數模轉換器全碼測試模塊和數模轉換器全碼測試系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及測試技術，尤其涉及數模轉換器的測試系統。
【背景技術】
[0002] 數模轉換器是指把數字信號轉換為模擬電壓或電流信號的集成電路，也叫DA轉 換器或DAC。全碼測試，顧名思義就是要測試到數模轉換器所有的輸入數碼經過轉換后產生 的輸出信號。
[0003] 早先測試數模轉換器多采用是DSP(數字信號處理芯片）的方法，由通用的電壓源 儀表提供器件的工作電源，用DSP芯片產生控制信號和輸入數碼，搭配上適當的外圍電路， 使其能正常工作，再用通用儀表高精度的電壓表測量輸出電壓，同時記錄每個數碼對應的 電壓表讀數，將這些電壓表讀數經過一系列的計算得到被測指標。其中DSP芯片、電壓源、 電壓表為分立的組成部分，電壓表讀數需要人工記錄，被測指標需要人工計算。數模轉換器 測試采用DSP的方法，需要將輸入數碼與輸出電壓測量值一一對應的記錄下來，不僅速度 慢，而且可靠性差，容易出現人為錯誤，不可能用于大規模生產測試。
[0004] 目前國內已經涌現出多款數模混合信號的數模轉換器集成電路測試系統（簡稱 ATE)，大多具備了數模轉換器的基本測試能力。ATE內具有電壓源模塊提供被測數模轉換器 的電壓源，然后用ATE內的圖形向量模塊設置好輸入數碼，然后ATE發出控制信號，使被測 的數模轉換器工作，再由ATE內部電壓表測試輸出電壓。數碼轉換器每一次轉換都需要ATE 改變一次圖形向量，至少需要2n次向量的變化（n是數模轉換器的位數），最后計算分析測 試的電壓數據，得到數模轉換器的微分非線性誤差、積分非線性誤差等參數。數模轉換器測 試采用目前國內的ATE，雖然可以測試數模轉換器，解決了DSP方法測試的不足，但是也都 有其缺點。比如轉換點測試數量不夠、測試所有轉換點時間過長、測試輸出電壓精度過低以 及測試數模轉換器的位數低、速率低等問題。數模轉換器測試的轉換點數量不夠，不能測試 到所有輸入數碼的轉換電壓，也就不能準確的得到微分非線性誤差、積分非線性誤差等參 數，測試結果不可靠。對于位數較高的數模轉換器，其全碼測試所需的圖形向量將會很大， 目前國內的方法雖然測試點完整、數據準確，但是測試速度慢、數據量大，測試時間很長，不 利于大規模測試。還有國內ATE的電壓測試精度也有待提高，這樣才能測試更高位數的數 模轉換器。國內ATE已經不能適應現有數模轉換器的測試需求，亟需對其進行改進。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的在于提供一種數模轉換器全碼測試模塊和數模轉換器全碼測 試系統，其可以使數模轉換器全碼測試系統的測試程序的編寫得到簡化并提高系統的測試 性能。
[0006] 本實用新型的數模轉換器全碼測試模塊，用于數模轉換器的測試，包括：碼型發生 器，用于產生數模轉換器的輸入數碼；波形分析模塊，用于測試并存儲數模轉換器的模擬輸 出數據。
[0007]其中，還包括程控電壓基準，用于提供數模轉換器所需的第一基準電壓。
[0008]其中，所述碼型發生器包括：計數器，計數輸出，作為數模轉換器的輸入數碼；第 一存儲器，存儲有控制計數器的指令文件，所述指令文件可被圖形向量文件調用。
[0009]其中，所述碼型發生器的工作模式包括單次模式和全碼模式.
