集成电路测试技术与实践 课件 4集成电路测试运算放大器参数测试

运算放大器参数测试实验目录理解运算放大器测试参数及测试方法01运算放大器手动测试实践运算放大器自动化测试实践实践项目概述0203041.运算放大器测试背景运算放大器是电子电路中的关键元件，广泛用于信号放大、滤波、积分、微分等应用。运算放大器的测试包括能够保证其性能符合设计要求。

主要测试有性能测试，噪声和失真测试，直流特性测试，电源特性测试，瞬态响应测试等，通过这些测试可以全面评估运算放大器的性能，确保其在各种应用中的可靠性和稳定性。

实践项目概述>参数测试>手动测试>自动测试2.实践教学目标实践项目概述>参数测试>手动测试>自动测试3.实践项目设计及测试对象实践项目概述>参数测试>手动测试>自动测试任务名称测试设备测试对象测试软件任务1：理解运算放大器测试参数及测试方法IECUBE-3839集成电路参数测试软件IECUBE-3839集成电路测试实验平台MC33178运算放大器任务2：运算放大器手动测试实践IECUBE-3839测试仪器软面板IECUBE-3839集成电路测试实验平台基于面包板搭建的运算放大器测试电路任务3：运算放大器自动化测试实践LabVIEW软件开发环境IECUBE-3839集成电路测试实验平台运算放大器DUT测试板卡实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

测试激励：测试激励信号指的是输入信号，根据不同的测试条件选取不同的测试激励信号。被测对象：被测对象是指运算放大器芯片，实际中为了运算放大器芯片能够正常工作需要增加辅助电路，比如电源电路。测试响应：测试响应部分包括输出信号的测试设备，测试结果分析软件等。典型运算放大器测试系统框架1.测试系统2.测试参数实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试（2）测试方法测量输入漏电流和失调电压的原理图如下图所示。实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试（3）测试步骤步骤1：IECUBE-3839集成电路测试实验平台通过HDMI线缆连接至显示屏。步骤2：母板2×25Pin双排线插座上放入运算放大器系列芯片DUT测试板卡并打开测试平台电源。实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

步骤3：打开IECUBE-3839集成电路参数测试测试软件，点击运放参数测试，选择lin&Voffset，运放参数测试选择面板如左图所示。运算放大器测试参数选择实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

步骤4：机台选择当前连接设备；电源+25V通道，电压设置为10V，电源-25V通道，电压设置为-10V，电流限制设置为0.05A；万用表测试模式选择DCVolts，测量范围设置为10V。详细设置如左图所示。仪器面板设置实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

步骤5：点击开关按钮，使S1和S2处于闭合状态，点击START按钮，点击保存数据按钮测量结果为OUT2处的电压V0。步骤6：点击开关按钮，使S1处于打开状态，S2处于闭合状态，点击START按钮，点击保存数据按钮测量结果为OUT2处的电压V1。步骤7：点击开关按钮，使S1处于闭合状态，S2处于打开状态，点击START按钮，点击保存数据按钮测量结果为OUT2处的电压V2。测量结果如左图所示。测试结果步骤8：计算输入漏电流和失调电压，最终计算得出输入偏置电流和输入失调电流。

说明：其余参数测试实验请参考实验指导书。实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试1.测试电路设计

本实践项目中被测运放型号为MC33178，辅助运放型号为MC33272，两个运放的引脚功能相同。根据运算放大器测试系统框架设计运放CMRR测试电路如下图所示。

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试CMRR测试电路原理图2.测试仪器选择（1）函数发生器：用于产生方波信号。（2）万用表：用于测量输出信号的电压值。（3）示波器：观察输出信号的动态变化。（4）电源：为运算放大器提供稳定的电源，根据运算放大器的工作电压要求，选择合适的电源电压。

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

根据测试电路设计原理图，在面包板上搭建电路，电路效果图如左图所示。3.测试电路搭建测试电路搭建实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

步骤1：打开设备电源开关，如左图所示。4.测试步骤实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

步骤2：被测运放的电源由PowerSupply的±25V提供，辅助运放的电源由IECUBE-3839顶部的±12V直流电源输出提供，电路输出由数字万用表测量。连接示意图如左图所示。实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

步骤3：电路连接后将数字万用表档位打至直流电压，然后再使用IECUBE-3839软面板对待测芯片进行供电，设置如左图所示。步骤4：PowerSupply+25V提供被测运放正电源电压+V，PowerSupply-25V提供被测运放负电源电压-V，分别对+V和-V施加+9.5V和-9.5V电压，测量输出OUT2的电压V1。步骤5：分别对+V和-V施加+10.5V和-8.5V电压，并在OUT2输出处测量电压V2。

