集成電路生產(chǎn)過(guò)程中檢測和描述射頻濾波器特性的新方法

奧地利微電子公司的測試工程團隊試圖研究一種新的方法來(lái)對射頻濾波器進(jìn)行特征描述。團隊的策略是開(kāi)發(fā)一個(gè)標準的測試程序，它可同時(shí)用于特征描述和生產(chǎn)過(guò) 程。此外，該程序還可進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的修改，以適應各種不同規格的集成電路要求。這個(gè)新的標準程序被放置在一個(gè)測試代碼庫中，使基本的測試IP能得到反復利 用。

團隊考慮到使用多頻聲來(lái)描述濾波器特性的可能性。但是，該方法并不適合輸入功率靈敏度較低的設備。如果要使用多頻聲，各個(gè)頻率分 量必須根據頻率總數進(jìn)行劃分，以此保證整體的峰值系數低于最大輸入功率。如果不這么做，單個(gè)頻率之間會(huì )相互影響引起互調失真，干擾頻率掃描的結果。

如何構建一個(gè)線(xiàn)性調頻器

在 一個(gè)線(xiàn)性調頻中，信號的瞬時(shí)頻率呈線(xiàn)性增加趨勢，并且沒(méi)有跳頻(如圖1所示)。但考慮到任意波形發(fā)生器(AWG)中有限的內存大小，測試工程師必須構建一 個(gè)離散形的線(xiàn)性調頻器。線(xiàn)性調頻的公式如下：f(t)=f(0)+kt。其中，f(0)代表起始頻率(時(shí)間t=0)，k代表頻率增加率或調頻轉換速率。

當線(xiàn)性調頻的掃描過(guò)程完成并且獲得掃描結果后，該新方法還要求對集成電路設計者想要進(jìn)行特征描述的濾波器進(jìn)行關(guān)鍵參數的提?。禾崛》淀憫?，即濾波器的3dB點(diǎn)、10dB點(diǎn)以及濾波器的帶寬。有時(shí)，也需要提取其它一些參數，如相位響應和群延遲。

為了在數字信號處理器中構建線(xiàn)性調頻信號，我們必須了解以下這些參數：

●測量帶通濾波器的轉角頻率時(shí)應該達到怎樣的精確度？

●測量設備中的哪些特性有利于測量工作的展開(kāi)？存儲深度、最大采樣頻率，還是波形拼接？

●濾波器的轉角頻率和帶寬是多少？

隨 著(zhù)最新測試碼開(kāi)發(fā)工具中syntax的出現，在數字信號處理器中構建線(xiàn)性調頻波形圖變得非常簡(jiǎn)單。通常情況下，syntax提供一個(gè)選項，它可根據樣本 數、采樣頻率、數組大小、相位延遲以及Sinx/x修正，使用內置函數構建一個(gè)正弦波形。通過(guò)將該測試碼放入一個(gè)回路，并線(xiàn)性地增加bin數，將會(huì )產(chǎn)生一 組呈線(xiàn)性增加趨勢的音頻波形。只要根據采樣原理確保該過(guò)程的連貫性，那么這些波形就會(huì )拼接在一起，并形成一個(gè)離散的線(xiàn)性調頻信號。

若沒(méi)有產(chǎn)生單個(gè)波形的內置函數，那么我們可以使用采樣原理。采樣原理要求在數組中M呈線(xiàn)性增加，并且要求快速傅里葉變換呈逆向運作，如：采樣原理方程式：Fs/Ft=N/M傅里葉頻率計算方程式：Ff=Fs/N

一旦逆向快速傅里葉變換完成，每個(gè)時(shí)域的數據必須相互拼接，以此產(chǎn)生一個(gè)數組。該數組的尺寸大小相當于樣品數乘以音頻數。在這里，我們必須注意確保數組小于任意波形發(fā)生器的內存。

奧地利微電子公司為晶圓代工客戶(hù)開(kāi)發(fā)的線(xiàn)性調頻測試中，最困難的是測試帶寬最窄的濾波器，它的中心頻率為40kHz，帶寬約為80kHz。3dB點(diǎn) 的測量精度需在5kHz之內。在這樣的情況下，我們構建了一個(gè)線(xiàn)性調頻器，它包含100個(gè)頻率分辨率為1kHz的離散頻率。線(xiàn)性調頻信號初始頻率為 1kHz，終止頻率為100kHz(如圖2)。

通 過(guò)分析頻率范圍內的信號特征，我們可以知道頻率響應是否符合預期的1kHz~100kHz的平坦的頻譜特征，因為在這個(gè)掃描過(guò)程中，信號幅度保持不變。通 過(guò)對線(xiàn)性調頻信號進(jìn)行快速傅里葉變換，我們可以看到以下的頻率響應(如圖3):一個(gè)平坦的頻率響應可以提供一個(gè)新的頻率范圍，它能使相對測量值(如3dB 值)變得更為準確。