CN101592706B

CN101592706B - 数字模拟混合信号芯片测试卡

Info

Publication number: CN101592706B
Application number: CN2009100696430A
Authority: CN
Inventors: 刘华; 赵春莲; 姚琳; 张超; 华锡培
Original assignee: TIANJIN EMPIRETEST Corp
Current assignee: Zhang Mi
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2029-07-08
Also published as: CN101592706A

Abstract

本发明涉及一种数字模拟混合信号芯片测试卡，测试卡上的芯片测试电路包括接口模块、配置芯片、FPGA处理模块及模数转换模块，接口模块通过总线与FPGA处理模块相连接，与配置芯片相连接的FPGA处理模块分别通过控制端与模数转换模块、被测芯片载板相连接，通过数字信号输出端与被测芯片载板相连接，该被测芯片载板的模拟信号输出端与模数转换模块的输入端相连接，被测芯片载板的数据时钟信号及状态信号分别与FPGA处理模块相连接，该模数转换模块的控制端与被测芯片载板相连接，模数转换模块的输出端与FPGA处理模块的数字信号输入端相连接。本发明设计合理，具有性能稳定、测试速度快、效率高、使用灵活方便等特点，实现对数字模拟混合信号芯片的测试功能。

Description

数字模拟混合信号芯片测试卡

技术领域

本发明属于集成电路芯片测试领域，尤其是一种数字模拟混合信号芯片测试卡。

背景技术

集成电路设计、生产厂家在设计、生产出集成电路芯片后，通常需要使用专用的芯片测试机对集成电路芯片进行测试，以识别坏片并进行标识，为后道工序生产创造条件，只有通过测试的集成电路芯片才能出厂销售，没有通过测试的集成电路芯片则不能出厂。目前，国内集成电路芯片测试主要由集成电路芯片生产厂家自行测试和委托专业测试厂家测试两种模式。由于国内芯片生产厂家测试能力不足，专业测试厂家稀缺，使得芯片测试成为部分芯片产品及时投放市场的瓶颈，同时，由于芯片测试技术要求相对较高，成本较大，而专业的芯片设计企业一般不倾向于投资购买昂贵的测试设备，使得性价比高的自主研发的测试机、测试板卡需求应运而生。由于集成电路芯片的种类繁多，既有输入/输出信号全部为一种类型信号的集成电路芯片，如全数字信号芯片和全模拟信号芯片，也有输入/输出信号为不同信号类型的混合信号集成电路芯片，如输入为数字信号而输出为模拟信号的集成电路芯片，或输入为模拟信号而输出为数字信号的集成电路芯片，因此，现有的多数芯片测试机很难满足不同类型集成电路芯片测试的需要。由于混合信号芯片同时需要处理数字信号及模拟信号，如对于音频转化芯片/视频转化芯片，需要将音频/视频的数字信号转换为模拟信号进行输出，因此，对混合信号芯片进行测试的技术难度相当高。现有的芯片测试机通常只能够对单一类型信号的集成电路芯片进行测试，而不能对混合信号芯片进行有效地测试，而且测试成本昂贵。

发明内容

本发明的目地在于克服现有技术的不足，提出一种数字模拟混合信号芯片测试卡，这种芯片测试卡安装在芯片测试机上能够对输入为数字信号而输出为模拟信号的混合信号芯片进行测试，也可以将其与其他类型的芯片测试卡共同安装在芯片测试机上，实现对多种类型的集成电路芯片进行测试，具有结构设计合理、测试成本低廉、性价比高的特点。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种数字模拟混合信号芯片测试卡，由连接有被测芯片载板的芯片测试卡构成，在芯片测试卡上安装有芯片测试电路，所述的芯片测试电路包括接口模块、配置芯片、FPGA处理模块及模数转换模块，接口模块通过总线与FPGA处理模块相连接，与配置芯片相连接的FPGA处理模块分别通过控制端与模数转换模块、被测芯片载板相连接，通过数字信号输出端与被测芯片载板相连接，该被测芯片载板的模拟信号输出端与模数转换模块的输入端相连接，被测芯片载板的数据时钟信号及状态信号分别与FPGA处理模块相连接，该模数转换模块的控制端与被测芯片载板相连接，模数转换模块的输出端与FPGA处理模块的数字信号输入端相连接。

