虚拟仪器与传统ATE联合测试技术研究

柴海峰，陶雪峰，杜元勋

（无锡中微腾芯电子有限公司，江苏 无锡 214035）

1 引言

虚拟仪器就是在通用仪器硬件平台上定义和设计仪器的功能，用户在操作虚拟仪器的同时就是在使用一台专门的电子仪器。

LabVIEW是美国国家仪器公司（National Instruments）推出的一种基于图形开发、调试和运行程序的集成化环境，使用“所见即所得”的可视化技术建立人机界面，使用图标表示功能模块，使用图标之间的连线表示各模块间的数据传递。同时，LabVIEW继承了高级编程语言的结构化和模块化编程的优点，支持模块化与层次化的设计，这种结构的设计增强了程序的可读性，是一种功能强大的虚拟仪器开发工具[1,2]。

虚拟仪器技术在IC测试领域有广泛应用，我单位已经有数十种集成电路在基于LabVIEW的测试系统上进行测试。取得很好的结果，弥补了传统测试仪器功能上的不足，在价格和性能上做到了兼顾。

传统数字测试系统具有通道数多、各通道功能独立、测试向量容量大、测试稳定等优点。缺点是只能测试数字参数，对模拟参数无法测试。对于数模混合集成电路，需要测试的参数较多，包括数字参数：输入电平、输出电平、延时、保持时间等；模拟参数：输出信号上升时间、下降时间、输出信号抖动等。使用传统数字IC测试系统只能测试数字部分参数，无法对模拟参数进行测试；而使用模拟IC测试系统只能进行简单的模拟参数测试，而无法为数字部分提供必要的时钟激励信号，无法测试数字参数。现代大型IC测试系统具有数模混合测试模块，但这种测试系统价格都非常昂贵，一般企业无力购买，而且测试程序编写也很复杂。

因此有必要对数模混合电路测试技术进行研究。下面通过对某型号数模混合集成电路专用测试系统的介绍，阐述一种数模混合电路的测试解决方案。

2 系统构成

该测试系统由硬件部分和软件部分组成，其结构框图如图1所示。下面分别进行介绍。

2.1 系统硬件组成

测试系统硬件构成包括三大部分。

2.1.1 770型IC测试系统

该系统是Helivel公司生产的数字电路测试系统，时钟频率为50MHz，通道数128个。770系统在整个测试系统中起两个作用：

（1）为被测电路提供必要的工作条件，如时钟、数据输入、控制信号等；

（2）测试开始时向测试计算机发送触发信号。

2.1.2 装有NI板卡的测试计算机

该部分是整个测试系统的核心，测试系统的软件都在该计算机上运行，控制整个测试过程，如检测触发信号、控制示波器测试、数据回读、数据保存、测试结果判断等工作都在该部分进行。开发中用到了NI公司的PCI6259多功能数据采集卡，该卡用来监测由770测试系统发来的触发信号，同时可以对电路的低频模拟参数进行测试。

2.1.3 示波器

系统采用了泰克公司TDS2014B示波器，该示波器采样频率1GHz，信号带宽100MHz，四路独立模拟通道，满足多个信号同时测试的需求。另外，该示波器具有体积小、数据采集速度快、编程方便的优点，完全满足该项目需要。

以上三个部分通过通讯电缆和数据线有机互联，在测试软件的控制下协调工作，是一个有机的整体。

2.2 系统软件构成

软件是虚拟仪器的灵魂，硬件系统要紧密配合离不开软件的控制。测试系统程序是用LabVIEW软件编程实现。测试程序按照功能模块共分三部分。

2.2.1 系统互联模块

770测试系统通过运行特定测试向量的方式对外部发送一个高电平脉冲作为触发信号。PCI6259以循环方式查询该触发信号，一旦查询到该高电平立即结束查询运行后续测试程序，如图2。该模块实现了770测试系统与测试计算机之间的单向通讯。

2.2.2 仪器控制模块

泰克公司TDS2014B示波器为用户提供了一个USB控制端口，并且提供仪器驱动程序，可以很方便地在LabVIEW中进行编程控制。测试程序见图3，测试过程中，先发送控制命令，对示波器进行适当的设置，如垂直控制、水平设置、触发控制等。当示波器采集到信号后，向示波器发送读取命令控制字，读取相应的上升时间、下降时间和峰值等参数[3]。

2.2.3 报表生成模块

该部分负责判断数据结果，并保存测试结果生成报表便于工程师分析。测试程序使用循环结构，每次测试完成后，根据测试数据判断电路是否合格，并将数据保存为txt格式数据文件，便于数据分析。程序见图4。

2.3 系统工作流程

测试系统程序流程图如图5所示。在完成系统开机初始化后，可以开始测试，首先运行ATE中测试码，该码中有一个通道作为触发信号，为高电平，6259捕获到该触发信号后，计算机开始控制示波器进行采集，并将测试结果读入计算机，对数据进行分析后判定被测芯片是否合格。测试程序适用循环结构，芯片测试完成后，系统自动进入待命状态，等待下一次测试码运行即可进行再次测试，整个过程中数据自动保存为txt格式文件。

最终生成的测试系统用户界面见图6，前面板分为三个区域，分别为程序控制区、状态指示区和结果显示区。在该界面下用户可以选择自动编号或手动编号，测试过程中指示灯显示测试进行状态，测试结束后指示测试结果并显示具体测试数据。

3 结束语

该测试系统将虚拟仪器技术与传统IC测试系统相结合，测试结果满足要求。系统经过长时间的实际生产使用，进行了数千次电路的测试，运行稳定，证明该测试系统是比较稳定的数模混合集成电路测试系统。该系统解决了数模混合集成电路测试的难题，同时为数模混合集成电路测试提供了一个努力的方向。

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

［2］http://www.ni.com[EB/OL].

［3］杨乐平，李海涛，肖相生，等. LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2005.