混合IC測試技術(shù)-第二章-DC參數(shù)測試（PPT）

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1、集成電路測試系統(tǒng)集成電路測試系統(tǒng)集成電路測試系統(tǒng)原理ATEDUT電源電源通道通道-I/ODPSPindriver驅(qū)動驅(qū)動輸入比較器輸入比較器PMUADCDAC模擬信號輸入模擬信號輸入模擬信號輸入模擬信號輸入2.1 連接性測試和漏電流測試連接性測試和漏電流測試2.2 電源測試：電源測試：DC參考和電壓調(diào)節(jié)器參考和電壓調(diào)節(jié)器2.3 阻抗測試阻抗測試2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試2.5 DC電源抑制比與電源抑制比與DC共模抑制比共模抑制比2.6 比較器比較器DC測試與數(shù)字電路測試與數(shù)字電路DC測試測試2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)2.1.1 連接性測試連接性測試（1）目的）目的

2、如果不進行連接性測試，則生產(chǎn)人員就不能區(qū)分壞批次的硅片和如果不進行連接性測試，則生產(chǎn)人員就不能區(qū)分壞批次的硅片和有缺陷的測試硬件的連接。若沒有連接性測試，由于有缺陷的測試硬件的連接。若沒有連接性測試，由于pogo pinpogo pin彎曲彎曲或繼電器缺陷，數(shù)以千計的好器件可能簡單的判斷為次品?；蚶^電器缺陷，數(shù)以千計的好器件可能簡單的判斷為次品。 DUTDUTSocketSocketDIBDIB pogo pogo pinpinRELAYRELAYtesttest head head 2.1連接性測試和漏電流測試連接性測試和漏電流測試測試夾具2.1連接性測試和漏電流測試連接性測試和漏電流測試2

3、.1連接性測試和漏電流測試連接性測試和漏電流測試SocketProbe CardPogo pinATE 測試頭到測試頭到DUT的連接的連接2.1連接性測試和漏電流測試連接性測試和漏電流測試（2）連接性測試技術(shù)）連接性測試技術(shù) 通常通過芯片上的保護電路通常通過芯片上的保護電路（ESD（Electro-Static discharge） protection circuit)來實現(xiàn)來實現(xiàn)2.1連接性測試和漏電流測試連接性測試和漏電流測試連接性測試技術(shù)：施加正或負電流連接性測試技術(shù)：施加正或負電流施加施加100A1mA1mA的電流，的電流，VCONT應(yīng)通常應(yīng)為應(yīng)通常應(yīng)為0.5V0.7V。若。若為為0

4、V，則有短路，若為，則有短路，若為Vclamp，則為開路。，則為開路。2.1連接性測試和漏電流測試連接性測試和漏電流測試（3） 串行與并行連接性測試串行與并行連接性測試串行測試串行測試：一次只測試一個引腳的連接性測試方法一次只測試一個引腳的連接性測試方法，是一種費是一種費時費錢的方法。時費錢的方法?，F(xiàn)代現(xiàn)代ATE測試儀能并行地測試所有或大部分引腳的連接性，測試儀能并行地測試所有或大部分引腳的連接性，并并行測試方法更經(jīng)濟，但是不能檢測引腳之間的短路行測試方法更經(jīng)濟，但是不能檢測引腳之間的短路2.1連接性測試和漏電流測試連接性測試和漏電流測試串行與并行連接性測試串行與并行連接性測試并行：并行：pi

5、n TO pin短路？短路？雙輪法：雙輪法：Dual-pass approach2.1連接性測試和漏電流測試連接性測試和漏電流測試2.1.2 漏電流測試漏電流測試DUT每個輸入輸出引腳都存在漏電現(xiàn)象，當(dāng)施加電壓到模擬或每個輸入輸出引腳都存在漏電現(xiàn)象，當(dāng)施加電壓到模擬或數(shù)字的高阻輸入引腳時，會有少量的電流流入或流出引腳，稱數(shù)字的高阻輸入引腳時，會有少量的電流流入或流出引腳，稱為漏電流為漏電流。漏電流典型值。漏電流典型值1 1A A（1）漏電流測試原因：）漏電流測試原因： 檢測檢測集成電路集成電路處理不當(dāng)。金屬絲引起的短路、顆粒物導(dǎo)處理不當(dāng)。金屬絲引起的短路、顆粒物導(dǎo)致的層間漏電路徑等物理缺陷致的

6、層間漏電路徑等物理缺陷 過過大大的漏電流可能引起的漏電流可能引起用戶終端應(yīng)用的工作異常。如用戶終端應(yīng)用的工作異常。如DC偏移偏移或其他或其他參數(shù)參數(shù)的漂移的漂移 過過大大的漏電流的漏電流可使初期工作正常的用戶產(chǎn)品，幾天或幾可使初期工作正常的用戶產(chǎn)品，幾天或幾周后失效，這種早期故障稱作周后失效，這種早期故障稱作“嬰兒死亡嬰兒死亡”。2.1連接性測試和漏電流測試連接性測試和漏電流測試（2）漏電流測試技術(shù)）漏電流測試技術(shù) 通過在通過在DUT輸入或輸出引腳施加輸入或輸出引腳施加DC電壓，然后測量引腳電壓，然后測量引腳流入或流出的小電流來測試漏電流流入或流出的小電流來測試漏電流。典型的漏電測試需要測試兩

7、次：一次是輸入電壓在正電源電典型的漏電測試需要測試兩次：一次是輸入電壓在正電源電壓附近測量漏電流，壓附近測量漏電流，記作：記作：第二次輸入電壓在第二次輸入電壓在地或地或負電源電壓附近測量漏電流負電源電壓附近測量漏電流，記作：，記作：（輸入電（輸入電流流，邏輯高），邏輯高）（輸入電流，（輸入電流，邏輯邏輯低）。低）。數(shù)字輸入漏電流在有效的輸入閾值電壓數(shù)字輸入漏電流在有效的輸入閾值電壓VIH和和VIL下測試。模下測試。模擬輸入的漏電流在數(shù)據(jù)手冊給定的電壓下測試，若未給出擬輸入的漏電流在數(shù)據(jù)手冊給定的電壓下測試，若未給出，則在電壓范圍的最大和最小值下測試。，則在電壓范圍的最大和最小值下測試。2.1連

8、接性測試和漏電流測試連接性測試和漏電流測試2.2電源測試：參考電壓測試和電源測試：參考電壓測試和電源調(diào)節(jié)測試電源調(diào)節(jié)測試2.2.1電源測試電源測試（1 1）電源電流測試重要性：）電源電流測試重要性： 快速檢測器件故障的方法之一是快速檢測器件故障的方法之一是電源電流測量。電源電流測量。 供電電流測量是用戶應(yīng)用對電源消耗限制的保證。供電電流測量是用戶應(yīng)用對電源消耗限制的保證。（2 2）測試條件：最惡劣情況下（模擬帶最大負載、數(shù)字最大）測試條件：最惡劣情況下（模擬帶最大負載、數(shù)字最大輸出電流邏輯）。輸出電流邏輯）。（3 3）測試狀態(tài)：）測試狀態(tài)：power-downpower-down、standb

