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14. 模拟集成电路设计的测试平台如何搭建?
大家好!前面几讲都聚焦在模拟集成电路的设计方面,其实在整个设计流程上面,虽然仿真验证流程比较重要,其实还有一个验证流程也很重要,它就是测试验证,因为它是模拟集成电路最接近实际应用的验证,有时候仿真验证不一定能完全模拟出测试验证的环境和信号。所以这一讲我会聊聊如果要进行测试验证,我们的测试平台如何搭建,需要哪些类型的设备。
从我个人的经验,我这边将测试平台所需要的设备分为了五大类,它们分别是:输入设备、输出设备、环境设备、配件、文本。
首先我们看看输入设备,这类设备是给测试的模拟集成电路一个工作的电学条件,一般分为直流输入设备和交流输入设备。直流输入设备主要是对模拟集成电路提供一个直流偏置,直流输入设备主要有:电压源和电流源,其中电压源提供给集成电路工作电压、偏置电压,控制电压;电流源提供给模拟集成电路偏置电流、参考电流。交流输入设备主要是信号源,它提供激励信号给模拟集成电路,一般是模拟集成电路的前端模块所发出的信号。而信号源主要有两种类型:一种是可调信号发生器,它的信号的速率可调,有些可调的速率是按照标准来进行的,有些可调的速率是连续的,当然后者的设备更加先进、价格更高;另一种是任意波形发生器,它的信号不仅速率可调,而且其信号的形态也是可以调的,如正旋波、余旋波、方波、梯形波。
下一类是输出设备,这类设备是对测试的模拟集成电路的输出信号进行显示,通过输出设备中对输出信号的处理从而分析模拟集成电路的功能和性能。输出设备有万用表、示波器、矢量网络分析仪;其中万用表是对直流输出信号进行显示,并对输出静态电阻,电容进行测试;示波器从处理的信号来分,主要分为光示波器和电示波器;从处理方式来分,主要分为模拟示波器和数字示波器。矢量网络分析仪主要是对模拟集成电路的S参数进行测试和分析,主要是对高速通道的一种基于电磁波的分析仪器。
第三类设备是环境设备,这类设备是对测试的模拟集成电路的实际工作环境进行模拟,这类设备主要有高低温箱、芯片测试板、探针测试台。其中高低温箱比较好理解,它的作用是对模拟集成电路的工作温度进行设置,有时候进行的是某一个温度下的测试,有时候对就某一段温度下的测试;芯片测试板主要是就模拟集成电路的应用设计一个演示板,这样有利于对模拟集成电路的功能和性能进行测试;探针测试台主要是对模拟集成电路的外围信号进行更加近距离的输入,这样可以规避掉封装对模拟集成电路的影响,可以更加高效的判别模拟集成电路设计的好坏优劣。
接着一类的设备是配件,有时候配件是比较容易让大家在测试过程中忽略的一类设备,它们由于很小,所以有时不那么起眼,但是在很多测试工作中,测试结果一直不理想或者不正确,其大部分原因就是配件的原因。在高速测试中,同轴电缆的好坏,接触是否良好等都会对性能测试有较大的影响;在进行光功率测试时,发轮盘的接触和好坏也对其测试结果有影响。所以大家特别需要对配件有一个足够的人数。
最后一类设备是文本,这类配件最让人费解,很多人不认为它是设备,但是其实它作为测试的一个重要工具,我觉得有必要单独列出。这类设备有测试规范、测试方案、测试记录等。测试规范是测试人员在进行模拟集成电路测试时需要遵守的规则,如果没有这个规范,大家在测试时就会产生意想不到的结果:如测试不稳定、测试设备损坏、测试结果不正确等;测试方案是测试人员在进行测试之前就必须进行的工作,如果没有它,测试人员的测试就是脚踩西瓜皮,滑到哪里是哪里,这不是一个职业的测试人员所表现出来的素质;测试记录是测试人员在进行每一项测试工作时的记录本,它作为原始的记录数据,可以为后期进行测试问题定位,模拟集成电路设计问题定位都至关重要。
好,总结一下。我们如果需要搭建一个模拟集成电路的测试平台,我们需要五大类设备::输入设备、输出设备、环境设备、配件、文本。并且最后两类设备最容易被忽视。希望这些对大家有所帮助!