專利名稱：基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試的方法與裝置。
背景技術(shù)：
隨著電子通訊技術(shù)飛速發(fā)展和集成電路制造工藝的不斷改進(jìn)、新材料的引入以及數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter，簡稱 ADC)廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號處理系統(tǒng)，以實時的數(shù)字信號處理取代傳統(tǒng)的模擬信號處理方法。高速ADC在雷達(dá)、測控、高速數(shù)傳以及其它高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和寬帶數(shù)字化接收系統(tǒng)中都得到廣泛的應(yīng)用。尤其是數(shù)字技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品的今天，對信號帶寬及傳輸速率都提出了越來越高的要求，高速ADC作為模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的核心部件，起著不可替代的作用。在測試高速ADC的技術(shù)領(lǐng)域自動測試設(shè)備(Automatic Test Equipment，簡稱 ATE)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上ADC芯片設(shè)計的發(fā)展速度。目前最高端的ATE能力在14bit@125M， 時鐘精度在+/_3ps。因此，對于ADC芯片設(shè)計廠家來講，如何在大批量生產(chǎn)時正確的評價和篩選這些性能滿足要求大于12bit@125M的高速ADC就變得非常具有挑戰(zhàn)性。同時，如何經(jīng)濟(jì)有效的應(yīng)對這些大批量的測試也是亟待解決的問題。目前，業(yè)界高速ADC測試的方法有如下幾種基于ATE的測試模塊+濾波器(簡稱 ATE方法)、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器+濾波器(簡稱DAC方法)和外掛儀表+濾波器(簡稱外掛儀表方法)。ATE方法是利用ATE本身的性能，通過濾波器去掉諧波，提高輸入信號質(zhì)量。由于 ATE本身的限制，其信號質(zhì)量的提升不是很明顯，而且常常受到資源通道的影響，對于多通道ADC來講效率不高。該方法提升信號的質(zhì)量在6-8dB之間，適合于位數(shù)比較低的應(yīng)用，且高速頻率不能超過i:3bit@125M，具有一定的局限性。DAC方法是利用高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)輸出高帶寬和位數(shù)的信號，該方法輸出信號的底噪比較大，同時輸出信號的幅度受到限制，對于信號頻率大于200Mhz的器件基本上可選性非常少。外掛儀表方法是利用高質(zhì)量的模擬信號源比如AGILENT E8257D作為輸入。缺點是價格昂貴，系統(tǒng)集成復(fù)雜且占用面積大，不適合于多通道的ADC測試。受帶寬和頻點的限制，不適合大批量生產(chǎn)測試。綜上所述，ATE方法，DAC方法和外掛儀表方法在頻率、帶寬、位數(shù)、可靠性和成本方面都有不同的缺陷，在使用上具有一定的局限性。因此，集成電路業(yè)界急需一種適應(yīng)大批量生產(chǎn)時在ATE上實現(xiàn)高帶寬高速ADC的量產(chǎn)測試方法與裝置
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有ATE本身性能不足，不能夠?qū)Ω邘捀咚貯DC進(jìn)行性能全速測試的缺陷，本發(fā)明目的是提供一種適應(yīng)大批量生產(chǎn)時在ATE上實現(xiàn)高帶寬高速ADC的量產(chǎn)測試方法與裝置，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，包括測試載板(3)，包含被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(12)、晶振(6)、濾波器(7)、變壓器⑶、 繼電器(9)、晶振(10)和濾波電路(11)；晶振(6)與濾波器(7)分別連接，并與繼電器(9)、變壓器⑶和被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(12)依次順序連接；晶振(10)與被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(12)連接；自動測試設(shè)備(1)，包含直流電源⑷和檢測模塊(5)；金屬彈簧針組( ，一端連接測試載板( ，另一端連接自動測試設(shè)備(1)；濾波電路(11)，一端與被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(1 連接，一端通過金屬彈簧針組 ⑵與自動測試設(shè)備⑴中的直流電源⑷連接。被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(1 的數(shù)字輸出端通過金屬彈簧針組O)與自動測試設(shè)備 (1)中的檢測模塊(5)連接。如上的基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，該晶振 (10)為固定頻點的晶振，用于提供被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(12)數(shù)字輸出信號的時鐘源。如上的基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，該晶振(6) 為固定頻點的晶振，用于為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(12)提供高性能，低噪聲的模擬輸入信號。如上的基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，該濾波電路(11)可為ADP3338型濾波電路。如上的基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，該濾波電路(11)可為PI型濾波電路。