虛擬儀器與傳統(tǒng)ATE聯(lián)合測試技術(shù)研究

柴海峰，陶雪峰，杜元勛

（無錫中微騰芯電子有限公司，江蘇 無錫 214035）

1 引言

虛擬儀器就是在通用儀器硬件平臺上定義和設(shè)計儀器的功能，用戶在操作虛擬儀器的同時就是在使用一臺專門的電子儀器。

LabVIEW是美國國家儀器公司（National Instruments）推出的一種基于圖形開發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行程序的集成化環(huán)境，使用“所見即所得”的可視化技術(shù)建立人機(jī)界面，使用圖標(biāo)表示功能模塊，使用圖標(biāo)之間的連線表示各模塊間的數(shù)據(jù)傳遞。同時，LabVIEW繼承了高級編程語言的結(jié)構(gòu)化和模塊化編程的優(yōu)點(diǎn)，支持模塊化與層次化的設(shè)計，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計增強(qiáng)了程序的可讀性，是一種功能強(qiáng)大的虛擬儀器開發(fā)工具[1,2]。

虛擬儀器技術(shù)在IC測試領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，我單位已經(jīng)有數(shù)十種集成電路在基于LabVIEW的測試系統(tǒng)上進(jìn)行測試。取得很好的結(jié)果，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測試儀器功能上的不足，在價格和性能上做到了兼顧。

傳統(tǒng)數(shù)字測試系統(tǒng)具有通道數(shù)多、各通道功能獨(dú)立、測試向量容量大、測試穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是只能測試數(shù)字參數(shù)，對模擬參數(shù)無法測試。對于數(shù)?；旌霞呻娐?，需要測試的參數(shù)較多，包括數(shù)字參數(shù)：輸入電平、輸出電平、延時、保持時間等；模擬參數(shù)：輸出信號上升時間、下降時間、輸出信號抖動等。使用傳統(tǒng)數(shù)字IC測試系統(tǒng)只能測試數(shù)字部分參數(shù)，無法對模擬參數(shù)進(jìn)行測試；而使用模擬IC測試系統(tǒng)只能進(jìn)行簡單的模擬參數(shù)測試，而無法為數(shù)字部分提供必要的時鐘激勵信號，無法測試數(shù)字參數(shù)?，F(xiàn)代大型IC測試系統(tǒng)具有數(shù)模混合測試模塊，但這種測試系統(tǒng)價格都非常昂貴，一般企業(yè)無力購買，而且測試程序編寫也很復(fù)雜。

因此有必要對數(shù)?；旌想娐窚y試技術(shù)進(jìn)行研究。下面通過對某型號數(shù)?；旌霞呻娐穼Ｓ脺y試系統(tǒng)的介紹，闡述一種數(shù)模混合電路的測試解決方案。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

該測試系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。下面分別進(jìn)行介紹。

2.1 系統(tǒng)硬件組成

測試系統(tǒng)硬件構(gòu)成包括三大部分。

2.1.1 770型IC測試系統(tǒng)

該系統(tǒng)是Helivel公司生產(chǎn)的數(shù)字電路測試系統(tǒng)，時鐘頻率為50MHz，通道數(shù)128個。770系統(tǒng)在整個測試系統(tǒng)中起兩個作用：

（1）為被測電路提供必要的工作條件，如時鐘、數(shù)據(jù)輸入、控制信號等；

（2）測試開始時向測試計算機(jī)發(fā)送觸發(fā)信號。

2.1.2 裝有NI板卡的測試計算機(jī)

該部分是整個測試系統(tǒng)的核心，測試系統(tǒng)的軟件都在該計算機(jī)上運(yùn)行，控制整個測試過程，如檢測觸發(fā)信號、控制示波器測試、數(shù)據(jù)回讀、數(shù)據(jù)保存、測試結(jié)果判斷等工作都在該部分進(jìn)行。開發(fā)中用到了NI公司的PCI6259多功能數(shù)據(jù)采集卡，該卡用來監(jiān)測由770測試系統(tǒng)發(fā)來的觸發(fā)信號，同時可以對電路的低頻模擬參數(shù)進(jìn)行測試。

