數字測試儀下的參數測試單元的設計

隨著電子技術的迅速發展，數字集成電路得到了廣泛的應用，數字芯片已經滲透到各個生產、生活的領域。與之相對應的，各個領域對數字芯片的性能、穩定性、可靠性也有了更高的要求。數字測試儀作為測試芯片性能最主要的技術正是在這樣的環境下迅速發展起來。

整個數字測試儀通常包含了五大部件：電源模塊、通信模塊、參數測量單元、數字測量單元和主控制模塊。其中，參數測量單元和數字測量單元是整個數字測量儀的核心部件，參數測量單元直接決定著整個系統測試儀的模擬參數測量精度和應用范圍。因此，設計出具備高精度、高速度的參數測量單元的數字測試儀具有很高挑戰性。

本文提出了一種高速度高精度的參數測量單元。該單元應用于數字測試儀,具備16通道選通測試能力和可編程指令集，同時自帶的PID循環驗證和Kelvin四線連接技術可以有效提高整個模擬參數測量精度，使測量儀在低于50Ω的負載情況下仍能維持不超過千分之一的測試誤差。

數字測試儀框架
數字測試儀框架如圖1所示，采用Cyclone系列的FPGA作為主控制芯片。該芯片能夠有效控制各種高速并行D/A、A/D進行測試；同時對大量的通道選通繼電器、存儲器陣列、數字信號采集芯片等進行準確控制。由圖1可以看出，測試儀的模塊很多，但需要指出的是模擬參數單元占到了整個面積和成本的三分之一以上，這也顯示了參數測量單元的重要性。

圖1 數字測試儀架構圖

參數測試單元硬件設計
1 測試單元整體架構
參數測試單元如圖2所示，總共包括了三大部分，第一部分參數測試通道主要由各種功能的通道組成，包含了16個參數測量通道用來測試芯片的16個引腳；以及多個輔助引腳，這些輔助引腳可以輔助Kelvin連接評估傳輸線阻抗和模擬總線交互功能。

圖2 參數測試單元架構

這些測試通道由測量單元的第二部分：繼電器陣列組控制。繼電器除了對測試通道進行開關控制外，還能夠控制該單元的功能操作和時序操作，對測試精度有很大的影響。同時,這些繼電器具備可編程功能,能夠根據用戶需求適時更改。提高了整個測試系統的靈活性，有助于系統以后的升級。