9、ystandby、normal operationnormal operation（4 4）模擬與數(shù)字電流：）模擬與數(shù)字電流：I IDDDD(CMOS)(CMOS)、I ICCCC(bipolar(bipolar）。按模擬和）。按模擬和數(shù)字區(qū)分為：數(shù)字區(qū)分為：I IDDADDA、I IDDDDDD和和I ICCACCA、I ICCDCCD。（5 5）多電源引腳：單獨測量）多電源引腳：單獨測量（6 6）建立時間：）建立時間：5 510ms10ms2.2.1電源測試電源測試 （7 7）去耦電容引起的建立時間和漏電流，大電容應(yīng)加控制繼）去耦電容引起的建立時間和漏電流，大電容應(yīng)加控制繼電器。關(guān)機（電器

10、。關(guān)機（power-downpower-down）模式下電流測試，斷開大電容。）模式下電流測試，斷開大電容。2.2電源測試：參考電壓測試和電源測試：參考電壓測試和電源調(diào)節(jié)測試電源調(diào)節(jié)測試2.2.2電源調(diào)節(jié)電源調(diào)節(jié) 由穩(wěn)定性差的、有波動的輸入電壓產(chǎn)生一個穩(wěn)定性好的恒由穩(wěn)定性差的、有波動的輸入電壓產(chǎn)生一個穩(wěn)定性好的恒定的輸出電壓，作為系統(tǒng)其它電路的電源。定的輸出電壓，作為系統(tǒng)其它電路的電源。主要參數(shù)：主要參數(shù)：無負載輸出電壓、輸出電壓無負載輸出電壓、輸出電壓（或（或負載負載）調(diào)節(jié)率、輸調(diào)節(jié)率、輸入電壓入電壓（或（或線性線性）調(diào)節(jié)率、輸入調(diào)節(jié)率、輸入（或（或紋波紋波）抑制比和回動電壓抑制比和回動電壓

11、（壓差）。（壓差）。2.2電源測試：參考電壓測試和電源測試：參考電壓測試和電源調(diào)節(jié)測試電源調(diào)節(jié)測試（1 1）無負載輸出電壓無負載輸出電壓：無負載無負載時，時，測量測量其其輸出電壓輸出電壓。（2 2）負載調(diào)節(jié)率（）負載調(diào)節(jié)率（輸出電壓輸出電壓調(diào)節(jié)率）：指調(diào)節(jié)器在不同負載調(diào)節(jié)率）：指調(diào)節(jié)器在不同負載電流電流 I IL L條件下保持給定輸出電壓條件下保持給定輸出電壓V VO O的能力。的能力。2.2電源測試：參考電壓測試和電源測試：參考電壓測試和電源調(diào)節(jié)測試電源調(diào)節(jié)測試（3 3）線性調(diào)節(jié)率線性調(diào)節(jié)率（輸入電壓（輸入電壓調(diào)節(jié)率調(diào)節(jié)率）：）：是指調(diào)節(jié)器在整個輸是指調(diào)節(jié)器在整個輸入電壓范圍下保持穩(wěn)定輸出電

12、壓的能力。入電壓范圍下保持穩(wěn)定輸出電壓的能力。線性調(diào)節(jié)率線性調(diào)節(jié)率：輸入電壓在輸入電壓在允許的允許的最大范圍內(nèi)變化最大范圍內(nèi)變化時，時，輸出電壓輸出電壓變化的百分比。變化的百分比。在最大負載在最大負載電流電流條件下測量線性調(diào)節(jié)率條件下測量線性調(diào)節(jié)率。2.2電源測試：參考電壓測試和電源測試：參考電壓測試和電源調(diào)節(jié)測試電源調(diào)節(jié)測試（4 4）輸入抑制比輸入抑制比（紋波抑制比紋波抑制比） 最大輸入電壓最大輸入電壓變化變化與輸出電壓擺幅的比與輸出電壓擺幅的比。在特定的頻率。在特定的頻率120Hz120Hz或頻率范圍內(nèi)測試?；蝾l率范圍內(nèi)測試。（5 5）回動電壓回動電壓（壓差）：（壓差）：不會引起輸出下降到

13、其規(guī)定的最小不會引起輸出下降到其規(guī)定的最小輸出電壓輸出電壓時時的最低的最低輸入輸出輸入輸出電壓電壓差。差。測試方法：測試方法：最大負載電流條件下最大負載電流條件下測試。測試。調(diào)節(jié)輸入電壓直到輸出電壓達到最小可接受的電壓為止調(diào)節(jié)輸入電壓直到輸出電壓達到最小可接受的電壓為止。生產(chǎn)測試生產(chǎn)測試：輸入設(shè)置為規(guī)定的回動電壓加上最小可接受輸出輸入設(shè)置為規(guī)定的回動電壓加上最小可接受輸出電壓，電壓，測量輸出測量輸出大于大于或等于或等于最小可接受的輸出電壓最小可接受的輸出電壓。2.2電源測試：參考電壓測試和電源測試：參考電壓測試和電源調(diào)節(jié)測試電源調(diào)節(jié)測試2.2電源測試：參考電壓測試和電源測試：參考電壓測試和電源

14、調(diào)節(jié)測試電源調(diào)節(jié)測試2.2.3 參考（基準(zhǔn)）電壓參考（基準(zhǔn)）電壓 電壓調(diào)節(jié)器通常用于提供穩(wěn)定的電壓，同時也提供相當(dāng)大電壓調(diào)節(jié)器通常用于提供穩(wěn)定的電壓，同時也提供相當(dāng)大的電流。然而，許多混合信號所用的的電流。然而，許多混合信號所用的DCDC電壓不電壓不需要需要提供大電流提供大電流。如如DACDAC的的1V1V參考電壓，只需要低功耗的基準(zhǔn)電壓，不需要高參考電壓，只需要低功耗的基準(zhǔn)電壓，不需要高功耗的電源。功耗的電源。 芯片內(nèi)基準(zhǔn)電壓的輸出不一定芯片內(nèi)基準(zhǔn)電壓的輸出不一定可以從可以從DUTDUT外接引腳外接引腳獲得獲得，測試工程師測試工程師需要特殊的需要特殊的測試模式以便在測試模式以便在生產(chǎn)生產(chǎn)測試

15、中可測試中可以以測量基測量基準(zhǔn)電壓。準(zhǔn)電壓。2.2電源測試：電源調(diào)節(jié)測試和電源測試：電源調(diào)節(jié)測試和參考電壓測試參考電壓測試可調(diào)基準(zhǔn)源可調(diào)基準(zhǔn)源：許多高性能的混合信號器件要求基準(zhǔn)電壓許多高性能的混合信號器件要求基準(zhǔn)電壓通過通過ATEATE測試儀測試儀進行進行精確調(diào)節(jié)，最常見的方法是采用可編程精確調(diào)節(jié)，最常見的方法是采用可編程的的基準(zhǔn)基準(zhǔn)電路電路。2.2電源測試：參考電壓測試和電源測試：參考電壓測試和電源調(diào)節(jié)測試電源調(diào)節(jié)測試2.3阻抗測試阻抗測試（1 1）輸入阻抗）輸入阻抗Z ZININ：如果輸入電壓是輸入電流的線性函數(shù)，那如果輸入電壓是輸入電流的線性函數(shù)，那么只需要簡單么只需要簡單地地施加施加一

