數字測試儀下的參數測試單元的設計

2 高精度信號測量模塊的實(shí)現
要實(shí)現高精度信號測量模塊，必須具有高精度的DAC和ADC轉換芯片，這里采用了TI公司的DAC702和ADI公司的AD976來(lái)進(jìn)行16位精度的信號輸出和回采。測量模塊原理如圖3所示，測試單元搭配了5個(gè)千分之一精度的精密電阻：50Ω、500Ω、50kΩ、500kΩ和5MΩ來(lái)劃分不同的測試范圍。為了保證足夠的測試精度，本測量單元還專(zhuān)門(mén)劃分JDQF和JDQS，使得整個(gè)測試系統具備Kelvin連接要素，可以分別向DUT（待測單元）提供FORCE線(xiàn)、SENCE線(xiàn)、LOW FORCE和LOW SENCE線(xiàn)，具備了當負載為小電阻情況下進(jìn)行精確測量的能力。

參數測試單元軟件設計
1 通信協(xié)議
與傳統測試儀不同，該測試儀采用了Altera系列的FPGA芯片作為主控制芯片，這意味著(zhù)該測試系統無(wú)法借助MCU核自身的指令系統來(lái)簡(jiǎn)化整個(gè)系統的指令系統。本測試儀的內部指令，全部采用了自定義的指令系統，能夠完整的對系統測試時(shí)的各個(gè)動(dòng)作進(jìn)行操作和切換,同時(shí)可以靈活地根據客戶(hù)需要進(jìn)行各種設計和改進(jìn)，不會(huì )因為受限于MCU內核而出現系統瓶頸，在整個(gè)設計中具備了非常強的自主知識產(chǎn)權。

圖3 測量模塊原理圖

整個(gè)測試儀是基于PLX9054芯片進(jìn)行的32位數據的PCI通信。為了協(xié)同整個(gè)測試系統控制，參數測試單元的控制設備采用了32位PCI數據中的24位作為內部總線(xiàn)來(lái)控制各種測試動(dòng)作，實(shí)現控制狀態(tài)的轉換。整個(gè)數據流如圖4所示，每個(gè)數據包包含了24位數據，其中高8位定義為地址碼，用來(lái)解釋整個(gè)系統的各種操作，包含了數字和模擬參數測試的各個(gè)動(dòng)作。低16位為測試數據位，用來(lái)傳輸測試必須的各種數據。
其中，參數測量的指令包含了FVPMU加電壓測量指令，該指令包含了5個(gè)命令地址：0011_1100、0011_1101、0011_1110、0011_1111、0100_0000依次表示測量中選取采樣電阻命令、加壓命令、電流保護命令、上限電流和下限電流保護命令。此外參數測量指令還有類(lèi)似的FIPMU加電流測量指令等各種測量指令。

圖4 數據流格式