如上的基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，該濾波器 (7)為中心頻率點5% _15%，5 7階帶通濾波器。一種基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試方法，其特征在于，包括如下步驟步驟201 為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供電源；步驟202 為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供時鐘信號；步驟203 為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供模擬輸入信號；步驟204 設(shè)置被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片工作方式，采集被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片數(shù)字輸出信號；步驟205 找出有效數(shù)據(jù)，做出處理和判斷。本發(fā)明的有益效果是現(xiàn)在的晶振非常容易做到輸出大于Kihz頻率，噪聲低于-155dBc/HZ@10KhZ的信號。本發(fā)明利用晶振本身優(yōu)越的性能，低噪聲、高頻率、高幅度、 高穩(wěn)定性特點，解決了高速度和高位數(shù)ADC的測試問題。由于晶振的尺寸很小，很適合于多個通道同時測試，提高效率，降低成本。因為可以做到全速測試，同時可靠性穩(wěn)定，所以非常適合在ATE上面進(jìn)行批量的生產(chǎn)測試。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
來詳細(xì)說明本發(fā)明圖1為本發(fā)明基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置示意圖。圖2為本發(fā)明裝置中基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試方法的示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面進(jìn)一步闡述本發(fā)明。圖1表示了本發(fā)明基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置示意圖。該基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置包括自動測試設(shè)備1、金屬彈簧針組2和測試載板3 ；金屬彈簧針組2，一端連接自動測試設(shè)備1，另一端連接測試載板3，為測試載板3 傳送自動測試設(shè)備1提供的電源、測試信號、被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片狀態(tài)指令和接收測試載板3傳送給自動測試設(shè)備1的反饋信號。自動測試設(shè)備1包括直流電源4和檢測模塊5 ；直流電源4，嵌在自動測試設(shè)備1內(nèi)，通過金屬彈簧針組2為測試載板3上的被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12經(jīng)濾波電路11后供電；檢測模塊5，嵌在自動測試設(shè)備1內(nèi)，用于設(shè)置被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12的測試工作狀態(tài)、采集測試數(shù)據(jù)并處理和判斷。測試載板3，包括3個晶振6、3個濾波器7、變壓器8、繼電器9、晶振10、濾波電路 11和被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12 ；濾波電路11，一端通過金屬彈簧針組2與直流電源4連接，另一端與被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12連接，濾去直流電源4所提供電源電壓中的雜波，為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12提供干凈，低噪聲的電源電壓；3個晶振6分別與3個濾波器7連接后，依次與繼電器9、變壓器8及被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12順序連接，為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12提供模擬信號輸入；其中晶振6，具有固定頻點，低相位噪聲和低能量諧波的輸出信號特征；其中濾波器7，為中心頻率點5% -15%, 5 7階濾波器，用來提高正弦信號質(zhì)量；其中變壓器8，把單端的晶振信號轉(zhuǎn)化為雙端的差分信號輸入給被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12，并起到了阻抗匹配的作用；其中繼電器9，具有開關(guān)作用，選擇其中一路模擬信號，通過變壓器8變換后，傳送給被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12 ；晶振10，為固定頻點的晶振，與被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12連接，為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12提供數(shù)字時鐘信號；被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12的數(shù)字輸出端通過金屬彈簧針組2與自動測試設(shè)備1中的檢測模塊5連接。本實施例中，當(dāng)被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12輸入端不為差分方式時，則采用晶振6、濾波器7和被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12依次順序連接，為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12提供模擬信號輸入；在本實用新型的其中一個實施例中，其中一個晶振6為CTS70。