16、個一個電壓電壓V V，同時測量電流，同時測量電流I I，即可計算阻，即可計算阻抗?？?。2.3阻抗測試阻抗測試輸入阻抗輸入阻抗Z ZININ測量裝置：測量裝置：例：輸入阻抗設(shè)置如上圖所示，電壓源例：輸入阻抗設(shè)置如上圖所示，電壓源SRC1設(shè)定為設(shè)定為2V，流入引腳的電流測量，流入引腳的電流測量值為值為0.055mA，再將，再將SRC1設(shè)置為設(shè)置為1V，測量輸入電流變?yōu)闇y量輸入電流變?yōu)?.021mA，計算輸入，計算輸入阻抗？阻抗？解：輸入阻抗解：輸入阻抗ZIN是是RIN和和DUT電路電路模塊輸入阻抗的總和：模塊輸入阻抗的總和：2.3 阻抗測試阻抗測試輸出阻抗輸出阻抗ZOUT：測量方法與輸入阻抗相同。

17、典型的輸出阻測量方法與輸入阻抗相同。典型的輸出阻抗遠低于輸入阻抗，通常采用加電流測電壓的方法測量，然抗遠低于輸入阻抗，通常采用加電流測電壓的方法測量，然而，當(dāng)輸而，當(dāng)輸出出阻抗很高時，還是要用加電壓測電流的方法。阻抗很高時，還是要用加電壓測電流的方法。例：例：輸出阻抗設(shè)置如圖所示，電輸出阻抗設(shè)置如圖所示，電流流源源SRC1設(shè)設(shè)定為定為10mA，測量引腳的電壓為，測量引腳的電壓為1.61V，再將，再將SRC1設(shè)置為設(shè)置為-10mA，測量的輸出電壓變?yōu)闇y量的輸出電壓變?yōu)?.42V，總的輸出阻抗，總的輸出阻抗（ROUT加放大器輸出阻加放大器輸出阻抗）是多少？抗）是多少？2.3阻抗測試阻抗測試差分阻抗

18、：差分阻抗：是通過施加兩個差分電壓并測量差分電流變化是通過施加兩個差分電壓并測量差分電流變化進行測量的進行測量的。例：例：如圖所示的差分輸出阻抗測量設(shè)置如圖所示的差分輸出阻抗測量設(shè)置中，電流源中，電流源SCR1設(shè)定為設(shè)定為10mA，SCR2設(shè)定設(shè)定為為-10mA，測量引腳的差分電壓為，測量引腳的差分電壓為201mV。然后。然后SCR1設(shè)定為設(shè)定為-10mA，SCR2設(shè)定為設(shè)定為10mA，測量引腳的差分電壓為，測量引腳的差分電壓為-199mV，那么差分輸出阻抗是多少？，那么差分輸出阻抗是多少？2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試（1） VMID與模擬地與模擬地 許多模擬和混合信號集成電路

19、被設(shè)計成在單電源電壓許多模擬和混合信號集成電路被設(shè)計成在單電源電壓（VDD和地）下和地）下工作工作，它們生成，它們生成自己的低阻抗電壓自己的低阻抗電壓（VDD和地之間）和地之間），并作為模擬電路的參考電壓，并作為模擬電路的參考電壓VMID 。 VMID可能正好位于可能正好位于VDD和地的中間或位于某一個固定值和地的中間或位于某一個固定值，如，如1.35V。有時，參考電壓。有時，參考電壓VMID可從外部輸入?？蓮耐獠枯斎?。等效等效2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試（2）直流傳輸特性直流傳輸特性（Gain增益與增益與Offset偏移）偏移）理想放大器的輸入理想放大器的輸入輸出輸出DCDC

20、傳輸特性如傳輸特性如圖圖所示，輸入所示，輸入輸出變化的是電壓，但是輸出變化的是電壓，但是很容易用電流信號代替。很容易用電流信號代替。但但真實世界很少滿足真實世界很少滿足ICIC和和系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計工程師的要求，放工程師的要求，放大器實際傳輸特性多少會偏大器實際傳輸特性多少會偏離理想或期望的曲線離理想或期望的曲線，如，如圖圖中標(biāo)注中標(biāo)注“典型的典型的”的的另一條另一條曲線。曲線。為保證系統(tǒng)正常工作，要確保放大器傳輸特性在可接受的限制為保證系統(tǒng)正常工作，要確保放大器傳輸特性在可接受的限制范圍內(nèi)。其中，范圍內(nèi)。其中，Gain（增益）與增益）與Offset（偏移）特別重要。偏移）特別重要。2.4 DC

21、偏移和偏移和DC增益測試增益測試（3）輸出偏移電壓（）輸出偏移電壓（VO） 當(dāng)輸入設(shè)定為某一固定參考值（通常為模擬地或當(dāng)輸入設(shè)定為某一固定參考值（通常為模擬地或VMID)時時理想理想DC輸出和實際輸出和實際DC輸出之間的差值輸出之間的差值。 只要輸出沒有噪聲且只要輸出沒有噪聲且DC上沒有上沒有AC信號成分耦合，輸出偏移信號成分耦合，輸出偏移就很容易測試。如果噪聲很大，就必須采取方法消除就很容易測試。如果噪聲很大，就必須采取方法消除DC電平電平上的噪聲成分上的噪聲成分。 第一種方法是采用低通濾波器過濾第一種方法是采用低通濾波器過濾DC信號，采用信號，采用DC電壓表電壓表測量濾波器的輸出，測量濾波

22、器的輸出，ATE設(shè)備通常在直流表中設(shè)計有低通濾波設(shè)備通常在直流表中設(shè)計有低通濾波器。器。 第二種方法是第二種方法是采集采集多個讀數(shù)，然后對測量結(jié)果取平均，相當(dāng)多個讀數(shù)，然后對測量結(jié)果取平均，相當(dāng)于軟件低通濾波器。于軟件低通濾波器。2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試（3）輸出偏移電壓（）輸出偏移電壓（VO） 有時高靈敏的有時高靈敏的DUT輸出會受到輸出會受到ATE寄生負載的影響，其輸出寄生負載的影響，其輸出由于測試儀和連接路徑的電容而不穩(wěn)定或自激振蕩由于測試儀和連接路徑的電容而不穩(wěn)定或自激振蕩。一些一些ATE儀表的輸入電容高達儀表的輸入電容高達200pF，可以在，可以在DIB上增加一級

23、緩沖放大上增加一級緩沖放大器將器將DUT和測試儀器隔離。和測試儀器隔離。 測試儀的輸入阻抗也可能引起高阻電路測試時的直流漂移。測試儀的輸入阻抗也可能引起高阻電路測試時的直流漂移。如下圖電路。如下圖電路。DUT的的ROUT=100k，測試儀的，測試儀的R RININ=1M=1M。2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試（4）單端、差分、共模偏移：）單端、差分、共模偏移：VO,OS（輸出偏移）（輸出偏移）：當(dāng)輸入端設(shè)置為一特殊的參考電壓時當(dāng)輸入端設(shè)置為一特殊的參考電壓時，輸出與理想值得偏差，輸出與理想值得偏差。VO,CM（輸出共模電壓）（輸出共模電壓

