集成电路芯片功能记忆存储型交互测试平台

(复杂IC功能测试典型实现方式和应用场景)



摘要:器件功能测试结论明确可靠,是电路测试仪的重要测试功能。但器件功能测试实现复杂,必须有器件库。对于器件库中没有的各种复杂IC,也可采用正达集成电路芯片功能记忆存储型交互测试平台,建立复杂IC可执行测试文件功能器件库。这是复杂IC功能测试典型实现方式和应用场景。


关键词:记忆存储 交互测试平台 可执行测试文件 复杂IC 测试节拍 连续测试



1 记忆存储型交互测试平台概况

    对系统器件库中尚不能直接功能测试的各种复杂集成电路芯片,可通过交互测试平台组织测试。交互测试平台可开放系统电源、数字/模拟测试通道、数字逻辑电平、模拟信号端子以及同步综合信号等的使用权。

    记忆存储型交互测试平台较之普通交互平台测试,增加器件文件操作和测试节拍操作功能,可通过静态/动态/混合方式(非代码编程),自由设计和编辑每一个测试节拍。记忆任意长度的输出测试节拍,存储过程结果的输入测试节拍,或添加用于起始/结束/过渡的停止测试节拍。能够对组合电路器件/时序电路器件测试节拍分类自动修正更新。设计和编辑的所有测试节拍,智能生成测试该型IC器件功能的可执行测试文件。可执行测试文件一旦形成,可保存调用执行。既可连续测试,也可单步测试。会直接给出被测IC器件功能结果,可无限量建立复杂IC可执行测试文件功能器件库。例如,建立电流型DAC类器件功能测试可执行文件器件库(图1)。


图1


    在介绍普通交互测试平台时,曾以对AD模数转换器件ADC0804功能测试作为示例。同样测试这个器件,采用记忆存储型交互测试平台操作更加简单明晰,重要的是:可最终形成可执行测试文件,建立功能测试器件库。

    根据ADC0804工作原理,记忆存储型交互测试平台可采用静态/动态/混合方式,自由设计编辑各个测试节拍。如果是4点采样功能测试,共计22个测试节拍。6点采样,共计32个测试节拍(每点4个输出节拍/1个输入节拍/起始和结束各1个停止节拍)。输出/输入/停止等各个测试节拍经记忆存储,会智能生成一个完整可执行测试文件。调用可执行测试文件对ADC0804进行功能测试,直接出结果,如同系统功能器件库一般方便。

    正达记忆存储型交互测试平台可任意建立复杂IC可执行测试文件功能器件库,适用于测试检验和科研开发等领域。例如,对复杂IC完整功能或局部功能进行测试和验证。


2 主要设置选项

⑴综合信号(F1,F2):输出高电平/低电平/上升沿/下降沿/正脉冲/负脉冲/方波信号等。

⑵输出电源控制:输出+5V,+12V,-5V,-12V,+3.3V等。

⑶指定模拟输出信号(AO1~AO4)及(VI1,VI2)编程电压输出值:可产生模拟量值。其中:VI2端子输出范围-28V~+28V。其余端子输出范围-10V~+10V。

⑷全部数字信号所用电平:设置在一个测试过程中,系统整个数字通道施加和采集数字量的逻辑电平。可设置+5V或+3.3V逻辑电平。

⑸停止输出:停止电源输出和所有系统输出/输入的信号。

⑹输出控制:系统开启电源,系统输出信号。即对集成IC输入管脚施加测试信号。

⑺读取器件状态:系统输入信号。即读取集成IC输出管脚的信号。

⑻设定器件各管脚状态并指定需提取其信号的器件输出管脚:设置测试排缆数字/模拟通道的系统输出/输入状态和被测集成IC的管脚状态。合法输入值:H(h),L(l),X(x),空格(作为字符删除使用),可设置+5V/+3.3V逻辑电平H高、L低或X三态电平(X不施加信号状态)。提供16路系统数字输入通道和4路系统模拟输入通道,可同时回读D0~DF等16个数字量和A0~A3等4个模拟量。

