基于模拟IC自动测试仪的任意波形发生器设计与实现

摘要

模拟 IC自动测试仪实现对模拟 IC的功能参数和电气参数的测试。任意波形发生器是模拟 IC自动测试仪的一个功能模块,为待测 IC提供模拟测试激励。本课题的任务是设计一款有任意波形模式和高频正弦模式两种工作模式的任意波形发生器。任意波形模式可以输出任意波形,采样精度为16位,采样率最大300MSPS,输出信号频率最大1MHz。高频正弦模式只能输出正弦波,输出信号频率最大150MHz。两种模式输出信号峰峰值范围均为20mV~20V,可以实现±2.5V直流偏置,输出阻抗可以选择50Ω或75Ω,并且带有同步输出端口。
　　本文还设计并实现模拟IC自动测试仪的用户界面。用户界面的主要功能有:选择测试仪的资源;建立和编译待测模拟IC的测试程序;执行用户测试程序(.exe文件);对IC测试结果进行显示、处理和保存;实现PC机和探针台之间的通信。
　　任意波形发生器的设计理论依据是直接数字合成,选择Xilinx Spartan-6 LX100 FPGA作为系统控制器,采用模块化设计理念。整个设计包括波形产生、滤波、差分信号转单端信号、幅度调节、直流偏移、阻抗选择、同步输出、信号反馈调节共八个模块。任意波形模式的波形产生模块采用数模转换器和波形存储器来实现,高频正弦模式的波形产生模块采用一款专用DDS芯片。任意波形模式包括信号反馈调节电路,高频正弦模式不包括信号反馈回路。模拟IC自动测试仪操作界面的设计基于Visual Studio2008平台利用C＃来完成,同样采用模块化设计理念。
　　本课题最终完成了任意波形发生器的两种工作模式的硬件电路设计、调试,并完成了 FPGA逻辑控制部分的软件代码的编写,通过软硬件联合调试,任意波形发生器最终测试结果基本满足项目要求。界面设计工作,也完成了各个操作界面的绘制和调试,基本实现用户操作界面的功能。

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第一章 绪 论

1.1 集成电路自动测试系统发展及现状

1.2 任意波形发生器发展过程

1.3 本课题来源及意义

1.4 本课题研究内容及架构

第二章系统硬件架构设计

2.1 模拟IC自动测试仪系统硬件架构

2.2 任意波形发生器的理论分析

2.3 任意波形发生器硬件架构设计

2.4 本章总结

第三章AWG硬件设计实现

3.1 FPGA及其配置电路的设计

3.2 波形存储电路的设计

3.3 DAC产生波形电路

3.4 滤波电路

3.5 差分转单端模块

3.6 信号幅度调节模块

3.7 直流偏置模块

3.8输出阻抗选择模块

3.9信号调理模块

3.10 同步输出模块

3.11 直流参数模块

3.12 高频正弦模块

3.13 本章总结

第四章 系统软件设计

4.1 模拟IC测试机用户界面设计

4.2 FPGA逻辑控制设计

4.3 本章总结

第五章AWG硬件测试与验证

5.1 AWG硬件测试结果

5.2 AWG系统输出

5.3 本章总结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果