号采集模块接收到的所述输入端的输入信号，基于所述输入端的输入信号分别调整输出至所述电流注入模块的直流供电信号及纹波信号，以调整输出至所述待测芯片的输入端的纹波叠加信号。
在本实施例中，所述主控模块可通过所述信号采集模块反馈的参数，自适应调整待测芯片输入端的直流分量和交流分量，从而实现纹波抑制比的准确测试。
具体地，作为一实施例，如图1所示，纹波抑制比的测试装置1主要包括主控模块11、直流供电模块12、纹波信号产生模块13、电流注入模块14、信号采集模块15、人机交互模块16、接口模块17、电源管理模块18及存储模块19。
主控模块11分别与直流供电模块12及纹波信号产生模块13电连接，直流供电模块12及纹波信号产生模块13还分别与电流注入模块14电连接。
直流供电模块12被配置为响应于从主控模块11接收控制信号，生成所述控制信号中要求的直流供电信号并输出至电流注入模块14。
纹波信号产生模块13被配置为响应于从主控模块11接收控制信号，生成所述控制信号中要求的纹波信号并输出至电流注入模块14。
电流注入模块14，即直流/交流供电模块，被配置为叠加从直流供电模块12获取到的直流供电信号及从纹波信号产生模块13获取到的纹波信号，以生成纹波叠加信号，并且将纹波叠加信号输出至待测芯片2的输入端。
在本实施例中，电流注入模块14负责为待测芯片2提供有驱动能力的信号注入，其主要功能是将纹波信号和直流供电信号叠加在一起，可以采用 RC耦合、LC耦合等方式，考虑到PSRR的测试需要较宽的频率范围，并且待测芯片2需要在大电流下测试，可以采用较高带宽的功率放大器完成信号叠加和待测芯片2的驱动。
信号采集模块15，被配置为采集待测芯片2的输入端的输入信号VIN，并且还被配置为采集待测芯片2的输出端的输出信号VOUT。
主控模块11，被配置为响应于从信号采集模块15接收到的所述输入端的输入信号VIN，基于所述输入端的输入信号VIN分别调整输出至电流注入模块14的直流供电信号及纹波信号，以调整输出至待测芯片2的输入端的纹波叠加信号。
主控模块11，还被配置为响应于从信号采集模块15接收到的所述输出端的输出信号VOUT，基于所述输入端的输入信号VIN及所述输出端的输出信号VOUT输出待测芯片2的纹波抑制比至人机交互模块16。
具体地，在本实施例中，信号采集模块15需要完成对VIN的监测和 VOUT的采集。由于不同频率的纹波信号在待测芯片2的供电端会产生不同程度的衰减，另外直流供电信号的电压随着待测芯片2负载电流的变化也会跌落，主控模块11通过信号采集模块15对VIN的滤波、A/D(数模转换) 采样和频谱分析，可以自适应补偿VIN的交流和直流分量的变化，以保证稳定的测试条件。同时，信号采集模块15对待测芯片2的输出端的微小信号进行滤波、自适应放大、A/D采样以及频谱分析，将VOUT中与纹波信号相同频率的输出纹波输送至主控模块11进行运算，以得到纹波抑制在的不同频率分量的比值，完成扫频的功能。
人机交互模块16与主控模块11电连接，人机交互模块16被配置为与主控模块11收发人机交互数据，提供人机交互界面。
在本实施例中，优选地，人机交互模块16包括触摸式显示屏，但并不具体限定人机交互模块16的实现方式，可根据实际需求进行相应的选择及调整。
接口模块17与主控模块11电连接，接口模块17被配置为与主控模块 11收发测试数据，并且还与智能终端3(或其他终端设备)收发所述测试数据，以实现测试参数的预设及测试数据的输出。
在本实施例中，优选地，接口模块17包括诸如USB(通用串行总线) 接口等有线接口模块，以及诸如2G(第二代移动通信技术)模块、3G(第三代移动通信技术)模块、4G(第四代移动通信技术)模块、5G(第五代移动通信技术)模块、Wi-Fi模块、蓝牙模块等无线接口模块，但并不具体限定接口模块17的类型，可根据实际需求进行相应的选择及调整。
电源管理模块18被配置为管理测试装置1的各个模块的电源配置，完成上电复位以及低电压检测。整个测试装置1可以通过外部电源接口供电，也可以通过接口电路直接供电。
存储模块19被配置为存储从主控模块11接收到的测试数据，以完成参数和测试数据的存储。
在本实施例中，优选地，所述存储模块包括FLASH及EEPROM，但并不具体限定所述存储模块的类型，可根据实际需求进行相应的选择及调整。
具体地，主控模块11是纹波抑制比的测试装置1中的核心模块，可以采用CPU(中央处理单元)等处理芯片来实现。主控模块11可以通过人机交互模块16或者接口模块17配置PSRR测试需要的参数，如直流供电电压，频率范围和步长，纹波信号的幅值。然后主控模块11控制纹波信号产生模块13以产生相应幅度和频率的纹波信号，通过电流注入模块14叠加在相应的直流分量上。
信号采集模块15实时采集VIN，并且进行频谱分析。如果VIN的直流分量或者相应频率的纹波幅度没有达到预设值，主控模块11会根据算法自适应调整直流供电模块12的电压以及纹波信号的幅度，直到达到预设值。这样，就可以保证测试条件不会因为待测芯片2引入装置而发生改变。然后信号采集模块15会对待测芯片2的VOUT进行采集，主控模块11计算VIN 和VOUT的比值，根据预设的频率步长，逐点测试。
以下结合具体实例说明所述测试装置的工作方式。
参考图2所示，图2为LDO4的PSRR测试实例。以常用的5V输入， 3.3V输出的LDO4产品为例，首先通过智能终端3或者人机交互界面完成参数的设置。VIN的直流分量设置为5V，纹波信号的幅度设置为200mV，频率范围为10Hz～1MHz，步长为100个点。
