[發(fā)明專利]一種基于FPGA的高精度DAC測試系統(tǒng)

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• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112769434A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康明超;孔祥藝;丁寧;程緒林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 無錫派爾特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發(fā)明公開一種基于FPGA的高精度DAC測試系統(tǒng)，屬于半導(dǎo)體芯片測試領(lǐng)域。基于FPGA的高精度DAC測試系統(tǒng)，包括FPGA開發(fā)板、電源、DAC測試板、頻譜分析儀、示波器和數(shù)字萬用表；所述電源與所述FPGA開發(fā)板和所述DAC測試板連接，向其提供穩(wěn)定電壓；所述FPGA開發(fā)板向所述DAC測試板發(fā)送并行的數(shù)字信號和時(shí)鐘信號，所述DAC測試板將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬量輸出；所述DAC測試板分別與所述頻譜分析儀、所述示波器和所述數(shù)字萬用表連接，用于分析輸出的模擬量。本發(fā)明采用FPGA的設(shè)計(jì)技術(shù)，能夠完成數(shù)模轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)參數(shù)測試和動態(tài)參數(shù)測試，提高數(shù)模轉(zhuǎn)換器測試效率的同時(shí)、可根據(jù)實(shí)際測試需求擴(kuò)展測試功能，并具有較低的測試成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于FPGA的高精度DAC測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近些年來，隨著集成電路的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。與模擬信號處相比，數(shù)字信號處理有很多優(yōu)點(diǎn)，例如數(shù)字系統(tǒng)的性能和電壓、工藝、溫度等的變化不太敏感；數(shù)字電路易于進(jìn)行自動化設(shè)計(jì)，使復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為可能；數(shù)字系統(tǒng)有很好的可編程性，因此系統(tǒng)的功能可以靈活多樣；數(shù)字信號易于存儲以及傳輸；另外，隨著CMOS制造工藝的發(fā)展，數(shù)字電路的速度將變得更快，功耗也會更低。但是，幾乎所有來自自然界中的物理信號都是模擬信號，例如溫度、語音、圖像等等。計(jì)算機(jī)中數(shù)字信號和自然界的模擬信號通過ADC和DAC相互轉(zhuǎn)換，在一個典型的信號處理系統(tǒng)中，數(shù)字信號處理部分往往處于系統(tǒng)的核心，完成大部分的信號計(jì)算處理。而模擬部分則處于系統(tǒng)的外圍，ADC和DAC則是模擬信號和數(shù)字信號之間，起著關(guān)鍵的橋梁作用。集成電路的飛速發(fā)展，DAC也得到廣泛的應(yīng)用，尤其是高速、高精度DAC在電子產(chǎn)品中更是得到廣泛的需求。同時(shí)，對DAC技術(shù)的測試進(jìn)度、測試方法、測試條件等都提出了更嚴(yán)格的要求。

大規(guī)模的半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)中，芯片測試普遍采用自動測試設(shè)備（ATE），ATE是一套由計(jì)算機(jī)控制的高性能測試裝置，對于DAC，主要是使用ATE的數(shù)字波形發(fā)生器提供輸入信號，用內(nèi)置ADC采集被測DAC的模擬輸出并作計(jì)算和評價(jià)。然而，由于系統(tǒng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，使得高精度ATE的造價(jià)相當(dāng)高昂，而且隨著半導(dǎo)體工藝和設(shè)計(jì)水平的提高，芯片性能也不斷提升，用于測試這些芯片的ATE也要更高的精度才能滿足測試需要，這將進(jìn)一步增加芯片成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于FPGA的高精度DAC測試系統(tǒng)，具有能夠完成數(shù)模轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)測試，提高數(shù)模轉(zhuǎn)器測試效率的同時(shí)，可根據(jù)測試需求擴(kuò)展功能，并很大程度上降低測試成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于FPGA的高精度DAC測試系統(tǒng)，包括FPGA開發(fā)板、電源、DAC測試板、頻譜分析儀、示波器和數(shù)字萬用表；

所述電源與所述FPGA開發(fā)板和所述DAC測試板連接，向其提供穩(wěn)定電壓；所述FPGA開發(fā)板向所述DAC測試板發(fā)送并行的數(shù)字信號和時(shí)鐘信號，所述DAC測試板將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬量輸出；

所述DAC測試板分別與所述頻譜分析儀、所述示波器和所述數(shù)字萬用表連接，用于分析輸出的模擬量。

可選的，所述FPGA開發(fā)板包括主控制器模塊FPGA芯片、穩(wěn)壓電源模塊、RAM存儲器模塊、FLASH存儲器模塊、有源晶振模塊和JTAG接口模塊；

所述穩(wěn)壓電源模塊分別與主控制器模塊FPGA芯片、RAM存儲器模塊、FLASH存儲器模塊、有源晶振模塊和JTAG接口模塊相連；

所述主控制器模塊FPGA芯片分別與RAM存儲器模塊、FLASH存儲器模塊、有源晶振模塊和JTAG接口模塊相連。

可選的，所述主控制器模塊FPGA芯片包括數(shù)字信號發(fā)生器、嵌入式存儲器和高速I/O端口；其中，

所述信號發(fā)生器包括依次相連的頻率寄存器、相位寄存器、正弦ROM查找表和D/A轉(zhuǎn)換器。

可選的，所述有源晶振模塊為50MHz高精度有源晶振模塊。