[0010] 其中，所述波形分析模塊包括：電壓測試模塊，采集數模轉換器的輸出電壓值；第 二存儲器，將電壓測試模塊采集的電壓值按順序存儲。
[0011] 其中，所述第二存儲器存儲電壓測試模塊采集的電壓值與一第二基準電壓的電壓 之差。
[0012] 根據本實用新型的一個實施例，在所述波形分析模塊中，設置一比被測數模轉換 器更高精度的數模轉換器，以提供第二基準電壓，并設置一高精度差分運算放大器和一高 精度電壓測試器，以對被測數模轉換器的輸出電壓與第二基準電壓進行高精度差分運放和 高精度電壓測試，并將該兩電壓之差按順序關系記錄保存在第二存儲器中。
[0013] 本實用新型的數模轉換器全碼測試系統，是在ATE上結合數模轉換器全碼測試模 塊，所述ATE，存儲有圖形向量文件，包括：圖形控制器，控制輸出圖形向量作為數模轉換器 的控制信號；定時產生器，設定圖形向量的周期、前沿、后沿和比較沿，所述數模轉換器全碼 測試模塊包括：碼型發生器，用于產生數模轉換器的輸入數碼，包括：計數器，計數輸出，作 為數模轉換器的輸入數碼；第一存儲器，存儲有控制計數器的指令文件，所述指令文件可 被圖形向量文件調用；波形分析模塊，用于測試并存儲數模轉換器的模擬輸出數據，包括： 電壓測試模塊，采集數模轉換器的輸出電壓值；第二存儲器，將電壓測試模塊采集的電壓值 按順序存儲。
[0014]其中，所述數模轉換器全碼測試模塊還包括程控電壓基準，用于提供數模轉換器 所需的第一基準電壓。
[0015]其中，所述第二存儲器存儲由電壓測試模塊采集的被測數模轉換器的輸出電壓與 一第二基準電壓的電壓之差。
[0016] 本實用新型的有益效果如下。
[0017] 本實用新型用于數模轉換器的全碼測試，其可以測試到數模轉換器所有輸入數碼 的轉換電壓（電流也要轉換為電壓來測試），通過計算分析測試的電壓就可以很方便地得 到數模轉換器的微分非線性誤差DNL、積分非線性誤差INL等重要指標參數。
[0018] 與基于DSP的測試方法相比，本實用新型采用的是計算機控制，實時通信，芯片自 動測試，可自動記錄及計算分析測試數據，速度快，數據記錄準確，可靠性好。
[0019]安裝本實用新型數模轉換器全碼測試模塊的ATE與國內其他ATE相比，它是通過 函數指令使模塊自身產生從全零到全一的數碼，不需要圖形向量提供被測數模轉換器的輸 入數碼，圖形向量內只需要循環設置數字的控制信號即可，簡化了圖形向量和測試程序編 寫。此全碼測試模塊具有與ATE的定時產生器同步的功能，控制信號、輸入數碼和測試輸出 電壓的速率都由定時產生器來控制，可同步測試每一個數碼的輸出電壓，加快測試速率。
[0020] 本實用新型可以增加目前國產ATE所測試的數模轉換器的位數，擴大所測試的數 模轉換器的芯片種類，提高輸出電壓測試的精度，加快測試速率，簡化測試程序的編寫和測 試適配器的開發，增強測試穩定性，將大幅提升國產ATE數模轉換器測試方面的能力，有利 于增強國產ATE與國際同類產品的競爭力。國產ATE裝備數模轉換器全碼測試模塊后，可 在現有ATE的基礎上自主開發測試程序，大大降低測試費用。集成電路生產線上的國產ATE裝備數模轉換器全碼測試模塊后，將加快測試芯片的速度，減少測試時間，增加單位時間的 測試數量，降低測試費用，且由于測試精度提高，可以提高失效分析的準確性，提高良率，還 可以研發更多類型的數模轉換器芯片，提升我國在國際集成電路產業的競爭力。
[0021] 全碼測試模塊中的碼型發生器通過簡單的加一或減一指令，再結合循環指令，即 可實現數碼從全零到全一的計數，直接輸入到被測器件的數碼端，使用起來簡單方便，但如 果單純用圖形向量的方式來提供所有的數碼，至少需要2n行圖形向量，增加圖形向量的編 寫難度。全碼測試模塊中的波形分析模塊，具有同步測試功能，可實時測試被測器件的模擬 輸出，整個過程快速準確，加快測試速率，且由于可以采用測試被測器件的模擬輸出與第二 基準電壓（第二基準電壓值為被測器件模擬輸出理論值）之差的方式，可提高測試精度，這 樣就能測試更高位數的數模轉換器，擴大測試數模轉換器的種類。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本實用新型的數模轉換器全碼測試模塊結構框圖；
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