基于DSP的多頻帶混合信號測試系統

1混合信號測試的特點(diǎn)和測試要求

隨著(zhù)數字化浪潮的深入，具有混合信號功能的芯片越來(lái)越多地出現在人們的生活中。通訊領(lǐng)域的MODEM(如ADSL)，CODEC和飛速發(fā)展的手機芯片，視頻處理器領(lǐng)域的MPEG，DVD芯片，都是具有混合信號功能的芯片，其特點(diǎn)是處理速度高、覆蓋的頻率范圍寬，芯片的升級換代周期日益縮短。這就要求測試系統具有更高的性能和更寬的頻帶范圍，而且需要靈活的架構來(lái)應對不斷升級的芯片測試需求，以便有效降低新器件的測試成本。此外，混合信號芯片種類(lèi)繁多，各種具有混合信號的芯片已經(jīng)廣泛運用到生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，而不同的應用領(lǐng)域，其工作的頻率和所要求的精度也各不相同，這就要求在對混合信號進(jìn)行測試時(shí)，抓住其共性來(lái)提出測試方案。所有混合信號芯片的一個(gè)最基本的共性就是其內部均具有AD／DA，一些混合信號芯片還包括PLL模塊。本文所論述的混合信號測試僅涉及到ADC和DAC通路。

一般，對于A(yíng)DC通路，測試系統需要通過(guò)波形發(fā)生器產(chǎn)生適當的激勵信號，同時(shí)，通過(guò)自身的數字通道采集ADC的輸出信號并進(jìn)行運算以獲得測試結果；對于DAC通路，測試系統需要通過(guò)數字通道產(chǎn)生適當的激勵信號，同時(shí)，通過(guò)自身的波形采樣器采集DAC的輸出信號并進(jìn)行運算獲得測試結果。但無(wú)論對于A(yíng)DC還是DAC測試，都要求系統的模擬模塊，即波形發(fā)生器和波形采樣器，與系統的數字通道同步，才能確保測試的準確性。此外，系統還需提供豐富的內置函數，迅速完成對采集信號的運算，才能實(shí)現對ADC／DAC的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的測試。因此，在對混合信號芯片的測試過(guò)程中，一般需要數字通道、波形發(fā)生器、波形分析器、直流電源、時(shí)隙分析器、系統時(shí)鐘等模塊，其中波形發(fā)生器和波形分析器是決定系統速度和精度的關(guān)鍵環(huán)節，本文分別在這兩個(gè)方面做較詳盡的論述。

2傳統測試方法面臨的挑戰

傳統的基于純軟件的測試方法已經(jīng)難于應對新型混合信號器件的測試需求，對于混合信號器件，通常要通過(guò)測試其互調失真(IMD)、多音頻功率比率(MTPR)等參數，以獲得器件的非線(xiàn)性特性，測試這些參數，需要采集大量的數據，并進(jìn)行大量的運算，傳統的測試儀器通常采用基于軟件的方法在主機中實(shí)現，其缺點(diǎn)在于，一方面限制了運算速度的提高；另一方面，主機和測試臺之間存在大量的數據交互，容易造成總線(xiàn)沖突，因而測試效率不高。針對這個(gè)情況，一種切實(shí)可行的方案是在測試系統前端建立本地儀器子系統，將原來(lái)基于軟件的信號處理庫移植到本地處理器中來(lái)完成，儀器子系統集成信號產(chǎn)生和采集的功能，并采用高速DSP進(jìn)行大量的數學(xué)運算，以減少主機處理的時(shí)間，消除總線(xiàn)沖突。而且前端子系統與被測器件(DUT)間結構緊湊，可以取得很高的時(shí)鐘頻率，便于靈活地處理多種測試問(wèn)題，例如，在傳統測試系統中，要產(chǎn)生具有ADSL測試所需的動(dòng)態(tài)范圍的音頻很困難，現在，使用基于DSP的任意波形發(fā)生器，這一任務(wù)就變得非常容易。這里最新研制的BC3192V50數?；旌霞呻娐窚y試系統基于VXI總線(xiàn)設計，其最大優(yōu)點(diǎn)是軟件和硬件都具有開(kāi)放性和標準化的結構，這種結構允許開(kāi)發(fā)新的模塊和子系統來(lái)加強系統的測試能力，以滿(mǎn)足高速發(fā)展的集成電路產(chǎn)業(yè)的測試需求，針對多頻帶混合信號IC的測試需要，利用基于DSP的測試系統實(shí)現復雜的多頻帶混合信號芯片測試。

3國內外混合信號測試現狀

近幾年，國內外的測試行業(yè)都緊隨著(zhù)IT技術(shù)的發(fā)展步伐，不斷地研究新器件的測試方法，開(kāi)發(fā)、更新測試儀器，以適應市場(chǎng)的需要。

由于國外對IC測試重視比較早，測試儀器的開(kāi)發(fā)規模大、技術(shù)成熟，典型的如Credence公司的ASL系列大型測試系統，采用了數字信號處理技術(shù)，使IC制造商可以在單一平臺上測試所有用于消費類(lèi)音頻和視頻應用的器件。我國在IC測試方面起步比較晚，雖然也研制出一些大型的具有混合IC測試功能的測試系統，但對多種頻率范圍的混合信號芯片測試還沒(méi)有實(shí)用化。此外，大型的測試儀器尤其是進(jìn)口的測試儀器，價(jià)格非常昂貴，測試程序的開(kāi)發(fā)和儀器的維護、維修費用都非常高，目前國內的測試儀市場(chǎng)主要集中于中、小型測試儀，因此，通過(guò)基于數字信號處理的儀器系統來(lái)實(shí)現多頻帶混合信號芯片的測試很有意義，其市場(chǎng)前景也非常好。目前，混合信號測試系統的發(fā)展方向，一個(gè)是要提高對高速和多頻帶IC的測試能力和測試效率，一個(gè)是要盡可能降低測試成本，因此，現今的測試系統必須以靈活的架構來(lái)滿(mǎn)足多種混合信號測試的需求。業(yè)界主流的做法是將測試系統進(jìn)一步模塊化，通過(guò)儀器子系統來(lái)獨立地處理信號和輸出測試結果，并在儀器子系統中集成高速信號處理模塊。此外，為了提高測試效率，合理利用資源，利用同一測試系統做多芯片并行測試也是一個(gè)發(fā)展趨勢。