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1. 引言

    專用集成電路在入廠檢測時，須對其主要技術指標進行測試，以保證集成電路模塊的性能、質量和可靠性。由于應用背景需要對8種不同的專用集成電路模塊進行測試，為了提高測試效率，研制了本文中的專用集成電路入檢測試系統，該系統可同時滿足對上述8種不同的專用集成電路模塊進行測試的要求。

專用集成電路測試系統具有如下功能：

    1) 能夠提供多路直流穩壓電源；
    2) 提供測試系統所需要的各種信號；
    3) 具有自檢功能；
    4) 完成專用集成電路模塊的主要技術指標的測試；
    5) 測試結果自動匯總、存儲判斷及分析；

專用集成電路入檢測試系統的工作環境簡述如下：
    1) 系統輸入電壓：單相220V±10%，50HZ
    2) 被測芯片電源：采用Agilent公司的高精度直流電源E3631AE3631A: 3路輸入，0~±25V/1A, 0~6V/5A; 80W
    3) 被測芯片信號源：采用Tektronix公司的任意波形發生器AWG2021： 125 MHZ
    4) 使用環境： 溫度：20℃±10℃， 濕度：40%~80%

2. 工作原理

    當8種混合集成電路模塊中的某一集成電路模塊需要進行測試時，將該集成電路模塊所對應的適配器與測試臺上的連接端子相連，并在界面中選擇被測集成電路模塊的型號，此時系統會提示將該被測集成電路模塊與適配器正確相連。在確認連接正常之后，可設置系統的初始狀態，包括對電源狀態（量程設置）進行定義。按下適配器上的測試按鈕，開始對該集成電路模塊進行測試，測試結果自動按要求進行處理。在軟件界面中可查看測試結果，并選擇保存或打印等。

3. 系統結構

3.1 系統組成框圖

    系統由6個單元組成。其中，計算機系統為中央控制單元，實現對整個系統測試任務的控制，以及測試結果的顯示、存儲和打印等功能；專用測試臺實現測試儀器組和專用集成電路適配器的連接，以及專用集成電路模塊與適配器的連接；適配器（含被測混合集成電路模塊外圍電路）是被測專用集成電路模塊與測試儀器組連接的重要單元；供電單元（電源E3631A、任意波形發生器AWG2021）負責給專用集成電路模塊提供所需的電壓以及信號源；控制面板上設有系統電源控制按鈕以及狀態指示等；而整個系統一則由交流220V/50Hz的輸入來供電。

    整個系統設備放置于一個標準機柜中和一個測試桌上。計算機系統、供電單元（電源E3631A、任意波形發生器AWG2021）和通用測試儀表組在標準機柜中；專用測試臺、適配器和被測專用集成電路模塊在測試桌上。
系統組成如圖1:

3.2 計算機系統

    計算機系統為中央控制單元，計算機系統通過GPIB總線控制儀表的輸出信號類型、量程轉換、數據讀出等功能；通過RS-232總線控制測試臺上的測試通道選擇和切換。計算機系統通過軟件完成測量數據的處理、分析、存儲和邏輯判斷等任務。

    計算機系統選用臺灣研華計算機系統。

3.3 專用測試臺

    主要完成測試儀器組的綜合接入和適配器的連接功能，原則上，全部測試儀器都直接與測試臺上的儀器連接端子相連，測量與控制連線在測試臺上與適配器的連接端子相連，通過適配器連接端子連接被測模塊。另外，在測試臺上，RS-232總線與適配器連接端子相連，用于計算機系統控制適配器測試通道。測試臺上有8個適配器連接端子，每個連接端子與一個對應的適配器相連。專用測試臺采用臺式，外觀尺寸統一。

3.4 適配器

    每個被測集成電路模塊都配有一個專門的適配器，適配器上有相應集成電路專用插座。適配器內含有測試所需的外圍電路和必要的測量切換電路。適配器通過一個RS-232接口，與計算機系統連接，受控制可完成適配器的識別和測量通道切換功能。每個適配器都有一個ID，用于被計算機系統識別。適配器設有適當控制按鍵和工作狀態顯示，以方便測試人員的操作。適配器安裝在屏蔽殼內并可靠接地。

3.5 通用測試儀表組

    根據被測集成電路模塊，選擇能夠滿足測試要求的儀器，構成通用測試儀表組。測試儀表組通過測試臺連接端子連接到被測模塊上，完成所需測試任務。

    通過加長電纜長度，使通用測試儀表組與計算機系統正常連接。儀表的輸出輸入電纜連接到專用測試臺上，連接電纜采用488電纜，接插件。

3.6 主要元器件選用

    1) 電源采用Agilent公司的產品： E3631A；
    2) 開關、指示燈等采用瑞士EAO公司產品；
    3) 測試儀器采用Agilent和Tektronix的產品；
    4) 連接電纜采用標準488電纜；
    5) 測試儀器和計算機系統之間通過GPIB總線連接；

4. 系統軟件設計

4.1 軟件功能

    軟件設計完成絕大多數的儀表設定和電源設置，完全使用人機對話的方式操作，操作簡單。同時完成測量結果在數據庫中的保存工作，以及打印報表。

4.2 軟件結構

1) 程序結構

    在Windows2000操作系統下，采用LabVIEW語言或其他高級語言進行編程，程序結構如圖2：

2) 軟件流程

    測試系統軟件主要模塊包括系統控制模塊、系統自檢測模塊、控制測試儀器組自動測試模塊、數據處理模塊以及應急處理控制模塊，軟件大致流程如圖3:

4.3  軟件界面

軟件界面采用了圖形化的人機交互界面，使用戶能夠方便的進行操作。按照軟件流程采用變化的軟件界面。

1) 主界面

    進入系統后，出現主界面，可對系統多項屬性進行操作。

2) 系統自檢界面

    當適配器插到專用測試臺時，自動彈出對話框，選擇正確的被測集成電路型號。在正確的接上被測集成電路后，自動彈出相應的系統自檢狀態界面，主要對儀表狀態（包括量程等）進行檢查，也可進行參數設置等操作。

3) 測試結果顯示界面

    系統自檢正常后，按下測試按鈕，系統即自動對被測集成電路按要求進行測試，進入測試結果顯示界面。在這個界面中，對被測集成電路的測試結果進行顯示，包括相應的曲線等，并對測試數據進行分析，判斷該指標是否合格。

5. 總結與展望

該專用集成電路入檢測試系統具有較高的可靠性：

    1) 測試器件插拔方便，通過選用標準軍品或高性能連接電纜確保連接可靠；
    2) 系統的電氣輸入輸出接口采用防插錯措施；
    3) 具備校準功能，校準周期為一年。其中通用測試儀表的校準由指定單位完成；由于本系統測試量較多，故系統標定時只對如下基本測試量進行標定：電流、電壓、頻率及阻抗。
    上述測試量標定采用高一級精度信號源和軟件補償相結合的方法。本系統將預留標定用的硬件接口及相應軟件；
4) 平均無故障工作時間≥1000小時；

    由于本系統的主要測試功能由通用測試儀器完成，而所選擇的通用測試儀器均為著名品牌：Agilent以及Tektronix，另外連接件和適配器電路中的元器件均選用軍品器件，
    可以保證設備的平均無故障工作時間≥1000小時。
    通過選用通用測試儀器組，多種總線控制的配合使用，以及軟件控制的實現，大大地提高了集成電路測試的效率，為多種集成電路測試系統的研制提供了新的方法。