而且，所述的FPGA处理模块由一块FPGA芯片构成，所述的模数转换模块由一个模数转换子模块构成。

而且，所述的FPGA处理模块由2～8块FPGA芯片连接构成，在2～8块FPGA芯片与接口模块之间连接有一地址译码模块；所述的模数转换模块由2～8个模数转换子模块构成。

而且，所述的模数转换子模块包括采样保持电路、差分放大器、可控增益放大器、缓冲器、比较器及四路模拟/数字信号转换器，被测芯片载板输出的单通道模拟信号和双通道模拟信号分别连接到采样保持电路和差分放大器的输入端，差分放大器的输出端与采样保持电路的另一输入端相连接，采样保持电路的输出端及FPGA芯片输出的增益控制信号分别连接到可控增益放大器的两个输入端，可控增益放大器的输出端分别连接到三个比较器的一输入端和缓冲器的输入端，三个比较器的另一输入端分别与三个基准电压相连接，缓冲器的输出端及三个比较器的输出端分别连接到四路模拟/数字信号转换器的输入端上，该四路模拟/数字信号转换器的输出端输出四路数字信号。

而且，所述的FPGA芯片内置有多路选择器、触发器、加法器、存储器、移位寄存器及译码器，模数转换子模块生成的三个比较信号同时连接到第一多路选择器和第二多路选择器的输入端，第一多路选择器、第二多路选择器的输出端及模数转换子模块输出的四路数字信号分别连接到第三多路选择器的输入端，第一多路选择器及第二多路选择器的输出端还分别连接到第一触发器和第二触发器上，两个范围选择信号分别连接到第三触发器、第四触发器上，两个范围选择信号还连接到译码器的两输入端及第四多路选择器的两输入端上，四个触发器的输出端连接到第一存储器上，第三多路选择器的输出端通过移位寄存器同时连接到第一存储器和四个加法器的第一输入端，四个加法器的另一输入端分别与译码器的四个输出端相连接，四个加法器的的输出端分别连接到第四多路选择器的输入端上，该多路选择器的输出端连接到第二存储器上。

而且，所述的FPGA芯片采用的是Xilinx的Virtex-5系列芯片，所述的配置芯片采用的是Xilinx的XCF08P芯片。

而且，所述的四路模拟/数字信号转换器采用的是AD7980芯片。

而且，所述的接口模块采用的是四个4×48管脚的连接器构成的接口或PCI接口。

本发明的优点和积极效果是：

1、本芯片测试卡将接口模块、FPGA处理模块、模数转换模块有机地结合在一起，FPGA处理模块自动为被测芯片生成数字输入信号，被测芯片对输入的数字信号进行处理后输出模拟信号进入到模数转换模块，由模数转换模块将该模拟信号转换为数字信号并送回至FPGA处理模块，FPGA处理模块对接收的数字信号进行处理并存储起来，最后由接口模块送入芯片测试机的主板上判断其信号是否为正确的输出信号，从而实现了数字模拟混合信号芯片的测试，由于采用基于FPGA技术的处理模块，具有处理速度快、性能稳定等特点。

2、本芯片测试卡既可以单独***到通用的芯片测试机主板上，构成独立的数字模拟混合信号芯片测试机，也可以将其与其他类型的测试卡共同安装在芯片测试机的主板上，构成多功能的芯片测试机，实现对多种集成电路芯片进行测试，具有结构设计合理、测试成本低廉、性价比高的特点。

3、本芯片测试卡采用模块化设计，既可以采用一路处理模块实现对单个芯片的测试功能，降低了芯片测试设备的成本；也可以方便地扩充为多路处理模块实现同时对多个芯片测试的功能，提高了芯片的测试效率。

4.本发明设计合理，具有性能稳定、测试速度快、效率高、使用灵活方便等特点，满足了对数字模拟混合信号芯片的测试需要，同时，本芯片测试卡还可以与其他芯片测试卡配合使用，实现了对不同类型芯片的测试功能，扩展了其应用的范围。