24、）：差分電路兩個輸出的平均值。：差分電路兩個輸出的平均值。VO,CM，OS（共模偏移）（共模偏移）：特定輸入時，輸出共模電壓與理想：特定輸入時，輸出共模電壓與理想值得偏差。值得偏差。2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試（4）單端、差分、共模偏移：）單端、差分、共模偏移：例：例：如圖所示的單端到差分轉(zhuǎn)換器，電路的兩個輸出為如圖所示的單端到差分轉(zhuǎn)換器，電路的兩個輸出為OUTP和和OUTN，電路輸入施加，電路輸入施加1.5V參考參考電壓電壓VMID，理想輸理想輸出應(yīng)為出應(yīng)為VMID。OUTP和和OUTN的電壓分別表示為的電壓分別表示為VP和和VN，測測量量得到得到下面兩個讀數(shù)下面兩個讀數(shù)：

25、VP =1.507V， VN =1.497V。期望輸期望輸出參考電平為出參考電平為VMID =1.5V，計算差分偏移和共模偏移。計算差分偏移和共模偏移。2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試（5）輸入偏移電壓）輸入偏移電壓(VIN,OS) 為了為了使使輸出電壓輸出電壓恢復(fù)恢復(fù)到期望的參考電平到期望的參考電平（模擬地或模擬地或VMID），在輸入端，在輸入端施加的負電壓施加的負電壓。 如果放大器要求施加如果放大器要求施加+10mV+10mV到它的輸入端使得輸出電平到到它的輸入端使得輸出電平到模擬地，模擬地，則則V VIN,OSIN,OS=-10mV

26、=-10mV。 一般一般V VIN,OSIN,OS定義為輸出偏移電壓定義為輸出偏移電壓V VO,OSO,OS除以電路增益除以電路增益G G2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試(6)閉環(huán)增益閉環(huán)增益 當(dāng)輸入當(dāng)輸入輸出信號大致處于相同量級時，閉環(huán)增益表輸出信號大致處于相同量級時，閉環(huán)增益表示為示為G，定義為放大器輸入，定義為放大器輸入輸出傳輸曲線的斜率。輸出傳輸曲線的斜率。增益可以用分貝（增益可以用分貝（dB）表示，從）表示，從V/V轉(zhuǎn)為分轉(zhuǎn)為分貝公式為：貝公式為：2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增

27、益測試2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試（7）開環(huán)增益）開環(huán)增益（GOL） 從輸出到輸入沒有反饋路徑的放大器增益從輸出到輸入沒有反饋路徑的放大器增益（開環(huán)增益通常（開環(huán)增益通常很大，很大，采用前面例子中的直接測量法很難測量開環(huán)增益，很采用前面例子中的直接測量法很難測量開環(huán)增益，很難找到一個電壓施加到運算放大器的輸入端而不導(dǎo)致其飽和難找到一個電壓施加到運算放大器的輸入端而不導(dǎo)致其飽和）測量開環(huán)增益方法：測量開環(huán)增益方法：可采用第二個運算放大器連接到反饋回可采用第二個運算放大器連接到反饋回路路，第二個放大器稱為第二個放大器稱為穩(wěn)穩(wěn)零放大器零放大器（nulling amplifier)2.

28、4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試測量開環(huán)增益方法：測量開環(huán)增益方法：通過通過R2、R1和和DUT運算放大器運算放大器一起形成負反饋，使穩(wěn)零放大器差分輸入為一起形成負反饋，使穩(wěn)零放大器差分輸入為0。使得。使得被測運算放大器的輸出為期望的輸出電平：被測運算放大器的輸出為期望的輸出電平：VMID為DC參考點，VSRC1是SRC1程控的DC電壓，穩(wěn)零放大器及其反饋回路補償了DUT放大器的輸入偏移，這樣保證DUT輸出不會因為自己的輸入偏移而飽和。2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試在穩(wěn)定狀態(tài)下，反饋給在穩(wěn)定狀態(tài)下，反饋給DUT放大器輸入的信號放大器輸入的信號VIN-DUT直接直接與與穩(wěn)零

29、穩(wěn)零放大器輸出放大器輸出V0-NULL相關(guān)：相關(guān)：DUT放大器開環(huán)增益放大器開環(huán)增益（由式（由式3.8、3.9可得）可得）： 為了使測試電路的信號最大而又避免穩(wěn)零放大器飽和，可為了使測試電路的信號最大而又避免穩(wěn)零放大器飽和，可選擇電壓分壓比近似等于選擇電壓分壓比近似等于DUT運算放大器開環(huán)增益的倒數(shù)。運算放大器開環(huán)增益的倒數(shù)。：2.4 DC偏移和偏移和DC增益測試增益測試2.5 電源抑制比與共模抑制比電源抑制比與共模抑制比（1）DC電源靈敏度（電源靈敏度（PSS）當(dāng)輸入恒定時，電源電壓變化引起的輸出變化。當(dāng)輸入恒定時，電源電壓變化引起的輸出變化。例：例：2.5 電源抑制比與共模抑制比電源抑制比

30、與共模抑制比2.5 電源抑制比與共模抑制比電源抑制比與共模抑制比（2）DC電源抑制比（電源抑制比（PSRR） 電路的電源靈敏度除以電路正常工作模式下的閉環(huán)增益，電路的電源靈敏度除以電路正常工作模式下的閉環(huán)增益，通常針對各個電源電壓單獨計算。通常針對各個電源電壓單獨計算。，同一個電路的直流增益為-10.2V/V。2.5 電源抑制比與共模抑制比電源抑制比與共模抑制比（3）共模抑制比（）共模抑制比（CMRR）衡量差分電路抑制輸入共模信號（衡量差分電路抑制輸入共模信號（VIN,CM）的能力，定義為共）的能力，定義為共模增益模增益GCM除以差分增益除以差分增益GD。VIN,OS可以直接測量，也可以間接測

31、量，如下例：2.5 電源抑制比與共模抑制比電源抑制比與共模抑制比例例:如圖所式運算放大器的一個簡單如圖所式運算放大器的一個簡單CMRR測量設(shè)置測量設(shè)置，測試電路基本上是一個由兩輸入相連的差分放大，測試電路基本上是一個由兩輸入相連的差分放大器結(jié)構(gòu)。器結(jié)構(gòu)。VMID設(shè)定為設(shè)定為1.5V，采用，采用SRC1施加共模輸入施加共模輸入電壓為電壓為2.5V，在運算放大器輸出端測量的輸出電壓，在運算放大器輸出端測量的輸出電壓為為1.501V。然后將。然后將SRC1變?yōu)樽優(yōu)?.5V，放大器輸出電壓，放大器輸出電壓為為1.498V。求運算放大器的。求運算放大器的CMRR是多少？是多少？2.5 電源抑制比與共模抑

