混合信号集成电路测试方法

混合信号集成电路是指包括数宇模块和模拟模块的集成电路。将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（D/A 或 DAC)，将模拟信号转换为数字信号的电路称为模数转换器（A/D或 ADC)"。图所示的是 ADC/DAC 的工作原理。目前，已经商用化的 ADC/DAC 速率达到数十 Cbit/ s，位数达到 32bit。

模数较换的作用是将时问连续、幅值也连续的模拟量钱换为时间离散、幅值也高散的数字信号，数模转换的作用则刚好相反。采样是将连线（即模拟）信号转变为离散（即数宇）信号的处理过程；反之，重构是将离散信号转变为连续信号的处理过程。采样和重构在混合信号集成电路测试中均得到了广泛的应用。理论上，必须按照采样定理进行采样，即采样频率应大于2倍的信号频率；但在实际测试中，有时也会用到过采样(Over Sampling）和欠采样(Under Sampling)。基于 DSP 的测试涉及两种采样类型，即相干采样和非相干釆样。相干采样要求满足F3/Ft=N/M，其中F3.为采样频率，F1为信号频率，N为采样点数，M 为采样周期数，且M 与N互为素数，这样可避免重复采样，提高效率。针对周期信号的不相千采样容易引起频谱泄露。

混合信号集成电路的测试包括直流参数测试和交流参数测试，如功耗、漏电、电源抑制比、建立时间等；而针对其传输特性，则主要测试静态参数与动态参数。图所示为 ADC 测试原理图。

测试时，由测试系统提供电源、时钟、模拟信号及数宇控制信号给被测电路。静态参数测试通常为全码线性测试，通过输人一个满量程的信号频率较低的三角波，采样得到实际输出的信号，通过实测传输特性与理想传输特性的比较来确定其静态参数，包括满量程范围 (Full Scale Range, FSR)、最低有效量值 （Least Significant Bit, LSB)、差分非线性 ( Diferential Non-linearity, DNL)、积分非线性 (Integral Non-lineariy, INL)、失调误差 (Otfset Error)、增益误差(Gain Brror)、失码（ Missing Code） 等。静态参数测试也可以通过输人正弦波采用直方图方法来进行测试。

在进行动态参数测试时，通过测试系统的波形发生器生成一定频率的测试波形（通常为正弦波），该测试波形的准确度必须远高于被测电路的准确度；将测试波形输人被测电路后，采样得到输出的时域信号；通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform， FFT） 将采样的时域信号变换为频域信号进行处理，•析得到混合信号集成电路的动态参数。动态参数包括信噪比 ( Signal Noise Ratio,SNR)、总谐波失真 (Total Harmonie Distorion， THD）、有效位数（EffeetNumber of Bits, ENOB）、无杂散动态范围 ( Spurious Free Dynamic Range,SFDR)、噪声与谐波总失真 (Signal to Noise and Distortion. SINAD)、互调失真(Intermodulation Distortion， IMD）等。在理想的转换器中，SINAD 和 SNR 是相同的。如果 SNR 是转换器所能达到的理想状态，SINAD 是反映转换器实际性能参数的指标，则 SINAD 越接近 SNR，表示其性能越好。ENOB 可以在信噪比基础上计算得出，即

ENOB= ( SINAD-1.76）/6.02

测试混合信号集成电路时，同样需要考虑可测性设计，以及设计与测试的链按，提供其测试所需的软硬件环境。混合信号集成电路测试系统除了具备数字集成电路测试系统的能力，还应具备产生高准确度任意波形的能力，捕捉和处理数字信号及模拟信号的能力，以及数宇模块与模拟模块同步的能力。

针对现阶段不断涌现出的高速、高精度 ADC/DAC，如果测试用的自动测试系统无法提供满足其要求的高精度时钟、信号源等，可采用高质量的分立仪器，或者进行回环(Loopback）测试；针对测试负載板（Load Board)，不仅要在设计上保证电源、地的干净，还要格外注意时钟及高速/高精度信号等关键信号的布线问题，并对信号进行充分的滤波处理。目前，新的标准 IEEE 边界扫描方法己经完全适用于混合信号测试，如果将来能实现混合信号集成电路的结构测试，将大大降低其测试难度 与测试成本。

审核编辑：汤梓红