附图说明

图1是本发明的芯片测试电路的原理框图；

图2是具有四路处理功能的芯片测试电路的原理框图；

图3是模数转换子模块的电路原理框图；

图4是FPGA芯片内置的电路原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

一种数字模拟混合信号芯片测试卡，由连接有被测芯片载板的测试卡构成，被测芯片***在被测芯片载板上的芯片插座内，该芯片测试卡可以插在G5000芯片测试机的主板上，也可以安装在其他通用测试设备的卡槽内。该芯片测试卡安装有芯片测试电路，如图1所示，该芯片测试电路由接口模块、配置芯片、FPGA处理模块及模数转换模块连接构成，接口模块通过数据总线、控制总线及地址总线与FPGA处理模块相连接；配置芯片连接到FPGA处理模块上，FPGA处理模块分别通过控制端与模数转换模块、被测芯片载板相连接，实现对模数转换模块及被测芯片载板的控制功能，FPGA处理模块通过数字信号输出端与被测芯片载板相连接，FPGA处理模块自动产生被测芯片所需要的数字信号并输出到被测芯片上；被测芯片载板的模拟信号输出端与模数转换模块的输入端相连接，被测芯片对FPGA输入的数字信号进行处理后输出模拟信号，该模拟信号被送入到模数转换模块上，被测芯片载板的数据时钟信号及状态信号分别与FPGA处理模块相连接，满足FPGA处理模块处理的需要；模数转换模块的控制端与被测芯片载板相连接，模数转换模块输出的数字信号与FPGA处理模块的数字信号输入端相连接，模数转换模块将被测芯片传来的模拟信号转换为数字信号送入FPGA处理模块，FPGA处理模块对接收的数字信号进行处理并存储起来，最后由接口模块送入芯片测试机的主板上判断其信号是否为正确的输出信号，从而实现了数字模拟混合信号芯片的测试。

芯片测试电路中的FPGA处理模块可以由一块FPGA芯片构成，模数转换模块也由一个模数转换子模块构成，由这样芯片测试电路构成的芯片测试卡能够实现对单个芯片的测试功能。FPGA处理模块也可以由一组FPGA芯片构成，FPGA芯片的数量可以为2～8块，同时，模数转换模块由2～8个模数转换子模块构成。由于存在多块FPGA芯片，因此在FPGA芯片与接口模块之间连接一地址译码模块，以对FPGA芯片进行选择。图2所示为设置有4块FPGA芯片和4个模拟转换子模块的芯片测试电路。在本实施例中，FPGA芯片采用的是Xilinx公司Virtex-5系列芯片的XC5VLX30芯片，配置芯片采用的是Xilinx公司的专用PROM芯片XCF08P，通过该配置芯片可以将4块FPGA芯片与其并行连接在一起，配置芯片内设有编程数据，实现了上电后为FPGA芯片加载程序的功能。

芯片测试电路中的接口模块可以采用四个4X48(每个为192管脚)的连接器作为连接接口或PCI接口，如果要将本芯片测试卡安装到G5000芯片测试机的主板上，该芯片测试卡采用的是4对192管脚的公、母连接器作为接口，如果要将本芯片测试卡结合其他测试卡安装到通用测试设备上，该芯片测试卡采用的是PCI接口。该接口模块的作用是将芯片测试机的主板与芯片测试卡建立一种连接方式，通过该接口模块可以将把数据、地址和控制信号从主板上引入到本芯片测试电路的相应模块上。地址译码模块是根据地址信号选择相应的FPGA芯片，该接口模块一方面可以将数据传递到测试卡及其FPGA内部，另一方面可以通过接口模块把测试卡返回的数字信号再传递到主板上，完成数据的双向传输。控制信号在测试卡上经过相应的逻辑变化去控制各模块的读写以及重置功能。