32、制比電源抑制比與共模抑制比解：由于在電路輸出端進行測量，根據(jù)這些測量結(jié)果推算出運解：由于在電路輸出端進行測量，根據(jù)這些測量結(jié)果推算出運算放大器的算放大器的，首先求出運算放大器的輸入偏移電壓，首先求出運算放大器的輸入偏移電壓V VOSOS所有的電阻相等并完全匹配，所有的電阻相等并完全匹配，因此因此根據(jù)測量值得出根據(jù)共模抑制比計算公式：根據(jù)共模抑制比計算公式：采用這種方法測量運算放大器的采用這種方法測量運算放大器的CMRRCMRR存在一個問題：電阻必須存在一個問題：電阻必須已知且精確的匹配。已知且精確的匹配。CMRRCMRR值為值為-100dB-100dB將要求電阻匹配到將要求電阻匹配到0.000

33、1%0.0001%，在實踐中是不現(xiàn)實的。，在實踐中是不現(xiàn)實的。2.5 電源抑制比與共模抑制比電源抑制比與共模抑制比例例:如圖所示的如圖所示的穩(wěn)穩(wěn)零零放大器放大器，R1=100,R2=100K,R3=100K,VMID設(shè)為兩個電源電壓的中點設(shè)為兩個電源電壓的中點將將SRC1設(shè)設(shè)定為定為+2.5V，SRC1和穩(wěn)零放大器輸出之間測量的差和穩(wěn)零放大器輸出之間測量的差分電壓為分電壓為10mV。然后將。然后將SRC1設(shè)定為設(shè)定為0.5V，測量的，測量的差分電壓變?yōu)椴罘蛛妷鹤優(yōu)?12mV。計算運算放大器的。計算運算放大器的CMRR2.5 電源抑制比與共模抑制比電源抑制比與共模抑制比2.5 電源抑制比與共模抑

34、制比電源抑制比與共模抑制比差分增益級的差分增益級的CMRR：運算放大器常常作為集成電路運算放大器常常作為集成電路中大規(guī)模電路的一部分，如差分輸入放大器。此時，中大規(guī)模電路的一部分，如差分輸入放大器。此時，運算放大器的運算放大器的CMRR沒有整個電路的沒有整個電路的CMRR重要。重要。如圖如圖3.21中的電路，即使放大器的中的電路，即使放大器的CMRR為為-100dB,如果電阻匹配不好，其如果電阻匹配不好，其CMRR也會非常差。差分輸入也會非常差。差分輸入放大器的放大器的CMRR不僅受到放大器影響，還會受到芯片不僅受到放大器影響，還會受到芯片內(nèi)部電阻失配的影響。內(nèi)部電阻失配的影響。2.5 電源抑

35、制比與共模抑制比電源抑制比與共模抑制比例例:圖圖3.24所示測量增益為所示測量增益為10的差分放大器的的差分放大器的CMRR測試電路測試電路。假設(shè)電阻沒有進行匹配，兩個輸入連接到共模電壓源。假設(shè)電阻沒有進行匹配，兩個輸入連接到共模電壓源SRC1，其輸出設(shè)定為，其輸出設(shè)定為2.5V，在，在DUT輸出端測量電壓為輸出端測量電壓為1.501V。然。然后將后將SRC1設(shè)定為設(shè)定為0.5V，第二次測量的，第二次測量的DUT輸出電壓為輸出電壓為1.498V，采用，采用3.4.6節(jié)描述的方法測量節(jié)描述的方法測量DUT電路的差分增益，電路的差分增益，求得增益為求得增益為10.2V/V。計算。計算CMRR。2.

36、5 電源抑制比與共模抑制比電源抑制比與共模抑制比解：由于計算的共模增益為：差分增益GD為10.2V/V共模抑制比為：2.5 電源抑制比與共模抑制比電源抑制比與共模抑制比作業(yè)練習(xí)：作業(yè)練習(xí)：3.21，3.222.6 比較器比較器DC測試與數(shù)字電路測試與數(shù)字電路DC測試測試（1）比較器的輸入偏移電壓）比較器的輸入偏移電壓 使得比較器輸出邏輯狀態(tài)改變的差分輸入電壓。使得比較器輸出邏輯狀態(tài)改變的差分輸入電壓。 可以采用差分輸入電壓按線性斜率從一個電壓到可以采用差分輸入電壓按線性斜率從一個電壓到另一個電壓變化，尋找比較器輸出狀態(tài)改變的電壓點另一個電壓變化，尋找比較器輸出狀態(tài)改變的電壓點。這個轉(zhuǎn)換點也取決

37、于共模輸入電壓。這個轉(zhuǎn)換點也取決于共模輸入電壓。 輸入偏移電壓通常在器件測試方案中的最壞條件下輸入偏移電壓通常在器件測試方案中的最壞條件下測試測試2.6 比較器比較器DC測試與數(shù)字電路測試與數(shù)字電路DC測試測試（2）比較器的閾值電壓）比較器的閾值電壓有時，一個固定的參考電壓加到比較器的一個輸入端，形成有時，一個固定的參考電壓加到比較器的一個輸入端，形成一個限幅電路。輸入偏移電壓稱為閾值電壓（門限）。一個限幅電路。輸入偏移電壓稱為閾值電壓（門限）。 假設(shè)期望的閾值電壓位于假設(shè)期望的閾值電壓位于1.45V1.45V1.55V1.55V 之間，之間，SRC1SRC1輸入輸入電壓從電壓從1.45V1.

38、45V變化到變化到1.55V1.55V。當(dāng)輸入等于閾值電壓時，輸出狀態(tài)。當(dāng)輸入等于閾值電壓時，輸出狀態(tài)發(fā)生改變。發(fā)生改變。2.6 比較器比較器DC測試與數(shù)字電路測試與數(shù)字電路DC測試測試（3）比較器的遲滯線性）比較器的遲滯線性上升輸入測試條件與下降輸入測試條件上升輸入測試條件與下降輸入測試條件下，下，閾值電壓之差閾值電壓之差例例: :如圖所示的比較器連接到兩個電源電壓如圖所示的比較器連接到兩個電源電壓SRC1SRC1和和SRC2SRC2。SRC2SRC2設(shè)定設(shè)定為為1.5V1.5V，SRC1SRC1從從1.45V1.45V以以1mV1mV的步進上升到的步進上升到1.55V1.55V。當(dāng)輸出邏輯

39、從。當(dāng)輸出邏輯從LOLO變?yōu)樽優(yōu)镠IHI時，測量差分輸入電壓，輸入偏移電壓為時，測量差分輸入電壓，輸入偏移電壓為5mV5mV。然后，輸入。然后，輸入從從1.55V1.55V下降到下降到1.45V1.45V，輸入偏移電壓為，輸入偏移電壓為-3mV-3mV。該比較器的遲滯是。該比較器的遲滯是多少？多少？值得注意的是值得注意的是:輸入偏移電輸入偏移電壓和遲滯可能隨著不同的壓和遲滯可能隨著不同的共模輸入電壓而變化，在共模輸入電壓而變化，在特征化測試過程中，應(yīng)該特征化測試過程中，應(yīng)該確定最壞測試條件確定最壞測試條件2.6 比較器比較器DC測試與數(shù)字電路測試與數(shù)字電路DC測試測試（4）數(shù)字電路）數(shù)字電路D