测试装置1首先通过信号采集模块15获取直流分量，当LDO4的负载变化时，由于电流注入模块14驱动能力的限制以及接口损耗，VIN的直流分量会发生变化。主控模块11通过算法调整直流供电模块12的电压，直至 VIN的直流分量达到5V，可以准确地完成LDO4的重载测试。
直流分量确定后，主控模块11通过信号采集模块15对VIN的纹波信号幅值进行监测。当频率发生变化时，由于待测LDO的接入以及外围的影响， VIN上的纹波信号幅度会发生变化。主控模块11通过自适应算法对纹波信号产生模块13的幅值进行调节，直至VIN的纹波幅值达到200mV。
这样，就可以保证不同频点的纹波信号幅度稳定在200mV，避免了信号幅度随频率的改变发生较大的变化，从而影响LDO的PSRR，特别是高频段 PSRR的准确测试。如果因为待测LDO异常导致系统超出了可调范围，测试装置通过人机交互界面输出错误警告。
逐点扫频过程中，测试装置通过人机交互界面实时显示扫频曲线，PSRR 扫频测试完成后，可以将测试图形和数据通过接口模块发送至智能终端。
参考图3所示，图3为运算放大器5的CMRR测试实例，纹波信号和直流分量叠加后注入运算放大器5的输入端，测试装置通过自适应算法保证纹波信号的幅度在不同频点保持恒定，从而完成准确完成CMRR的全频段测试。
参考图4所示，图4为通道间串扰的测试实例，可以完成多通道模拟开关和运算放大器6的串扰以及隔离度的扫频测试。
随着系统集成度的提高，无论系统对于电源管理芯片，SOC(System on Chip，片上系统)，ADC(analog to digital converter，数模转换器)以及运算放大器和多路开关等产品的宽频带纹波抑制能力都提出了较高的要求，所述测试装置可以准确便捷地完成各类产品在宽频带纹波抑制比的测试。
本实施例提供的纹波抑制比的测试装置，可通过电流注入模块向待测芯片的输入端叠加纹波信号，并且可通过主控模块自适应调整不同负载下直流电压和不同频率纹波信号的幅度，保证了纹波测试条件的稳定性，可以准确可靠地完成待测芯片在不同负载下的宽频带纹波扫频测量，从而极大地提升了测试准确性及测试效率。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种纹波抑制比的测试装置，其特征在于，包括：
电流注入模块，被配置为叠加获取到的直流供电信号及纹波信号以生成纹波叠加信号，并且将纹波叠加信号输出至待测芯片的输入端；
信号采集模块，被配置为采集所述待测芯片的输入端的输入信号；以及，
主控模块，被配置为响应于从所述信号采集模块接收到的所述输入端的输入信号，基于所述输入端的输入信号分别调整输出至所述电流注入模块的直流供电信号及纹波信号，以调整输出至所述待测芯片的输入端的纹波叠加信号。
2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述信号采集模块还被配置为采集所述待测芯片的输出端的输出信号；
所述主控模块还被配置为响应于从所述信号采集模块接收到的所述输出端的输出信号，基于所述输入端的输入信号及所述输出端的输出信号输出所述待测芯片的纹波抑制比。
3.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括直流供电模块及纹波信号产生模块；
所述直流供电模块分别与所述电流注入模块及所述主控模块电连接，所述直流供电模块被配置为响应于所述主控模块的控制信号，生成直流供电信号并输出至所述电流注入模块；
所述纹波信号产生模块分别与所述电流注入模块及所述主控模块电连接，所述纹波信号产生模块被配置为响应于从所述主控模块接收到的控制信号，生成纹波信号并输出至所述电流注入模块。
4.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括人机交互模块；
所述人机交互模块与所述主控模块电连接，所述人机交互模块被配置为与所述主控模块收发人机交互数据。
5.如权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述人机交互模块包括触摸式显示屏。
6.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括接口模块；
所述接口模块与所述主控模块电连接，所述接口模块被配置为与所述主控模块收发测试数据，并且还与终端设备收发所述测试数据。
7.如权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述接口模块包括有线接口模块和/或无线接口模块。
8.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括电源管理模块；
所述电源管理模块被配置为管理所述测试装置的各个模块的电源配置。
9.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括存储模块；
所述存储模块被配置为存储从所述主控模块接收到的测试数据。
10.如权利要求9所述的测试装置，其特征在于，所述存储模块包括FLASH和/或EEPROM。
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