一種數(shù)字集成電路測試系統(tǒng)的設(shè)計

在功能測試過程中，計算機把預(yù)先生成的測試向量送到單片機系統(tǒng)，單片機控制通道板把信號電平轉(zhuǎn)換為測試所需的電平，并把轉(zhuǎn)換后的時序波形施加到待測器件（dut）的輸入管腳上，然后檢測dut的輸出，把檢測結(jié)果通過總線傳到單片機進行判斷處理。直流參數(shù)測試過程是向dut施加直流參數(shù)測試條件，通過pmu實現(xiàn)dut直流參數(shù)的精密測量。

通道板

通道板功能有兩個，一是把測試碼合成最終的測試信號施加到dut，另外的功能是對dut的返回信號進行分析比較，將比較結(jié)果通過總線返回到單片機系統(tǒng)。通道板的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2所示?？刂瓶偩€通過譯碼與邏輯控制單元設(shè)定并控制dut管腳的地址，管腳驅(qū)動與控制單元驅(qū)動并控制繼電器陣列完成dut管腳數(shù)據(jù)的輸入和輸出功能。vih（vil）是由dps板設(shè)定產(chǎn)生的測試所需的高（低）驅(qū)動電平?？偩€發(fā)送由程序預(yù)先生成的測試向量，電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動單元把測試向量轉(zhuǎn)換為設(shè)定電平的測試時序波形，管腳驅(qū)動與控制單元控制繼電器陣列把波形施加到dut的輸入管腳。管腳電平比較單元檢測輸出管腳信號電平，與預(yù)期輸出數(shù)據(jù)進行邏輯比較后把比較結(jié)果傳回下位機。在直流參數(shù)測試過程中，繼電器控制單元將測試接口板上的dut連接到pmu，利用pmu模塊實現(xiàn)電壓或電流的精密測量。在通道板的電平轉(zhuǎn)換部分設(shè)計如圖3所示。電路在穩(wěn)定后，在無信號輸入時，v1略高于v2，輸出為vih；當(dāng)ttl輸入為低電平時，由于電容電壓不能突變，使得v1低于v2，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出為vil；當(dāng)ttl輸入為高電平時，同樣，v1略高于v2，輸出為vih。由于電容充放電，輸出端電平不能長久保持在低電平，選取足夠大的電容可滿足本系統(tǒng)的測試需要。
 

精密測量單元

精密測量單元（pmu）是系統(tǒng)精密測量直流參數(shù)的基本單元。系統(tǒng)采用12位a/d和d/a轉(zhuǎn)換器、分檔以及開爾文接法等手段來實現(xiàn)高精度測量。pmu可實現(xiàn)加壓測流(fvmi)和加流測壓(fimv)兩種工作方式。其中pmu中加壓測流原理圖如圖3所示。vin作為輸入，器件施加電壓vp經(jīng)測試接口板施加到dut，通過測試vout可得到到測試電流i。根據(jù)電路圖可以計算出：

這樣，根據(jù)公式（1），通過控制vin就可以向被測器件施加設(shè)定的電壓vp，根據(jù)公式（2）可通過測試vout來計算被測器件管腳上流過的電流i。

直流參數(shù)測試中，pmu可通過測試輸出端高/低電平、輸入端漏電流、輸出短路電流以及靜態(tài)功耗電流等來檢測器件的負載特性和靜態(tài)功耗。

為了使pmu具有足夠?qū)挼臏y試范圍和測試精度，a3采用具有fet輸入級的高壓運放opa445，接成跟隨器，使得流入a3的電流極小，保證了電流測試的精度，并且其高壓特性保證了pmu的測試范圍。

軟件部分的作用是用計算機控制測試系統(tǒng)，并為用戶提供一個友好、易于操作的界面。下位機軟件用c51程序編寫，主程序流程圖如圖4所示。上位機采用vc#.net編寫。下位機軟件的主要工作是根據(jù)上位機傳送的測設(shè)參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)電壓及測試條件，載入測試向量向dut管腳發(fā)送輸入波形，然后測試輸出端波形數(shù)據(jù)，發(fā)送到上位機并存儲到數(shù)據(jù)庫。

經(jīng)過用戶的實際應(yīng)用，證明該系統(tǒng)性價比高，測試準確。