⑼测试文件专区:对集成IC功能测试的测试步骤和过程结果,通过记忆存储形成一个完整测试文件,用以测试同型号器件。若不需要记忆存储,则此专区中的内容及整个菜单项均可忽略。专区中的状态,会随所处的不同测试选项和执行的不同测试操作发生变换。

①选择测试文件:选择已建立的测试文件进行功能测试,或对其进行添加记录/编辑等各种操作。还可建立一个新的测试文件。例如,选择或建立“74AC244PC功能测试”文件。

②选择测试项:选择当前测试文件中的测试项进行测试/添加/编辑等操作。还可建立新的测试项。一个测试文件中可建立多个测试项。例如,测试文件“74AC244PC功能测试”中,74AC244PC可+5V或+3.3V供电,工作于+5V或+3.3V逻辑。因此,可分别建立+5V和+3.3V两个测试项。

③测试项当前节拍:每按一次“停止输出”/“输出控制”/“读取器件状态”,就生成一个测试节拍。分别是:停止节拍/输出节拍/输入节拍。也可通过“测试项节拍操作”生成各种节拍。每个测试文件由多个测试节拍组成,没有测试节拍数量限制。复杂集成IC测试文件中的测试项,通常会有几十个测试节拍。

④测试节拍操作:建立测试文件时,可设计测试节拍。修改测试文件时,可查阅修改测试节拍。执行测试项时,可连续节拍或单步节拍完成器件功能测试。

⑤当前测试节拍说明:建立测试文件时,应对每一步测试节拍或重要测试节拍加备注。既便于查阅修改出错的测试文件,也便于不同使用者熟悉和执行测试文件。

⑽窗口任务栏菜单:完成建立测试项、执行测试项、修改测试节拍、动态/静态/混合模式调试测试项和修改测试节拍说明等操作。


3 不同制作方法的特点

    动态制作法:创建测试文件时器件一直处于测试状态下,增加测试节拍,是由每一次点击“停止输出”/“输出控制”/“读取器件状态”按钮后自动完成的。如同在没有电影剧本的情况下,设计一个镜头,拍摄一个镜头。优点:直观,思维简单,看一步做一步。缺点:缺乏总体规划,容易出现安全问题。

    静态制作法:创建测试文件时无需待测器件配合。全过程完成后,再对待测器件做一次器件节拍修正更新测试,最终形成可执行测试项。如同先编写一个电影剧本,然后集中统一拍摄。优点:有详细规划,可反复修改。过程安全效率高,适合制作复杂测试项。缺点:不直观,需要缜密思维。

    混合制作法:创建测试文件时将动态制作法和静态制作法相结合,各取所长。是制作测试文件最推荐的一种方式。


4 AD模数转换器件功能测试示例

    以对ADC0804器件功能测试作为示例。

    备注:正达第三代在线电路维修测试仪已经实现“DA数模转换器件和AD模数转换器件功能测试”,器件库中包括ADC0804型号。以AD器件ADC0804为例,可更充分介绍“集成电路芯片功能记忆存储型交互测试平台”的各项操作方法。也便于和以前介绍过的普通交互测试平台做对比。


4.1 被测器件说明:

    ADC0804是CMOS逐次逼近型8位模数转换器,该系列器件具有三态输出锁存器,能够直接驱动数据总线,与8031等CPU的接口电路十分简单。


4.2 规划测试步骤:

⑴以ADC0804功能检测为例。ADC0804管脚20接+5V电源,管脚8,10接地。

⑵规划ADC0804功能测试步骤:

A.目的:对管脚6(转换模拟输入端VIN+)施加几个不同模拟量,输入电压VIN+从0V~Vmax变化,VIN-端接地。这几个模拟量可由测试仪“模拟输出信号AO1”产生。启动8位模数转换,测试D7~D0数字量输出值(对应器件管脚11~18)是否符合AD转换结果。

B.根据ADC0804特点,在VIN+管脚6施加模拟量时,AD转换过程需要连续完成:

①器件初始化,②启动转换,③设置回读控制。之后才可进行数字量回读。

C.在ADC0804启动转换时,需要对管脚4(CLKI时钟脉冲输入)施加时钟信号,这个时钟信号可由测试仪“综合信号F1”产生,频率可选100kHz(10us)。

⑶规划ADC0804对每一个模拟量做AD转换的测试节拍:

连续4个输出节拍

①器件初始化:    管脚1,2,3对应L,H,L。

②启动转换:      管脚1,2,3对应L,H,H。同时,管脚4施加时钟信号。

③关闭时钟信号:  停止管脚4时钟输出。

④设置回读控制:  管脚1,2,3对应L,L,H。

执行1个输入节拍

⑤回读数字量D7~D0对应的管脚11~18数字量值。

测试过程应对管脚7(VIN-输入)接低。可将设置管脚状态(H/L/X)管脚7下改写成L,也可通过综合信号F2设定施加。对管脚4施加时钟信号之前和之后,综合信号F1输出应设定为“低电平”。对ADC0804器件启动转换后,应关闭时钟信号。关闭时钟信号,要占用一个输出节拍。

⑷预期值和实测值:ADC0804功能测试过程是对模拟输入端VIN+(管脚6)施加0V~Vmax几个模拟量,施加0V时,ADC0804数字量输出预期值为:LLLLLLLL(逻辑电平),0(十进制)。施加5V时,是满量程模拟量输入,ADC0804数字量输出预期值为:HHHHHHHH(逻辑电平),255(十进制)。测试实测值和预期值之间的误差。

⑸施加不同模拟量。例如:施加0V,1.25V,2.5V,5V等4个模拟量(施加1.25V和2.5V时数字量输出十进制预期值为:64和128),做4点测试,每点重复完成AD转换的5个测试节拍。

加上前后2个停止节拍,ADC0804功能测试文件中如果是4点测试,共计有22个测试节拍。如果是6点测试,共计有32个测试节拍。规划测试步骤后,对ADC0804测试文件的节拍创建,就已经了然清晰。无论采用动态制作法、静态制作法还是混合制作法,都不会很困难。


4.3 放置被测器件:

    连接测试板左侧测试排缆。将ADC0804LCN有缺口的一端朝向锁紧手柄端,沿锁紧插座手柄端对齐放置。打开对应于ADC0804LCN管脚20(正电源)的外侧红色拨码开关和对应于管脚8/10(接地)的中间蓝色拨码开关,并将2组红/黑电源线连接至测试仪的+5V和GND端子。从测试仪综合信号F1端子引出测试钩,连接至左侧测试排缆下方的下排左起第4个插针(对应测试插座/ADC0804LCN管脚4/时钟脉冲输入端CLKI)。从测试仪模拟输出信号AO1端子引出测试钩,连接至左侧测试排缆下方的下排左起第6个插针(对应测试插座/ADC0804LCN管脚6/模拟输入端VIN+)(图2)。


图2


4.4 ADC0804功能测试文件主要测试节拍说明:

    系统软件中,存有ADC0804功能测试文件4点测试项和6点测试项的创建示例,可供学习。结合之前规划测试步骤中的说明,以4点测试项(施加0V,1.25V,2.5V,5V等4个模拟量)中施加1.25V模拟量完成AD转换的5个测试节拍为例,对ADC0804功能测试文件中重点测试节拍的创建方法,加以说明。

    动态制作法、静态制作法、混合制作法、可执行测试文件的阶段性生成和测试、插入增删测试节拍操作、组合电路/时序电路测试节拍分类自动修正更新,以及编辑/查阅测试文件和测试项说明等,系统其他示例和《操作手册》中已详述,本示例不做说明。本示例主要简述在施加1.25V模拟量过程中,5个测试节拍中设置填写内容和测试效果。

    测试过程应对管脚7(VIN-输入)接低。将设置管脚状态(H/L/X)管脚7下改写成L。D7~D0下分别对应的是管脚11~18的管脚序号。管脚4时钟信号CLKI由“综合信号F1”产生,频率选择100kHz(10us)。时钟信号仅在启动转换时输出,平时应设定为“低电平”。管脚6(VIN+输入)施加的1.25V模拟量由模拟输出信号AO1端子产生,应在AO1处:输入1.25。