模数转换模块中的模数转换子模块包括采样保持电路、差分放大器、可控增益放大器、缓冲器、比较器及四路模拟/数字信号转换器，如图3所示，被测芯片载板输出的单通道模拟信号和双通道模拟信号分别连接到采样保持电路和差分放大器的输入端，差分放大器的输出端与采样保持电路的另一输入端相连接，采样保持电路的输出端及FPGA芯片输出的增益控制信号分别连接到可控增益放大器的两个输入端，可控增益放大器的输出端分别连接到三个比较器的一输入端和缓冲器的输入端，三个比较器的另一输入端分别与三个基准电压相连接，三个基准电压分别为1.25V、3.75V、5V。缓冲器的输出端及三个比较器的输出端分别连接到由AD7980芯片构成的四路模拟/数字信号转换器的输入端上，该四路模拟/数字信号转换器输出的四路数字信号作为FPGA芯片输入。。模数转换模块接收来自于被测芯片载板输出的单通道模拟信号及双通道模拟信号(差分信号)，进行采样、保持、比较放大和模数转换(A/D)等一系列处理。其中采样保持电路的作用是用来抓取模拟电压信号，并将此电压保持一段时间，以便保证后续的信号处理过程能正常的运行。三个比较器用于接收采样保持电路所得到的电压信号，依据三个比较器的基准电压对此电压信号进行电压范围的判断，并依据电压范围产生比较信号1、比较信号2、比较信号3，这三个比较信号连接后面的四路模拟/数字信号转换器，用来控制相应电压范围的模拟/数字信号转换器通路正常工作，并读回到FPGA芯片。四路模拟/数字信号转换器的功能是将此前得到的电压信号进行数字化，并将得到的数字信号传送给FPGA芯片。

FPGA处理模块中的FPGA芯片内置有多路选择器、触发器、加法器、存储器、移位寄存器及译码器，如图4所示，模数转换子模块生成的三个比较信号同时连接到第一多路选择器和第二多路选择器的输入端，第一多路选择器、第二多路选择器的输出端及模数转换子模块输出的四路数字信号分别连接到第三多路选择器的输入端，第一多路选择器及第二多路选择器的输出端还分别连接到第一触发器和第二触发器上，两个范围选择信号分别连接到第三触发器、第四触发器上，两个范围选择信号还连接到译码器的两输入端及第四多路选择器的两输入端上，四个触发器的输出端连接到第一存储器上，第三多路选择器的输出端通过移位寄存器同时连接到第一存储器和四个加法器的第一输入端，四个加法器的另一输入端分别与译码器的四个输出端相连接，四个加法器的的输出端分别连接到第四多路选择器的输入端上，该多路选择器的输出端连接到第二存储器上。FPGA芯片与模数转换子模块相连接，由模数转换模块输出的三个比较信号：比较信号1、比较信号2、比较信号3作为第一路多路选择器、第二多路选择器的选择输入信号，上述两个多路选择器的输出信号及四路输出数字信号分别作为第三多路选择器的选择信号和数据输入信号，用于选择其中一路作为FPGA的数字输入信号。第三多路选择器的输出信号是1bit的数字信号，此信号经过移位寄存器的串并转换为16bit的数字信号保存到第一存储器中，并且第一多路选择器和第二多路选择器的输出信号与两个范围选择信号一并保存到第一存储器中。此时第一存储器中存储的数据范围为0～5V，而我们实际的波形范围为0～10V，需要经过相加实现真实的电平值。我们需要四个加法器，代表的电平范围分别为0～2.5V，2.5V～5.0V，5.0V～7.5V，7.5V～10V，而四个加法器的一路输入均为移位寄存器中读出的数据信号，另一路分别为二进制数据代表的0V电平，2.5V电平，5.0V电平，7.5V电平。范围选择信号1、范围选择信号2通过译码器选择输出，由此使能相应电压范围的加法器工作，使移位寄存器输出的数据与相应电压相加。每个加法器的输出信号都作为第四多路选择器的数据输入信号，并由范围选择信号1、2作为第四多路选择器的选择位，使其输出为对应电压范围的加法器的输出数据，并保存到第二存储器，比如：当范围选择信号1、范围选择信号2为00时，即选择了0～2.5V的范围，则第一加法器工作，将从移位寄存器输入的数据与基准电压的数字化数据相加，而第四多路选择器的输出是第一加法器的输出数据，并保存此数据到第二存储器中，以此类推。最终实现了由模拟电路输出的一系列1bit数字信号转换为并行的代表实际的电压数字信号。存储器中的数字信号可以通过接口模块传送到主板上，用于验证被测芯片工作是否正常。