在本實用新型的其中一個實施例中，其中一個晶振6為CTS100。在本實用新型的其中一個實施例中，其中一個晶振6為CTS150。在本實用新型的其中一個實施例中，濾波器7為博倫公司的濾波器。在本實用新型的其中一個實施例中，變壓器8為ADT2-1WT。在本實用新型的其中一個實施例中，晶振10為CB70。在本實用新型的其中一個實施例中，濾波電路11為ADP3338。在本實用新型的其中一個實施例中，濾波電路11為Pl型濾波電路。在使用的時候，調(diào)節(jié)繼電器9，選擇模擬輸入晶振頻率，自動測試設(shè)備1上電，執(zhí)行程序，通過金屬彈簧針組2使得測試載板3上的各個元器件都通電并初始化，晶振6輸出固定頻率信號，晶振10產(chǎn)生高精度的時鐘信號；測試模塊5把被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12設(shè)置為工作模式；等待幾十毫秒至被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12工作穩(wěn)定后，自動測試設(shè)備1開始采集被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12的數(shù)字輸出；由于非相關(guān)采樣，所以自動測試設(shè)備1對于獲取的數(shù)字量加漢明窗(hamming window)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；最后進(jìn)行處理后的數(shù)字量進(jìn)行計算，并進(jìn)行判斷。所述判斷為檢測模塊5自動進(jìn)行。圖2為本發(fā)明基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試方法的示意圖。本發(fā)明方法包括如下步驟步驟201 為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供電源；本發(fā)明中自動測試設(shè)備的直流電源輸出電壓給濾波電路，濾波電路對輸入電壓進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓，為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供干凈低噪聲的電源電壓；步驟202 為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供時鐘信號；本發(fā)明中采用晶振和被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片連接為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供時鐘
信號；上述時鐘信號需根據(jù)應(yīng)用中相位噪聲或者抖動的需要，選擇不同廠家生產(chǎn)的固定頻點的晶振；上述時鐘信號需選擇抖動小于IOOfs的晶振。步驟203 為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供模擬輸入信號。本發(fā)明中采用晶振、濾波器、被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片以順序方式連接，為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供模擬輸入信號。當(dāng)所采用被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片的輸入端為差分方式時，因晶振信號通常是單端信號，需要在濾波器后添加變壓器把單端的晶振信號轉(zhuǎn)化為雙端的差分信號，供給被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片。該變壓器同時也解決了信號通道阻抗匹配的問題。上述模擬輸入信號所用晶振為具有低噪聲、低能量的諧波的固定頻點晶振。上述模擬輸入信號所用濾波器為中心頻率點5% _15%，5 7階帶通濾波器；步驟204 設(shè)置被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片工作方式，采集被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片數(shù)字輸出信號。本發(fā)明中通過被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片自身端口為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片設(shè)置工作方式。本發(fā)明中采用自動測試設(shè)備的檢測模塊采集被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片數(shù)字輸出信號。上述自動測試設(shè)備采樣點數(shù)為16K/32K ；
6
上述自動測試設(shè)備的數(shù)字信號采樣時鐘源來自于自動測試設(shè)備本身，不同于被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片來自的晶振時鐘，且其頻率是數(shù)倍于被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片的工作頻率；上述自動測試設(shè)備采集數(shù)據(jù)處理方式為加漢明窗(hamming window)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。步驟205 找出有效數(shù)據(jù)，作出處理和判斷。本發(fā)明中找出有效數(shù)據(jù)的具體方式之一為，如果芯片有clkout輸出管腳，在抓取被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片數(shù)字輸出的同時采集時鐘的輸出，根據(jù)時鐘信號的0，1變化，找到對應(yīng)點的數(shù)據(jù)。本發(fā)明中找出有效數(shù)據(jù)的具體方式之一為，如果芯片沒有clkout輸出管腳，以數(shù)倍于數(shù)字輸出的頻率進(jìn)行抓取，把所有的數(shù)據(jù)按照等份分成幾組，分別計算值，選擇最好的結(jié)果。本發(fā)明中如果采用非相關(guān)采樣，則所采集數(shù)據(jù)需加漢明窗(hamming window)進(jìn)行處理。