1. 引言

    專用集成電路在入廠檢測時，須對其主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測試，以保證集成電路模塊的性能、質(zhì)量和可靠性。由于應(yīng)用背景需要對8種不同的專用集成電路模塊進(jìn)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(tǒng)，該系統(tǒng)可同時滿足對上述8種不同的專用集成電路模塊進(jìn)行測試的要求。

專用集成電路測試系統(tǒng)具有如下功能：

    1) 能夠提供多路直流穩(wěn)壓電源；
    2) 提供測試系統(tǒng)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(shù)指標(biāo)的測試；
    5) 測試結(jié)果自動匯總、存儲判斷及分析；

專用集成電路入檢測試系統(tǒng)的工作環(huán)境簡述如下：
    1) 系統(tǒng)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(fā)生器AWG2021： 125 MHZ
    4) 使用環(huán)境： 溫度：20℃±10℃， 濕度：40%~80%

2. 工作原理

    當(dāng)8種混合集成電路模塊中的某一集成電路模塊需要進(jìn)行測試時，將該集成電路模塊所對應(yīng)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(tǒng)會提示將該被測集成電路模塊與適配器正確相連。在確認(rèn)連接正常之后，可設(shè)置系統(tǒng)的初始狀態(tài)，包括對電源狀態(tài)（量程設(shè)置）進(jìn)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(jìn)行測試，測試結(jié)果自動按要求進(jìn)行處理。在軟件界面中可查看測試結(jié)果，并選擇保存或打印等。

3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 系統(tǒng)組成框圖

    系統(tǒng)由6個單元組成。其中，計算機(jī)系統(tǒng)為中央控制單元，實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)測試任務(wù)的控制，以及測試結(jié)果的顯示、存儲和打印等功能；專用測試臺實(shí)現(xiàn)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(fā)生器AWG2021）負(fù)責(zé)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(shè)有系統(tǒng)電源控制按鈕以及狀態(tài)指示等；而整個系統(tǒng)一則由交流220V/50Hz的輸入來供電。

    整個系統(tǒng)設(shè)備放置于一個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中和一個測試桌上。計算機(jī)系統(tǒng)、供電單元（電源E3631A、任意波形發(fā)生器AWG2021）和通用測試儀表組在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(tǒng)組成如圖1:

3.2 計算機(jī)系統(tǒng)

    計算機(jī)系統(tǒng)為中央控制單元，計算機(jī)系統(tǒng)通過GPIB總線控制儀表的輸出信號類型、量程轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)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(jī)系統(tǒng)通過軟件完成測量數(shù)據(jù)的處理、分析、存儲和邏輯判斷等任務(wù)。

    計算機(jī)系統(tǒng)選用臺灣研華計算機(jī)系統(tǒng)。

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(jī)系統(tǒng)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(yīng)的適配器相連。專用測試臺采用臺式，外觀尺寸統(tǒng)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(yīng)集成電路專用插座。適配器內(nèi)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(jī)系統(tǒng)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(jī)系統(tǒng)識別。適配器設(shè)有適當(dāng)控制按鍵和工作狀態(tài)顯示，以方便測試人員的操作。適配器安裝在屏蔽殼內(nèi)并可靠接地。

3.5 通用測試儀表組

    根據(jù)被測集成電路模塊，選擇能夠滿足測試要求的儀器，構(gòu)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(wù)。

    通過加長電纜長度，使通用測試儀表組與計算機(jī)系統(tǒng)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(chǎn)品： E3631A；
    2) 開關(guān)、指示燈等采用瑞士EAO公司產(chǎn)品；
    3) 測試儀器采用Agilent和Tektronix的產(chǎn)品；
    4) 連接電纜采用標(biāo)準(zhǔn)488電纜；
    5) 測試儀器和計算機(jī)系統(tǒng)之間通過GPIB總線連接；

4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 軟件功能

    軟件設(shè)計完成絕大多數(shù)的儀表設(shè)定和電源設(shè)置，完全使用人機(jī)對話的方式操作，操作簡單。同時完成測量結(jié)果在數(shù)據(jù)庫中的保存工作，以及打印報表。

4.2 軟件結(jié)構(gòu)

1) 程序結(jié)構(gòu)

    在Windows2000操作系統(tǒng)下，采用LabVIEW語言或其他高級語言進(jìn)行編程，程序結(jié)構(gòu)如圖2：

2) 軟件流程

    測試系統(tǒng)軟件主要模塊包括系統(tǒng)控制模塊、系統(tǒng)自檢測模塊、控制測試儀器組自動測試模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及應(yīng)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(jī)交互界面，使用戶能夠方便的進(jìn)行操作。按照軟件流程采用變化的軟件界面。

1) 主界面

    進(jìn)入系統(tǒng)后，出現(xiàn)主界面，可對系統(tǒng)多項(xiàng)屬性進(jìn)行操作。

2) 系統(tǒng)自檢界面

    當(dāng)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(yīng)的系統(tǒng)自檢狀態(tài)界面，主要對儀表狀態(tài)（包括量程等）進(jìn)行檢查，也可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置等操作。

3) 測試結(jié)果顯示界面

    系統(tǒng)自檢正常后，按下測試按鈕，系統(tǒng)即自動對被測集成電路按要求進(jìn)行測試，進(jìn)入測試結(jié)果顯示界面。在這個界面中，對被測集成電路的測試結(jié)果進(jìn)行顯示，包括相應(yīng)的曲線等，并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷該指標(biāo)是否合格。

5. 總結(jié)與展望

該專用集成電路入檢測試系統(tǒng)具有較高的可靠性：

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

    由于本系統(tǒng)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(shè)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(shí)現(xiàn)，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(tǒng)的研制提供了新的方法。