本发明的工作原理如下：

在某块FPGA芯片或4块FPGA芯片同时被选中工作之后，主板通过接口模块向FPGA芯片输入相关的数据、地址和复位等控制信号。FPGA芯片开始运算工作，向被测芯片输入控制信号及数字信号，被测芯片在控制信号的控制下工作，被测芯片将接收到的数字信号转换为对应的模拟信号，并输出到模数转换模块。FPGA芯片向模数转换模块发出控制信号，使模数转换模块工作，同时模数转换模块的ADC芯片输入所需控制信号。模数转换模块实现模数转换功能，将被测芯片输出的模拟波形转换为数字信号并传送给FPGA芯片，经过FPGA芯片的内部处理把相应的并行数据传回到芯片测试机主板，该主板把读回的数字信号与最初发送的数字信号进行比较运算，来判断被测芯片是否工作正确，芯片性能是否满足要求。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种数字模拟混合信号芯片测试卡，由连接有被测芯片载板的芯片测试卡构成，在芯片测试卡上安装有芯片测试电路，其特征在于：所述的芯片测试电路包括接口模块、配置芯片、FPGA处理模块及模数转换模块，接口模块通过总线与FPGA处理模块相连接，与配置芯片相连接的FPGA处理模块分别通过控制端与模数转换模块、被测芯片载板相连接，通过数字信号输出端与被测芯片载板相连接，该被测芯片载板的模拟信号输出端与模数转换模块的输入端相连接，被测芯片载板的数据时钟信号及状态信号分别与FPGA处理模块相连接，该模数转换模块的控制端与被测芯片载板相连接，模数转换模块的输出端与FPGA处理模块的数字信号输入端相连接，所述FPGA处理模块包括FPGA芯片，在FPGA芯片内置有多路选择器、触发器、加法器、存储器、移位寄存器及译码器，模数转换子模块生成的三个比较信号同时连接到第一多路选择器和第二多路选择器的输入端，第一多路选择器、第二多路选择器的输出端及模数转换子模块输出的四路数字信号分别连接到第三多路选择器的输入端，第一多路选择器及第二多路选择器的输出端还分别连接到第一触发器和第二触发器上，两个范围选择信号分别连接到第三触发器、第四触发器上，两个范围选择信号还连接到译码器的两输入端及第四多路选择器的两输入端上，四个触发器的输出端连接到第一存储器上，第三多路选择器的输出端通过移位寄存器同时连接到第一存储器和四个加法器的第一输入端，四个加法器的另一输入端分别与译码器的四个输出端相连接，四个加法器的的输出端分别连接到第四多路选择器的输入端上，该多路选择器的输出端连接到第二存储器上。

2.根据权利要求1所述的数字模拟混合信号芯片测试卡，其特征在于：所述的FPGA处理模块由一块FPGA芯片构成，所述的模数转换模块由一个模数转换子模块构成。

3.根据权利要求1所述的数字模拟混合信号芯片测试卡，其特征在于：所述的FPGA处理模块由2～8块FPGA芯片连接构成，在2～8块FPGA芯片与接口模块之间连接有一地址译码模块；所述的模数转换模块由2～8个模数转换子模块构成。

4.根据权利要求2或3所述的数字模拟混合信号芯片测试卡，其特征在于：所述的模数转换子模块包括采样保持电路、差分放大器、可控增益放大器、缓冲器、比较器及四路模拟/数字信号转换器，被测芯片载板输出的单通道模拟信号和双通道模拟信号分别连接到采样保持电路和差分放大器的输入端，差分放大器的输出端与采样保持电路的另一输入端相连接，采样保持电路的输出端及FPGA芯片输出的增益控制信号分别连接到可控增益放大器的两个输入端，可控增益放大器的输出端分别连接到三个比较器的一个输入端和缓冲器的输入端，三个比较器的另一输入端分别与三个基准电压相连接，缓冲器的输出端及三个比较器的输出端分别连接到四路模拟/数字信号转换器的输入端上，该四路模拟/数字信号转换器的输出端输出四路数字信号。

5.根据权利要求2或3所述的数字模拟混合信号芯片测试卡，其特征在于：所述的FPGA芯片采用的是Xilinx的Virtex-5系列芯片，所述的配置芯片采用的是Xilinx的XCF08P芯片。

6.根据权利要求4所述的数字模拟混合信号芯片测试卡，其特征在于：所述的四路模拟/数字信号转换器采用的是AD7980芯片。

7.根据权利要求1所述的数字模拟混合信号芯片测试卡，其特征在于：所述的接口模块采用的是四个4×48管脚的连接器构成的接口或PCI接口。