40、C測試：測試：IIH/IIL 3.1節(jié)（書節(jié)（書3.2.2）中已討論過輸入漏電流，可設(shè)置）中已討論過輸入漏電流，可設(shè)置為高阻模式的數(shù)字輸出也有輸入漏電流。為高阻模式的數(shù)字輸出也有輸入漏電流。（5）數(shù)字電路數(shù)字電路DC測試：測試：VIH/VIL 數(shù)字輸入高壓（數(shù)字輸入高壓（VIH）和數(shù)字輸入低壓和數(shù)字輸入低壓（VIL）是數(shù)）是數(shù)字輸入的閾值（門限）電壓?？刹捎枚址ㄋ阉鳎ㄗ州斎氲拈撝担ㄩT限）電壓?？刹捎枚址ㄋ阉鳎╞inary search)或步踞搜索法或步踞搜索法(step search)尋找其值尋找其值。（6）數(shù)字電路數(shù)字電路DC測試：測試：VOH/VOL VOH是當(dāng)輸出為高時的最小電壓，是

41、當(dāng)輸出為高時的最小電壓，VOL是當(dāng)輸出為是當(dāng)輸出為低時的最大電壓。通?？梢圆捎渺o態(tài)或動態(tài)兩種方式低時的最大電壓。通?？梢圆捎渺o態(tài)或動態(tài)兩種方式測試。測試。2.6 比較器比較器DC測試與數(shù)字電路測試與數(shù)字電路DC測試測試（7）數(shù)字電路）數(shù)字電路DC測試：測試：IOH/IOL IOH是當(dāng)是當(dāng)DUT引腳輸出為高時的輸出電流，引腳輸出為高時的輸出電流，IOL是當(dāng)是當(dāng)DUT引腳輸出為低時的輸入電流。通常二極管橋電路引腳輸出為低時的輸入電流。通常二極管橋電路施加相應(yīng)的施加相應(yīng)的IOH/IOL。（8）數(shù)字電路數(shù)字電路DC測試：測試：IOSH/IOSL 數(shù)字輸出通常具有電流限制特性以實現(xiàn)輸出引腳數(shù)字輸出通常具

42、有電流限制特性以實現(xiàn)輸出引腳的短路保護。當(dāng)輸出引腳短接到地或電源時，保護電的短路保護。當(dāng)輸出引腳短接到地或電源時，保護電流會限制流入或流出引腳的電流。流會限制流入或流出引腳的電流。 IOSH是將輸出設(shè)置為高，短接到地，測量其電流。是將輸出設(shè)置為高，短接到地，測量其電流。 IOSL是是將輸出設(shè)置為低，短接到高電壓（通常為將輸出設(shè)置為低，短接到高電壓（通常為VDD，測量其電流。，測量其電流。2.6 比較器比較器DC測試與數(shù)字電路測試與數(shù)字電路DC測試測試2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)精確性：精確性：測量的平均值和一個已知的測量的平均值和一個已知的“真實值真實值”的標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)樣本之間的差。測試儀

43、器與絕對標(biāo)準(zhǔn)的抑制程度通準(zhǔn)樣本之間的差。測試儀器與絕對標(biāo)準(zhǔn)的抑制程度通常表示為讀數(shù)的百分比或測量范圍（滿量程）的百分常表示為讀數(shù)的百分比或測量范圍（滿量程）的百分比。比。準(zhǔn)確性：準(zhǔn)確性：采用相同的測量條件對同一采樣重復(fù)測量獲采用相同的測量條件對同一采樣重復(fù)測量獲得的測量系統(tǒng)的變化。得的測量系統(tǒng)的變化。隨機誤差隨機誤差：由于在測定過程中一系列有關(guān)因素微小的由于在測定過程中一系列有關(guān)因素微小的隨機波動而形成的具有相互抵償性的誤差。隨機波動而形成的具有相互抵償性的誤差。2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)精確性：精確性：測量的平均值和一個已知的測量的平均值和一個已知的“真實值真實值”的標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)樣本之

44、間的差。準(zhǔn)樣本之間的差。準(zhǔn)確性：準(zhǔn)確性：采用相同的測量條件對同一采樣重復(fù)測量獲采用相同的測量條件對同一采樣重復(fù)測量獲得的測量系統(tǒng)的變化。得的測量系統(tǒng)的變化。系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差：是從一個測量到另一個測量一致出現(xiàn)的誤是從一個測量到另一個測量一致出現(xiàn)的誤差差隨機誤差隨機誤差：由于在測定過程中一系列有關(guān)因素微小的由于在測定過程中一系列有關(guān)因素微小的隨機波動而形成的具有相互抵償性的誤差。隨機波動而形成的具有相互抵償性的誤差。設(shè)一個放大器輸出與理想值0V相比出現(xiàn)100mV的偏移量。采用數(shù)字萬用表重復(fù)測量獲得一系列測量結(jié)果：2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)分辨率（量化誤差）：分辨率（量化誤差）：量化誤差是

45、由量化誤差是由ADC產(chǎn)生的從一產(chǎn)生的從一個無限可變化（連續(xù)）輸入電壓（或電流）轉(zhuǎn)換成一個無限可變化（連續(xù)）輸入電壓（或電流）轉(zhuǎn)換成一個可能數(shù)字（離散）輸出的有限集。個可能數(shù)字（離散）輸出的有限集。2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)可重復(fù)性：可重復(fù)性：用來調(diào)試混合模擬測試程序的大部分時間用來調(diào)試混合模擬測試程序的大部分時間可能花費在捕捉差的可重復(fù)性的各種來源?？赡芑ㄙM在捕捉差的可重復(fù)性的各種來源。穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：測量儀器的性能隨著時間、溫度和濕度的變測量儀器的性能隨著時間、溫度和濕度的變化而改變，即一系列測量隨著時間、溫度、濕度和其化而改變，即一系列測量隨著時間、溫度、濕度和其他所有隨時間變化

46、的因素而保持穩(wěn)定的能力，是對精他所有隨時間變化的因素而保持穩(wěn)定的能力，是對精確測量儀器的一個基本要求確測量儀器的一個基本要求相關(guān)性：相關(guān)性：相關(guān)性是采用不同硬件或軟件獲得相同測試相關(guān)性是采用不同硬件或軟件獲得相同測試的能力。相關(guān)性并不完美，根據(jù)經(jīng)驗公式，相關(guān)誤差的能力。相關(guān)性并不完美，根據(jù)經(jīng)驗公式，相關(guān)誤差小于最小測試下限和最大測試上限之間滿量程的小于最小測試下限和最大測試上限之間滿量程的 ?？稍偕a(chǎn)性：可再生產(chǎn)性：是在一個給定的是在一個給定的DUT上再任意時間采用上再任意時間采用設(shè)備和人員結(jié)合達到同樣測試結(jié)果的能力設(shè)備和人員結(jié)合達到同樣測試結(jié)果的能力2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn) 校準(zhǔn)

