中規模集成電路功能測試儀設計方案詳解

　　集成電路的測試技術(shù)隨著(zhù)集成電路開(kāi)發(fā)應用的飛速發(fā)展而發(fā)展。集成電路測試儀也從最初測試小規模集成電路發(fā)展到測試中規模、大規模和超大規模集成電路。集成電路測試儀按測試門(mén)類(lèi)可分為：數字集成電路測試儀、存儲器測試儀、模擬與混合信號電路測試儀、在線(xiàn)測試系統和驗證系統等。目前市場(chǎng)上的測試儀產(chǎn)品功能較單一，價(jià)格非常昂貴，給電路的測試、維護帶來(lái)不便。因此，研究開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單快捷、具有一定智能化的集成電路測試儀有很高的實(shí)用價(jià)值。

　　在高等學(xué)校的電子實(shí)驗教學(xué)中，經(jīng)常要用到如模數轉換器(ADC)、數模轉換器(DAC)、555集成定時(shí)電路、3524開(kāi)關(guān)電源控制器等中規模集成電路。由于學(xué)生通常是初次接觸使用芯片，經(jīng)常會(huì )由于操作不當造成電路芯片的損傷或損壞，而表面上卻無(wú)法作出正確的判斷。在這種情況下，非常需要有適當的集成電路的測試儀，用于測試、判斷芯片的好壞。而市面上又沒(méi)有合適的測試儀可供選購。因此，本文設計制作了可用于一些特定的中規模電路的測試儀。根據具體的需要選取了ADC0809、DAC0832、LM555、WC3524等幾種芯片作為測試對象，并設計了相應的專(zhuān)門(mén)測試儀。

　　測試儀的結構示意框圖如圖1所示。該測試儀器的控制器采用了Atmel公司的八位單片機89C55，用于完成界面管理和自動(dòng)檢測控制功能[3].其中采用了Maxim公司的MAX197高精度的A/D轉換器來(lái)完成模擬信號的測試[4].下面分別介紹各類(lèi)器件的測試原理和方法。

　　圖1 測試儀結構框圖

　　1測試原理和測試電路

　　測試一個(gè)器件的功能或特性參數，通常采取該器件的典型應用電路，把功能體現出來(lái)，把參數值直接或間接地反映出來(lái)。

　　1.1模數轉換器ADC0809的測試

　　模數轉換器ADC0809的測試電路圖如圖2所示。根據測試電路，ADC0809的8個(gè)通道輸入同樣的模擬量，該模擬量同樣也輸送給MAX197.控制器選擇ADC0809的1個(gè)模擬通道，并發(fā)出啟動(dòng)轉換信號，使ADC0809開(kāi)始轉換，然后控制MAX197也開(kāi)始轉換。等待轉換結束，分別讀取兩者的轉換結果，并進(jìn)行數值比較，根據誤差限確定器件功能是否正常。改變通道繼續測試，直到8個(gè)通道測試完畢，顯示其結果。

　　圖2 ADC0809的測試電路圖

　　1.2 DAC0832的測試

　　D/A轉換器DAC0832是8位二進(jìn)制數模轉換器，8個(gè)數字量輸入端分別為DI7~DI0，其中DI7為MSB，DI0為L(cháng)SB.它的模擬量輸出端為電流輸出IOUT1和IOUT2，當輸入的數字量最大時(shí)，IOUT1端輸出的電流最大;當輸入的數字量為零時(shí)，輸出電流最小。IOUT2端的電流輸出情況正好相反。這兩個(gè)端子可以和外部的運算放大器相接實(shí)現電流/電壓的變換。此芯片內部還有1個(gè)反饋電阻，可以作為外部運算放大器的反饋電阻，DAC0832測試原理圖如圖3所示。芯片內有兩級輸入寄存器，使之具備雙緩沖、單緩沖和直通3種輸入方式，以適于各種電路的需要，例如要求多路D/A異步輸入、同步轉換等。

　　圖3 ADC0832測試電路

　　由單片機輸送1個(gè)8位的二進(jìn)制數字量給DAC0832，使兩級緩沖的寫(xiě)控制和片選控制都有效時(shí)，開(kāi)始D/A轉換，轉換速度為微秒級。經(jīng)過(guò)數模轉換后，輸出的電流再經(jīng)過(guò)運放轉換成電壓，該電壓經(jīng)過(guò)MAX197轉換成數字量讀回到單片機中，然后和原輸出的數字量相比較，以判斷被測芯片正常與否。

　　1.3 LM555定時(shí)電路的測試

　　集成定時(shí)電路LM555的應用非常廣，其測試電路如圖4所示。這是一個(gè)典型的定時(shí)電路接法，用于測試內部的2個(gè)比較器和RS觸發(fā)器是否正常，同時(shí)可以測試控制電壓是否正常。

　　圖4 LM555測試電路

　　單片機輸出1個(gè)負脈沖到LM555芯片的第2引腳，觸發(fā)定時(shí)電路。單片機讀取定時(shí)電路的輸出端信號，確定是否出現相應的上升沿和下降沿，從而可以判斷芯片的功能正常與否。

　　1.4 SG3524的測試

　　SG3524內部方框圖如圖5所示。輸入直流電源UIN從15腳進(jìn)入后分2路：一路作為放大器、比較器、振蕩器以及邏輯電路和控制電路的電源;另一路作為基準電壓源，產(chǎn)生+5 V基準電壓輸出到16引腳，作為外部電壓基準。在振蕩器部分的引腳7和引腳6上外接定時(shí)電容CT和定時(shí)電阻RT，得到所需的振蕩頻率。SG3524測試原理圖如圖6所示，連接成一個(gè)典型的降壓型開(kāi)關(guān)電源電路，利用誤差放大器構成電壓負反饋。通過(guò)改變取樣比例系數就可以改變輸出電壓，單片機通過(guò)測取引腳3上的脈沖頻率，通過(guò)MAX197測取輸出端的電壓，即可判斷SG3524芯片的好壞。測試中暫時(shí)沒(méi)有考慮過(guò)流保護功能的測試。

　　圖5 SG3524內部方框圖

　　2操作和軟件結構

　　測試儀的基本工作流程是：接通電源后，電源指示燈亮，表明電源工作正常，顯示器顯示等待測試信息，表明可以開(kāi)始測試操作。由按鍵1選擇所要測試的芯片，顯示光標停留的芯片型號表示是當前待測芯片。每按1次選擇鍵，光標指向下一個(gè)型號，不斷地按鍵可以循環(huán)選擇。當光標移到所要測試的芯片時(shí)，按下確定鍵2，接下來(lái)由單片機控制，開(kāi)始自動(dòng)測試該芯片，此時(shí)對應該芯片的指示燈亮;然后由外部電路或單片機給待測芯片一定的模擬或數字輸入量，經(jīng)過(guò)每個(gè)芯片的測試電路后，通過(guò)MAX197進(jìn)行處理(或直接送到單片機)，與單片機中預存的標準值進(jìn)行比較。如果測試值在標準值附近的一定范圍內，則芯片正常，測試指示燈常亮，液晶顯示器顯示OK;否則，芯片出錯，測試指示燈閃爍，液晶顯示器顯示BAD.此芯片測試完畢，按下復位鍵3，即回到初始狀態(tài)，可以進(jìn)行下一輪測試。軟件流程圖如圖7所示。

　　圖6 SG3524測試原理圖

　　圖7 軟件流程圖