    施加1.25V模拟量测试过程是第7~11测试节拍。因为,第1测试节拍是停止节拍,第2~6测试节拍是施加0V模拟量的5个测试节拍。除AO1处:输入0外,过程完全相同。之后的测试节拍也如此,除AO1处:输入2.5和5外,过程也完全相同。再加最后一个停止节拍,所以本测试文件共计22个测试节拍。以下,仅以第7~11测试节拍为例。


⑴器件初始化(输出节拍)

    管脚1,2,3设定的信号是L,H,L。这是对ADC0804器件初始化。这是4点测试项(施加0V,1.25V,2.5V,5V等4个模拟量)的第7测试节拍。(图3)。


图3


⑵启动转换(输出节拍)

    管脚1,2,3设定的信号是L,H,H。选择方波信号,100kHz时钟信号开始输出。这是对ADC0804器件启动转换。这是4点测试项(施加0V,1.25V,2.5V,5V等4个模拟量)的第8测试节拍(图4)。


图4


⑶关闭时钟信号(输出节拍)

    启动转换设置不变。方波信号改为“低电平”,关闭100kHz时钟信号。关闭时钟信号需要占用一个输出节拍。这是4点测试项(施加0V,1.25V,2.5V,5V等4个模拟量)的第9测试节拍(图5)。


图5


⑷设置回读控制(输出节拍)

    管脚1,2,3设定的信号是L,L,H。这是对ADC0804器件设置回读控制。这是4点测试项(施加0V,1.25V,2.5V,5V等4个模拟量)的第10测试节拍(图6)。


图6


    连续多步输出节拍对应一个输入节拍,以及在测试过程中施加模拟信号和时钟信号的方法,是以上ADC0804器件测试示例应重点熟悉的内容。


⑸读取器件状态(输入节拍)

    施加1.25V时,数字量输出预期值为:64(十进制)。这是4点测试项(施加0V,1.25V,2.5V,5V等4个模拟量)的第11测试节拍(图7)。


图7


    6点测试项(施加0V,1V,2V,3V,4V,5V等6个模拟量)可仿照以上4点测试示例,其过程和步骤相同,最终形成测试文件。6点测试项共计有32个测试节拍。


4.5 对ADC0804功能测试:

    创建ADC0804模数转换器功能测试文件后,可用于对ADC0804器件做功能测试。将待测ADC0804器件放置在测试板对应插座中。例如:选择ADC0804模数转换器测试文件中的4点测试项,首先应按照第1测试停止节拍的备注测试节拍信息,正确连线。点击任务栏上的“执行测试项”,选择连续测试或单步测试。

    以4点测试项中施加1.25V模拟量时的测试结果为例,ADC0804模数转换器功能测试结果正确(图8)。


图8


    可见,正达集成电路芯片功能记忆存储型交互测试平台的功能很强大,能够快速建立可执行测试文件功能器件库,实现对各种类型复杂IC功能测试。


4.6 应用便捷性:

    为便于使用者应用,功能测试的系统软件中提供ADC0804等许多有代表性的示例,包含完整测试文件以及专为学习和练习的实验模板,示例难度随序号递增逐渐增大。对某些复杂IC器件,器件在测试板插座中放置后,测试板上还提供搭接外围测试电路功能。系统软件中也提供有这样的示例,使得需要外围电路才能给工作的复杂IC也得以测试。


5 结语

    非代码编程方式智能生成器件功能可执行测试文件,建立复杂IC可执行测试文件功能器件库,是正达集成电路芯片功能记忆存储型交互测试平台的应用优势。同时,也是正达对复杂IC器件功能测试的重要原始创新。

    正达集成电路芯片功能记忆存储型交互测试平台,测试便捷程度接近于电路测试仪的数字IC/模拟IC功能测试项,使得对复杂IC功能测试,成为一种触手可及的现实。

    后续软件升级中,正达还会不断发布一些新型器件可执行测试文件。以复杂IC可执行测试文件功能器件库的形式,满足使用者对复杂IC功能测试的迫切需求。这种形式相对于通过软件编程扩充功能测试器件库,既简单也有效,即时性强,今后会成为对复杂IC功能测试典型实现方式和应用场景。


2022年09月13日

※正达元器件故障检测设备:DA数模转换器件和AD模数转换器件功能测试

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