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试1.测试方案制定

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试测试方案制定流程（1）

确定测试目标与指标

列出需要重点测试的性能指标，主要包括以下内容：运算放大器直流参数，输入漏电流、失调电压、增益、CMRR和PSRR。运算放大器交流参数，SR、幅频特性。

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试（2）

明确芯片功能与特性

分析技术规格，阅读运算放大器芯片MC33178的技术规格书，了解其电压工作范围、SR、CMRR、PSRR等关键参数，这些参数将直接影响测试方案的设计，主要参数如下表所示。

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试工作电压±2-±18VSR2V/usCMRR80-110dBPSRR80-110dB（3）

明确测试方法及设计测试用例

根据芯片类型和功能，确定合适的测试方法，而基于测试方法，可以设计测试用例，包括输入、输出及测试步骤等。（4）

硬件环境搭建

根据测试系统框架及测试硬件平台，搭建自动化测试系统。详细内容见测试接口板设计。

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试（5）

软件环境搭建

开发或选择合适的测试软件工具，如自动化测试脚本编写工具、测试数据生成软件、测试结果分析软件等，本实践任务中选择LabVIEW作为自动化测试软件开发工具。详细内容见测试程序开发。（6）

测试执行

根据测试用例，启用自动化测试程序，依次执行，测试过程中，实时监控测试设备的运行状态、芯片的工作状态以及测试软件的执行情况。详见自动化测试实施与数据分析。

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试（7）

测试结果分析

对测试数据进行深入分析，将实际测试结果与预期结果进行比对。计算各种测试指标的实际值，并与测试目标中设定的指标进行对比评估。详见自动化测试实施与数据分析。

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

测试接口板是为运算放大器自动化测试提供一个稳定、可靠且高效的连接平台，实现测试系统与运算放大器之间的信号传输、电源分配以及必要的控制功能，确保能够准确地对运算放大器的各项性能指标进行测试。参考运算放大器参数测试系统框架，将运算放大器芯片、辅助电路、电源接口、测试激励接口、测试响应接口按照电路规则制成统一接口的板卡就是测试接口板。运算放大器测试接口板示意图如左图所示。2.测试接口板设计测试接口板示意图实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

IECUBE-3839集成电路测试实验平台使用的接口为双排线插座，根据手动测试电路，设计测试接口板如左图所示。测试接口板实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

需要通过开关切换不同测试项，同时也需要在同一个测试项内切换测试点；开关切换使用了数字IO，但数字IO的后两个通道已经被用于切换PCI插槽的选择，每个参数对应的数字IO如左表所示。每个参数对应的数字IO测试参数数字I/O口（DIO0-3）InputLeakageCurrent&OffsetVoltage1、11102、01103、0101Gain1、11012、1111CMRR&PSRR1110SlewRate&BW1100实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

运算放大器自动化测试方案中测试程序的开发流程如左图所示。3.测试程序开发OP-AMP芯片测试程序框架实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

基于OP-AMP芯片通用测试程序架构图，我们使用LabVIEW构建了一个OP-AMP芯片参数自动化测试的代码框架，其中包含了完整的OP-AMP芯片参数测试流程，程序中空缺了几个关键的部分，这些部分在代码中通过绿色高亮的注释进行了标注。测试程序前面板和程序框图如左图所示。测试程序框图测试程序前面板测试系统为了实现高效、灵活且模块化的测试流程使用了LabVIEW状态机的编程方式，这种编程方式能够顺序且有序地执行每个测试任务，并提供可扩展的架构来管理复杂的测试操作。状态机架构通常通过while循环和状态机结构来控制程序的执行流程。每个“状态”代表程序的一个特定行为或操作，状态之间通过条件判断来转换，常见的结构是使用“枚举类型”来定义不同的状态，并通过一个Case结构根据当前的状态执行相应的代码。

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试枚举选项实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

为了使该程序能够完成完整的OP-AMP芯片参数自动化测试，需要根据以下的子任务要求完善这五个部分的程序。子任务1：在测试程序的主界面中，需要正确选择机台，完成设备通信，并根据任务一和任务二学习到的内容补充每一个参数里的仪器激励，以确保测试过程顺利进行。实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

子任务2：选择合适的通道并配置每个参数的DIO通道。打开测试程序的程序框图，配置每个参数的DIO通道，子任务点如左图所示。实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

子任务3：完成所有测试项中的算法实现、测试结果显示等内容，子任务点如左图所示。实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

实践项目概述

>参数测试>手动测试>自动测试

子任务5：使用LabVIEW状态机结构实现自动测试程序