2.1.3 示波器

系統(tǒng)采用了泰克公司TDS2014B示波器，該示波器采樣頻率1GHz，信號帶寬100MHz，四路獨(dú)立模擬通道，滿足多個信號同時測試的需求。另外，該示波器具有體積小、數(shù)據(jù)采集速度快、編程方便的優(yōu)點(diǎn)，完全滿足該項目需要。

以上三個部分通過通訊電纜和數(shù)據(jù)線有機(jī)互聯(lián)，在測試軟件的控制下協(xié)調(diào)工作，是一個有機(jī)的整體。

2.2 系統(tǒng)軟件構(gòu)成

軟件是虛擬儀器的靈魂，硬件系統(tǒng)要緊密配合離不開軟件的控制。測試系統(tǒng)程序是用LabVIEW軟件編程實現(xiàn)。測試程序按照功能模塊共分三部分。

2.2.1 系統(tǒng)互聯(lián)模塊

770測試系統(tǒng)通過運(yùn)行特定測試向量的方式對外部發(fā)送一個高電平脈沖作為觸發(fā)信號。PCI6259以循環(huán)方式查詢該觸發(fā)信號，一旦查詢到該高電平立即結(jié)束查詢運(yùn)行后續(xù)測試程序，如圖2。該模塊實現(xiàn)了770測試系統(tǒng)與測試計算機(jī)之間的單向通訊。

2.2.2 儀器控制模塊

泰克公司TDS2014B示波器為用戶提供了一個USB控制端口，并且提供儀器驅(qū)動程序，可以很方便地在LabVIEW中進(jìn)行編程控制。測試程序見圖3，測試過程中，先發(fā)送控制命令，對示波器進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，如垂直控制、水平設(shè)置、觸發(fā)控制等。當(dāng)示波器采集到信號后，向示波器發(fā)送讀取命令控制字，讀取相應(yīng)的上升時間、下降時間和峰值等參數(shù)[3]。

2.2.3 報表生成模塊

該部分負(fù)責(zé)判斷數(shù)據(jù)結(jié)果，并保存測試結(jié)果生成報表便于工程師分析。測試程序使用循環(huán)結(jié)構(gòu)，每次測試完成后，根據(jù)測試數(shù)據(jù)判斷電路是否合格，并將數(shù)據(jù)保存為txt格式數(shù)據(jù)文件，便于數(shù)據(jù)分析。程序見圖4。

2.3 系統(tǒng)工作流程

測試系統(tǒng)程序流程圖如圖5所示。在完成系統(tǒng)開機(jī)初始化后，可以開始測試，首先運(yùn)行ATE中測試碼，該碼中有一個通道作為觸發(fā)信號，為高電平，6259捕獲到該觸發(fā)信號后，計算機(jī)開始控制示波器進(jìn)行采集，并將測試結(jié)果讀入計算機(jī)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后判定被測芯片是否合格。測試程序適用循環(huán)結(jié)構(gòu)，芯片測試完成后，系統(tǒng)自動進(jìn)入待命狀態(tài)，等待下一次測試碼運(yùn)行即可進(jìn)行再次測試，整個過程中數(shù)據(jù)自動保存為txt格式文件。

最終生成的測試系統(tǒng)用戶界面見圖6，前面板分為三個區(qū)域，分別為程序控制區(qū)、狀態(tài)指示區(qū)和結(jié)果顯示區(qū)。在該界面下用戶可以選擇自動編號或手動編號，測試過程中指示燈顯示測試進(jìn)行狀態(tài)，測試結(jié)束后指示測試結(jié)果并顯示具體測試數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語

該測試系統(tǒng)將虛擬儀器技術(shù)與傳統(tǒng)IC測試系統(tǒng)相結(jié)合，測試結(jié)果滿足要求。系統(tǒng)經(jīng)過長時間的實際生產(chǎn)使用，進(jìn)行了數(shù)千次電路的測試，運(yùn)行穩(wěn)定，證明該測試系統(tǒng)是比較穩(wěn)定的數(shù)?；旌霞呻娐窚y試系統(tǒng)。該系統(tǒng)解決了數(shù)?；旌霞呻娐窚y試的難題，同時為數(shù)?；旌霞呻娐窚y試提供了一個努力的方向。

［1］2005-2006 National Instruments Corporation[S].LabVIEWTMHelp.371361B-01, 2006.

［2］http://www.ni.com[EB/OL].

［3］楊樂平，李海濤，肖相生，等. LabVIEW程序設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.