摘要:介绍了一种数字集成电路测试系统的工作原理、组成。提出了系统的软硬件设计方案。该系统基于自定义总线结构，可测试电平范围宽。
关键词:数字集成电路 测试功能 测试通道板 精密测量单元
随着数字集成电路的广泛应用，测试系统就显得越来越重要。在网络化集成电路可靠性试验及测试系统项目中，需要检验某些具有宽电平范围的军用数字集成电路芯片，而市场上常见的中小型测试系统可测电平范围达不到要求，而大型测试系统价格昂贵。本文介绍了为此项目研制的一种数字集成电路测试系统，可测电平范围达±32v，使用方便，且成本较低。
测试系统结构及工作原理
系统需要对集成电路进行功能测试和直流参数测试。功能测试通过向集成电路输入端施加设定的测试向量，检测并比较其输出的测试向量，从而验证器件的逻辑功能是否正常。直流参数测试是以电压或电流的形式验证集成电路的电气参数，要保证较高的测试精度。
为了使系统结构灵活，便于升级，采用了基于总线的模块化结构，其结构如图1所示。系统由通道板、数控电源板（dps板）、精密测量单元板（pmu板）、测试接口板、单片机系统板（cpu板）和总线板组成。各个板卡通过总线板进行数据连接和交换。dps板给测试系统提供电源、电压参考，给被测器件(dut)提供工作电压。测试接口板功能是给dut提供测试接口，给器件上电。
在功能测试过程中，计算机把预先生成的测试向量送到单片机系统，单片机控制通道板把信号电平转换为测试所需的电平，并把转换后的时序波形施加到待测器件（dut）的输入管脚上，然后检测dut的输出，把检测结果通过总线传到单片机进行判断处理。直流参数测试过程是向dut施加直流参数测试条件，通过pmu实现dut直流参数的精密测量。
通道板
通道板功能有两个，一是把测试码合成最终的测试信号施加到dut，另外的功能是对dut的返回信号进行分析比较，将比较结果通过总线返回到单片机系统。通道板的结构设计如图2所示。控制总线通过译码与逻辑控制单元设定并控制dut管脚的地址，管脚驱动与控制单元驱动并控制继电器阵列完成dut管脚数据的输入和输出功能。vih（vil）是由dps板设定产生的测试所需的高（低）驱动电平。总线发送由程序预先生成的测试向量，电平转换与驱动单元把测试向量转换为设定电平的测试时序波形，管脚驱动与控制单元控制继电器阵列把波形施加到dut的输入管脚。管脚电平比较单元检测输出管脚信号电平，与预期输出数据进行逻辑比较后把比较结果传回下位机。在直流参数测试过程中，继电器控制单元将测试接口板上的dut连接到pmu，利用pmu模块实现电压或电流的精密测量。在通道板的电平转换部分设计如图3所示。电路在稳定后，在无信号输入时，v1略高于v2，输出为vih；当ttl输入为低电平时，由于电容电压不能突变，使得v1低于v2，比较器翻转，输出为vil；当ttl输入为高电平时，同样，v1略高于v2，输出为vih。由于电容充放电，输出端电平不能长久保持在低电平，选取足够大的电容可满足本系统的测试需要。
精密测量单元
精密测量单元（pmu）是系统精密测量直流参数的基本单元。系统采用12位a/d和d/a转换器、分档以及开尔文接法等手段来实现高精度测量。pmu可实现加压测流(fvmi)和加流测压(fimv)两种工作方式。其中pmu中加压测流原理图如图3所示。vin作为输入，器件施加电压vp经测试接口板施加到dut，通过测试vout可得到到测试电流i。根据电路图可以计算出：这样，根据公式（1），通过控制vin就可以向被测器件施加设定的电压vp，根据公式（2）可通过测试vout来计算被测器件管脚上流过的电流i。
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