本發(fā)明中所采樣數(shù)據(jù)在自動測試設(shè)備1中檢測模塊5根據(jù)程式自動進(jìn)行判斷?，F(xiàn)在的晶振非常容易做到輸出大于Kihz頻率，噪聲低于-155dBc/HZ@10KhZ的信號。本發(fā)明利用晶振優(yōu)越的性能，低噪聲、高頻率、高幅度、高穩(wěn)定性特點，解決了高速度和高位數(shù)的ADC測試問題，由于晶振的尺寸很小，很適合于多個通道同時測試，提高效率，降低成本。使用本發(fā)明可以做到全速測試，同時可靠、穩(wěn)定，所以非常適合在ATE上面進(jìn)行批量的生產(chǎn)測試。以上說明和圖示僅為了清楚說明和易于理解本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可以增加或者減少某個步驟，或者對某個步驟做出簡單變換；所有簡單的變換、增減和應(yīng)用承和的改變均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，包括測試載板(3)，包含被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(12)、晶振(6)、濾波器(7)、變壓器(8)、繼電器(9)、晶振(10)和濾波電路(11)；晶振(6)與濾波器(7)分別連接，并與繼電器(9)、變壓器⑶和被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片 (12)依次順序連接；晶振(10)與被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(12)連接； 自動測試設(shè)備(1)，包含直流電源(4)和檢測模塊(5)； 金屬彈簧針組O)，一端連接測試載板(3)，另一端連接自動測試設(shè)備(1)； 濾波電路(11)，一端與被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(1 連接，一端通過金屬彈簧針組(2)與自動測試設(shè)備⑴中的直流電源⑷連接。被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(1 的數(shù)字輸出端通過金屬彈簧針組O)與自動測試設(shè)備(1) 中的檢測模塊(5)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，該晶振(10)為固定頻點的晶振，用于提供被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(12)數(shù)字輸出信號的時鐘源。
3.如權(quán)利要求1所述的基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，該晶振(6)為固定頻點的晶振，用于為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片(12)提供高性能，低噪聲的模擬輸入信號。
4.如權(quán)利要求1所述的基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，該濾波電路(11)可為ADP3338型濾波電路。
5.如權(quán)利要求1所述的基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，該濾波電路(11)可為PI型濾波電路。
6.如權(quán)利要求1所述的基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試裝置，其特征在于，該濾波器(7)為中心頻率點5% _15%，5 7階帶通濾波器。
7.一種基于晶振的高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試方法，其特征在于，包括如下步驟步驟201 為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供電源； 步驟202 為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供時鐘信號； 步驟203 為被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片提供模擬輸入信號；步驟204 設(shè)置被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片工作方式，采集被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片數(shù)字輸出信號；步驟205 找出有效數(shù)據(jù)，作出處理和判斷。
全文摘要
本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種在自動測試設(shè)備上用晶振實現(xiàn)高帶寬高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器量產(chǎn)測試的裝置，包括自動測試設(shè)備1，還包括測試載板3，包含被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12、晶振6、濾波器7、變壓器8、繼電器9、晶振10和濾波電路11；晶振6與濾波器7分別連接，并與繼電器9、變壓器8和被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12依次順序連接；晶振10與被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12連接；金屬彈簧針組2，一端連接測試載板3，另一端連接自動測試設(shè)備1；濾波電路11，一端與被測模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片12連接，一端通過金屬彈簧針組2與自動測試設(shè)備1連接。本發(fā)明利用晶振本身優(yōu)越的性能，實現(xiàn)了穩(wěn)定、可靠、可量產(chǎn)的ADC測試，非常適合大批量生產(chǎn)用。
文檔編號H03M1/10GK102394649SQ201110349488
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者曹效昌, 王堅 申請人:上海捷策創(chuàng)電子科技有限公司