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1. 引言

    專用集成電路在入廠檢測(cè)時(shí)，須對(duì)其主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，以保證集成電路模塊的性能、質(zhì)量和可靠性。由于應(yīng)用背景需要對(duì)8種不同的專用集成電路模塊進(jìn)行測(cè)試，為了提高測(cè)試效率，研制了本文中的專用集成電路入檢測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可同時(shí)滿足對(duì)上述8種不同的專用集成電路模塊進(jìn)行測(cè)試的要求。

專用集成電路測(cè)試系統(tǒng)具有如下功能：

    1) 能夠提供多路直流穩(wěn)壓電源；
    2) 提供測(cè)試系統(tǒng)所需要的各種信號(hào)；
    3) 具有自檢功能；
    4) 完成專用集成電路模塊的主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試；
    5) 測(cè)試結(jié)果自動(dòng)匯總、存儲(chǔ)判斷及分析；

專用集成電路入檢測(cè)試系統(tǒng)的工作環(huán)境簡(jiǎn)述如下：
    1) 系統(tǒng)輸入電壓：?jiǎn)蜗?20V±10%，50HZ
    2) 被測(cè)芯片電源：采用Agilent公司的高精度直流電源E3631AE3631A: 3路輸入，0~±25V/1A, 0~6V/5A; 80W
    3) 被測(cè)芯片信號(hào)源：采用Tektronix公司的任意波形發(fā)生器AWG2021： 125 MHZ
    4) 使用環(huán)境： 溫度：20℃±10℃， 濕度：40%~80%

2. 工作原理

    當(dāng)8種混合集成電路模塊中的某一集成電路模塊需要進(jìn)行測(cè)試時(shí)，將該集成電路模塊所對(duì)應(yīng)的適配器與測(cè)試臺(tái)上的連接端子相連，并在界面中選擇被測(cè)集成電路模塊的型號(hào)，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)提示將該被測(cè)集成電路模塊與適配器正確相連。在確認(rèn)連接正常之后，可設(shè)置系統(tǒng)的初始狀態(tài)，包括對(duì)電源狀態(tài)（量程設(shè)置）進(jìn)行定義。按下適配器上的測(cè)試按鈕，開始對(duì)該集成電路模塊進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果自動(dòng)按要求進(jìn)行處理。在軟件界面中可查看測(cè)試結(jié)果，并選擇保存或打印等。

3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 系統(tǒng)組成框圖

    系統(tǒng)由6個(gè)單元組成。其中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為中央控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試任務(wù)的控制，以及測(cè)試結(jié)果的顯示、存儲(chǔ)和打印等功能；專用測(cè)試臺(tái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試儀器組和專用集成電路適配器的連接，以及專用集成電路模塊與適配器的連接；適配器（含被測(cè)混合集成電路模塊外圍電路）是被測(cè)專用集成電路模塊與測(cè)試儀器組連接的重要單元；供電單元（電源E3631A、任意波形發(fā)生器AWG2021）負(fù)責(zé)給專用集成電路模塊提供所需的電壓以及信號(hào)源；控制面板上設(shè)有系統(tǒng)電源控制按鈕以及狀態(tài)指示等；而整個(gè)系統(tǒng)一則由交流220V/50Hz的輸入來供電。

    整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備放置于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中和一個(gè)測(cè)試桌上。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、供電單元（電源E3631A、任意波形發(fā)生器AWG2021）和通用測(cè)試儀表組在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中；專用測(cè)試臺(tái)、適配器和被測(cè)專用集成電路模塊在測(cè)試桌上。
系統(tǒng)組成如圖1:

3.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

    計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為中央控制單元，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過GPIB總線控制儀表的輸出信號(hào)類型、量程轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)讀出等功能；通過RS-232總線控制測(cè)試臺(tái)上的測(cè)試通道選擇和切換。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過軟件完成測(cè)量數(shù)據(jù)的處理、分析、存儲(chǔ)和邏輯判斷等任務(wù)。

    計(jì)算機(jī)系統(tǒng)選用臺(tái)灣研華計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

3.3 專用測(cè)試臺(tái)

    主要完成測(cè)試儀器組的綜合接入和適配器的連接功能，原則上，全部測(cè)試儀器都直接與測(cè)試臺(tái)上的儀器連接端子相連，測(cè)量與控制連線在測(cè)試臺(tái)上與適配器的連接端子相連，通過適配器連接端子連接被測(cè)模塊。另外，在測(cè)試臺(tái)上，RS-232總線與適配器連接端子相連，用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制適配器測(cè)試通道。測(cè)試臺(tái)上有8個(gè)適配器連接端子，每個(gè)連接端子與一個(gè)對(duì)應(yīng)的適配器相連。專用測(cè)試臺(tái)采用臺(tái)式，外觀尺寸統(tǒng)一。

3.4 適配器

    每個(gè)被測(cè)集成電路模塊都配有一個(gè)專門的適配器，適配器上有相應(yīng)集成電路專用插座。適配器內(nèi)含有測(cè)試所需的外圍電路和必要的測(cè)量切換電路。適配器通過一個(gè)RS-232接口，與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接，受控制可完成適配器的識(shí)別和測(cè)量通道切換功能。每個(gè)適配器都有一個(gè)ID，用于被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)識(shí)別。適配器設(shè)有適當(dāng)控制按鍵和工作狀態(tài)顯示，以方便測(cè)試人員的操作。適配器安裝在屏蔽殼內(nèi)并可靠接地。