47、：校準(zhǔn)：每臺每臺ATE測試儀和臺式儀最終必須要和核心權(quán)威機構(gòu)測試儀和臺式儀最終必須要和核心權(quán)威機構(gòu)定制的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)定制的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)校準(zhǔn)分為硬件校準(zhǔn)和軟件校準(zhǔn)校準(zhǔn)分為硬件校準(zhǔn)和軟件校準(zhǔn):硬件校準(zhǔn)硬件校準(zhǔn)：是一個物理上是一個物理上“擰旋鈕擰旋鈕”的調(diào)整過程，這個過程使的調(diào)整過程，這個過程使得測試儀被調(diào)整到與校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)一致的水平。例如示波器得測試儀被調(diào)整到與校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)一致的水平。例如示波器探頭探頭經(jīng)經(jīng)常帶有一個常帶有一個可調(diào)電容可調(diào)電容，可以用來消除迅速上升的數(shù)字沿的過沖，可以用來消除迅速上升的數(shù)字沿的過沖。模擬儀表的調(diào)零旋鈕等。模擬儀表的調(diào)零旋鈕等。軟件校準(zhǔn)：軟件校準(zhǔn)：ATE測試儀可在不用調(diào)整任何物理旋鈕

48、的情況下糾測試儀可在不用調(diào)整任何物理旋鈕的情況下糾正硬件誤差，軟件校準(zhǔn)的基本思想是使儀器的理想操作從它的正硬件誤差，軟件校準(zhǔn)的基本思想是使儀器的理想操作從它的非理想狀態(tài)中分離處理，在非理想行為非理想狀態(tài)中分離處理，在非理想行為“糾正之后糾正之后”，采用軟，采用軟件中寫的數(shù)學(xué)程序，可構(gòu)造儀器的非理想操作模型。件中寫的數(shù)學(xué)程序，可構(gòu)造儀器的非理想操作模型。2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)：軟件校準(zhǔn)：（a）采用一個理想伏特計和級聯(lián)中的非理想元）采用一個理想伏特計和級聯(lián)中的非理想元模型化伏特計；模型化伏特計；（b）采用軟件程序校準(zhǔn)非理想效應(yīng)）采用軟件程序校準(zhǔn)非理想效應(yīng)2.7 測量精度與校準(zhǔn)

49、測量精度與校準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)：軟件校準(zhǔn)：（a）中“實際”的伏特計可模型化為兩部分級聯(lián)：（1）一個理想的伏特計，（2）一個連接它的輸入端電壓與理想伏特計測量電壓 電壓的黑盒子f(x)表示Vmeasured和VDUT 與 之間的函數(shù)關(guān)系，所以假設(shè)一個特殊行為模型，如給出一階模型： G和offset 分別表示伏特計的增益和偏移，軟件中寫的數(shù)學(xué)程序完成反函數(shù)運算操作：2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)：軟件校準(zhǔn)：用Vcalibrated代替 Vmeasured作為圖（b）伏特計兩端真實電壓的估計，如果精確知道f(x)，那么充分描述這個模型特性的參考電壓個數(shù)取決于這個模型的參數(shù)。對于一階模型，有兩個

50、參數(shù)G和offset，需要兩個參考電壓。伏特計中包含了一對校準(zhǔn)繼電器，把輸入連接到兩個獨立的參考電平Vref1和Vref2 ，在系統(tǒng)校準(zhǔn)過程中，測試儀關(guān)閉一個繼電器并連接伏特計到Vref1上，測量這個電壓記作 Vmeasured1，隨后，第二個參考電壓 Vref2重復(fù)以上過程并記錄讀數(shù) Vmeasured2。2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)：軟件校準(zhǔn)：基于伏特計假設(shè)的線性模型，可寫出兩個未知方程:求出兩個模型參數(shù)為：模型參數(shù)G和offset被看做校準(zhǔn)因數(shù)，簡稱cal因數(shù)。當(dāng)進行DC測量時，可以通過下面存儲的校準(zhǔn)因素來糾正：2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)聚焦校準(zhǔn)：聚焦校準(zhǔn)：聚焦

51、校準(zhǔn)就是測試程序在最開始制定的測聚焦校準(zhǔn)就是測試程序在最開始制定的測試方法，該過程在系統(tǒng)自動校準(zhǔn)之后，試方法，該過程在系統(tǒng)自動校準(zhǔn)之后，DUT測試完成測試完成之前執(zhí)行。之前執(zhí)行。采取聚焦校準(zhǔn)的原因：采取聚焦校準(zhǔn)的原因： 聚焦校準(zhǔn)就是把精確的標(biāo)準(zhǔn)從一個聚焦校準(zhǔn)就是把精確的標(biāo)準(zhǔn)從一個ATE工具（如高工具（如高精度伏特計）傳送到另一個精度稍低的工具上。精度伏特計）傳送到另一個精度稍低的工具上。 再者聚焦校準(zhǔn)也可以用于把再者聚焦校準(zhǔn)也可以用于把ATE的精確標(biāo)準(zhǔn)傳送到的精確標(biāo)準(zhǔn)傳送到未校準(zhǔn)的電路上，如未校準(zhǔn)的電路上，如DIB緩沖放大器或偏上測試電緩沖放大器或偏上測試電路。路。 最后聚焦校準(zhǔn)還可以用來存儲

52、那些需要至少測量最后聚焦校準(zhǔn)還可以用來存儲那些需要至少測量一次但是并不是每個一次但是并不是每個DUT都需要測量的值，通過都需要測量的值，通過對這種值的單次測量，然后在接下來的測試執(zhí)行對這種值的單次測量，然后在接下來的測試執(zhí)行過程中重復(fù)使用，可以充分減少測試時間。過程中重復(fù)使用，可以充分減少測試時間。測量AC增益的源端與測量端信號通道2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)聚焦校準(zhǔn)機制：聚焦校準(zhǔn)機制：聚焦校準(zhǔn)過程隨著測量類型（增益、偏置、時域等）聚焦校準(zhǔn)過程隨著測量類型（增益、偏置、時域等）的不同而不同，而校準(zhǔn)的基本概念在任何情況下都一的不同而不同，而校準(zhǔn)的基本概念在任何情況下都一樣，校準(zhǔn)的目的在于

53、測量源端和測量通道的非理想特樣，校準(zhǔn)的目的在于測量源端和測量通道的非理想特性，然后利用軟件調(diào)節(jié)器從測量結(jié)果中提取這些特性性，然后利用軟件調(diào)節(jié)器從測量結(jié)果中提取這些特性。2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)聚焦校準(zhǔn)機制：聚焦校準(zhǔn)機制：（a）級聯(lián)信號增益偏置特性；（b）級聯(lián)相位偏移特性；（c）級聯(lián)延遲特性2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)聚焦校準(zhǔn)機制：聚焦校準(zhǔn)機制：系統(tǒng)校準(zhǔn)和聚焦校準(zhǔn)框圖2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)直流偏置校準(zhǔn)：直流偏置校準(zhǔn)：測試工具或電路偏置的測量可以通過測試工具或電路偏置的測量可以通過將它的輸入設(shè)置在中間電平，然后通過觀察輸出相對將它的輸入設(shè)置在中間電平，然后通過觀察

54、輸出相對于理想情況的偏置。于理想情況的偏置。例：一個AWG需要在2.5V直流偏置的情況下產(chǎn)生一個單峰值為1.0V的正弦波。設(shè)置AWG偏置規(guī)格為10mV，但是對這次測量我們需要精度為1mV的輸入偏置。測試儀有一個高精度的DC伏特計，當(dāng)將其設(shè)置為5.0V范圍內(nèi)時，該伏特計會有100uV的誤差。試確定從AWG得到1mV直流偏置所需的校準(zhǔn)過程。2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)假設(shè)論輸出是否有真的有正弦波，AWG都有相同的偏置，利用這一假設(shè)，可以通過產(chǎn)生并裝載一個2.5V的短波樣品將AWG設(shè)置為2.5V的直流。calibrate_AWG_offset() /*Run this routine onl