3.5 通用測(cè)試儀表組

    根據(jù)被測(cè)集成電路模塊，選擇能夠滿足測(cè)試要求的儀器，構(gòu)成通用測(cè)試儀表組。測(cè)試儀表組通過測(cè)試臺(tái)連接端子連接到被測(cè)模塊上，完成所需測(cè)試任務(wù)。

    通過加長(zhǎng)電纜長(zhǎng)度，使通用測(cè)試儀表組與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正常連接。儀表的輸出輸入電纜連接到專用測(cè)試臺(tái)上，連接電纜采用488電纜，接插件。

3.6 主要元器件選用

    1) 電源采用Agilent公司的產(chǎn)品： E3631A；
    2) 開關(guān)、指示燈等采用瑞士EAO公司產(chǎn)品；
    3) 測(cè)試儀器采用Agilent和Tektronix的產(chǎn)品；
    4) 連接電纜采用標(biāo)準(zhǔn)488電纜；
    5) 測(cè)試儀器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間通過GPIB總線連接；

4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 軟件功能

    軟件設(shè)計(jì)完成絕大多數(shù)的儀表設(shè)定和電源設(shè)置，完全使用人機(jī)對(duì)話的方式操作，操作簡(jiǎn)單。同時(shí)完成測(cè)量結(jié)果在數(shù)據(jù)庫(kù)中的保存工作，以及打印報(bào)表。

4.2 軟件結(jié)構(gòu)

1) 程序結(jié)構(gòu)

    在Windows2000操作系統(tǒng)下，采用LabVIEW語(yǔ)言或其他高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程，程序結(jié)構(gòu)如圖2：

2) 軟件流程

    測(cè)試系統(tǒng)軟件主要模塊包括系統(tǒng)控制模塊、系統(tǒng)自檢測(cè)模塊、控制測(cè)試儀器組自動(dòng)測(cè)試模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及應(yīng)急處理控制模塊，軟件大致流程如圖3:

4.3  軟件界面

軟件界面采用了圖形化的人機(jī)交互界面，使用戶能夠方便的進(jìn)行操作。按照軟件流程采用變化的軟件界面。

1) 主界面

    進(jìn)入系統(tǒng)后，出現(xiàn)主界面，可對(duì)系統(tǒng)多項(xiàng)屬性進(jìn)行操作。

2) 系統(tǒng)自檢界面

    當(dāng)適配器插到專用測(cè)試臺(tái)時(shí)，自動(dòng)彈出對(duì)話框，選擇正確的被測(cè)集成電路型號(hào)。在正確的接上被測(cè)集成電路后，自動(dòng)彈出相應(yīng)的系統(tǒng)自檢狀態(tài)界面，主要對(duì)儀表狀態(tài)（包括量程等）進(jìn)行檢查，也可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置等操作。

3) 測(cè)試結(jié)果顯示界面

    系統(tǒng)自檢正常后，按下測(cè)試按鈕，系統(tǒng)即自動(dòng)對(duì)被測(cè)集成電路按要求進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)入測(cè)試結(jié)果顯示界面。在這個(gè)界面中，對(duì)被測(cè)集成電路的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行顯示，包括相應(yīng)的曲線等，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷該指標(biāo)是否合格。

5. 總結(jié)與展望

該專用集成電路入檢測(cè)試系統(tǒng)具有較高的可靠性：

    1) 測(cè)試器件插拔方便，通過選用標(biāo)準(zhǔn)軍品或高性能連接電纜確保連接可靠；
    2) 系統(tǒng)的電氣輸入輸出接口采用防插錯(cuò)措施；
    3) 具備校準(zhǔn)功能，校準(zhǔn)周期為一年。其中通用測(cè)試儀表的校準(zhǔn)由指定單位完成；由于本系統(tǒng)測(cè)試量較多，故系統(tǒng)標(biāo)定時(shí)只對(duì)如下基本測(cè)試量進(jìn)行標(biāo)定：電流、電壓、頻率及阻抗。
    上述測(cè)試量標(biāo)定采用高一級(jí)精度信號(hào)源和軟件補(bǔ)償相結(jié)合的方法。本系統(tǒng)將預(yù)留標(biāo)定用的硬件接口及相應(yīng)軟件；
4) 平均無故障工作時(shí)間≥1000小時(shí)；

    由于本系統(tǒng)的主要測(cè)試功能由通用測(cè)試儀器完成，而所選擇的通用測(cè)試儀器均為著名品牌：Agilent以及Tektronix，另外連接件和適配器電路中的元器件均選用軍品器件，
    可以保證設(shè)備的平均無故障工作時(shí)間≥1000小時(shí)。
    通過選用通用測(cè)試儀器組，多種總線控制的配合使用，以及軟件控制的實(shí)現(xiàn)，大大地提高了集成電路測(cè)試的效率，為多種集成電路測(cè)試系統(tǒng)的研制提供了新的方法。