55、y once, before testing DUTs*/int i;float waveform32;for(i=O;i32;i+)waveformi=2.5;configure_AWG_to_state_XYZ( );load_and_start_AWG- waveform(waveform,32);set meter input =AWG;OffsetCal =read_meter() - 2.5V; /* i.e. actual offset - ideal offset */在這個偽代碼例子中，全局變量OffsetCal是一個校準(zhǔn)因子，它所包含的內(nèi)容在兩次程序的執(zhí)行期間是不變的。要從

56、AWG產(chǎn)生一個已校準(zhǔn)的波形，當(dāng)計算出實際要得到的DUT信號（由2.5V偏置的正弦波），從期望信號上減掉這一偏置2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)calculate_and_load_calibrated_waveform( )int i;float waveform256;for(i=O;i256;i+)waveformi=(2.5V-OffsetCal) + sin(2.0*PI*i/256);configure_AWG_to_state_XYZ( );load_a nd_start_AWG_waveform (waveform ,256);/* . Now measure OUT res

57、ponse */波形結(jié)果應(yīng)該有一個非常接近2.5V的偏置。當(dāng)然，校準(zhǔn)的精度在于我們實際DUT測量計劃用到校準(zhǔn)測量時把AWG設(shè)置到嚴格相同條件下一般在測量DC偏置的時候，ATE測試儀上的DC伏特計精度要比AWG或數(shù)字化儀的精度高。AWG和數(shù)字化儀可能在不同的采樣頻率、濾波器設(shè)置等情況下產(chǎn)生不同的DC偏置，通過使用DC伏特計來測量特定條件下的AWG性能，而無需針對每種可能的設(shè)置而校準(zhǔn)AWG情況下把儀表的精度傳輸?shù)紸WG上。2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)直流增益和偏置校準(zhǔn)：直流增益和偏置校準(zhǔn)：假設(shè)電路的輸入輸出DC特性由一階線性方程描述：通過采用兩個DC輸入電壓（VIN1和VIN2）并測量相應(yīng)

58、的輸出電壓（VOUT1和VOUT2）來推導(dǎo)兩個未知參數(shù)（G和offset），接下來通過下面公式計算增益和偏置了：或2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)直流增益和偏置校準(zhǔn)：直流增益和偏置校準(zhǔn)：假設(shè)電路的輸入輸出DC特性由一階線性方程描述：通過采用兩個DC輸入電壓（VIN1和VIN2）并測量相應(yīng)的輸出電壓（VOUT1和VOUT2）來推導(dǎo)兩個未知參數(shù)（G和offset），接下來通過下面公式計算增益和偏置了：或輸入輸出變量的性質(zhì)并不需要只用伏特來表示，可以用更適當(dāng)?shù)腖SB來表示。2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)直流增益和偏置校準(zhǔn)：直流增益和偏置校準(zhǔn)：例如一個DIB電路可能是輸出用LSB而不是用伏特

59、表示的ADC，因此它的增益就用每伏特的位數(shù)來表示，偏置就用位數(shù)表示。那么DIB電路或測量工具的增益和偏置誤差就可以用反函數(shù)方程來修正：我們很少準(zhǔn)確地知道某個電路的輸入和輸出信號的功能，因此對誤差的修正實際上只是對正確值的一個估計，為此我們引入一個叫做校準(zhǔn)信號的新變量VCALBRATEDVIN，并記為：增益和偏置就會被作為我校準(zhǔn)因子存儲為全局變量以備后面使用該方程。2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)級聯(lián)直流偏置和增益校準(zhǔn)：級聯(lián)直流偏置和增益校準(zhǔn)：一系列被單獨校準(zhǔn)的電路一系列被單獨校準(zhǔn)的電路或儀器也可以通過綜合被單獨校準(zhǔn)的因素而被共同?；騼x器也可以通過綜合被單獨校準(zhǔn)的因素而被共同校準(zhǔn)準(zhǔn)例如一個電

60、壓緩沖器的輸入輸出行為可被模擬為數(shù)字化儀也可以用一階線性方程模擬現(xiàn)在，如果兩個級聯(lián)，VIN-DIG=VBUF ，綜合表現(xiàn)為:2.7 測量精度與校準(zhǔn)測量精度與校準(zhǔn)級聯(lián)直流偏置和增益校準(zhǔn)：級聯(lián)直流偏置和增益校準(zhǔn)：因此，我們可認為這個綜合電路有GDIGGBUF的增益和GDIGoffsetBUF+offsetDIG的偏置，校準(zhǔn)方程為：可以很簡單的講這種方法拓展到更多級聯(lián)的情況。例如，包括3層的級聯(lián)電路，三個輸入輸出增益分別為G1、G2、G3，偏置分別為O1、O2、O3，總的增益偏置為：作業(yè)作業(yè)3.1. The output of a 10-V voltage regulator varies from

61、 9.95 V under no-load condition to 9.34V under a 10-mA maximum rated load current. What is its load regulation?3.2. The output of a 5-V voltage regulator varies from 4.86 to 4.32 V when the input voltage is changed from 14 to 6 V under a maximum load condition of 10 mA. What is its line regulation?3

62、.5. A voltage of 1.2 V is dropped across an input pin when a 100-A current is forced into the pin. Subsequently, a 1.254-V level occurs when the current is increased to 200 A. What is the input resistance?3.7. Voltages of 1.2 and 3.3 V appear at the output of an amplfi er when currents of 10 and +10

63、mA, respectively, are forced into its output. What is the output resistance?3.11. A voltmeter with an input impedance of 500 k is used to measure the DC output of an amplifi er with an output impedance of 500 k. What is the expected relative error made by this measurement?3.12. A differential amplif

64、i er has outputs of 2.4 V (OUTP) and 2.7 V (OUTN) with its input set to a VMID reference level of 2.5 V. What are the single-ended and differential offsets? The common-mode offset? (All offsets are to be measured with respect to VMID.)作業(yè)作業(yè)3.17. For the nulling amplifi er setup shown in Figure 3.19 w

65、ith R1 = 100 , R2 = 200 k, and R3 = 50 k, an SRC1 input swing of 1 V results in a 130-mV swing at the output of the nulling amplifier. What is the open-loop gain of the DUT amplifi er in V/V? What is the gain in decibels?3.20. The input of a 10 amplifi er is connected to a voltage source forcing 1.7

66、5 V. The power supply is set to 4.9 V and a voltage of 1.700 V is measured at the output of the amplifi er. The power supply voltage is then changed to 5.1 V and the output measurement changes to 1.708 V. What is the PSS? What is the PSRR if the measured gain is 9.8 V/V?3.22. An amplifi er has an expected CMRR of 85 dB. For a 1-V change in the input commonmode level, what is the expected change in the input offset voltage of this amplifier?溫馨提示：本PPT課件下載后，即可編輯修改，也可直接使用。（希望本課件對您有所幫助）