用于模拟集成电路测试的浮地恒流恒压源的研究

模拟集成电路测试论文 恒流恒压源论文
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模拟集成电路的测试是基于规范驱动的,通常选用直流电压和直流电流测试,测试的基本方法是加电压测电流(FVMI)和加电流测电压(FIMV)。因此,能够提供恒定电流和电压并自动完成电流、电压测试的硬件设备是模拟集成电路测试技术的关键,本论文就是研究用于模拟集成电路测试的恒流恒压源。文中,恒流恒压电路由集成运放实现,通过功率放大器提供负载需要的电压和电流,用测量放大器检测输出电流和电压信号,反馈回输入端,构成负反馈,从而稳定输出电压或电流。电流或电压的施加值由计算机程控,通过高精度D/A转换器输出;被测DUT的电流和电压的测量是通过高精度A/D转换器进行采样。整个硬件电路由可编程逻辑器件FPGA实现。本文设计的恒流恒压源能够提供两个独立的施加和测量通道,最大电压范围是±16v,最大电流范围是±400mA,具有4档程控电压量程和7档程控电流量程,电压施加和测试精度可达0.1%,电流施加和测试精度为0.2%。同时,该模块具有窗口比较功能和钳位功能,当用户不关心具体测试数据而只需要知道测试通过与否时,可以利用窗口比较器快速得到测试结果;当被测DUT发生短路或其他异常导致电流或电压过高时,钳位电路会将输出电压或电流限制在一个固定值上,以保护器件不被损坏。该模块另外一个最显著的特征是浮地测量功能,可以根据被测信号的大小改变参考电平。浮地测量的功能通过隔离实现,电源的隔离由DC/DC模块完成,接口信号的隔离通过光电耦合器实现。本论文结构安排如下:第一章是绪论,首先介绍了课题的背景及来源;第二章介绍了系统方案设计并对方案进行了原理分析和论证;第三章研究浮地测量技术,并设计出具体电路;第四章详细介绍了各部分硬件电路及控制电路的设计,并对负反馈施加环路进行了稳定性分析、设计相位补偿电路;第五章介绍驱动程序及调试软件的设计;第六章给出调试数据,对数据进行误差分析,采用最小二乘法进行修正,修正后重新测试并进行精度考核;论文最后是结论和展望。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
第一章 绪论第10-17页
    1.1 集成电路测试概述第10-11页
        1.1.1 集成电路测试的定义第10页
        1.1.2 集成电路测试的种类第10-11页
        1.1.3 模拟集成电路测试第11页
    1.2 课题背景第11-15页
        1.2.1 国内外集成电路产业发展概况第11-13页
            1.2.1.1 国外集成电路产业发展概况第11-12页
            1.2.1.2 国内集成电路产业发展现状第12-13页
        1.2.2 国内外集成电路测试系统的发展现状第13-15页
            1.2.2.1 国外集成电路测试技术发展概况第13-14页
            1.2.2.2 国内集成电路测试技术发展概况第14-15页
    1.3 课题来源及主要研究工作第15-17页
        1.3.1 课题来源第15页
        1.3.2 课题研究意义第15页
        1.3.3 论文研究内容第15-17页
第二章 方案设计及原理分析第17-27页
    2.1 CEF-100 集成电路测试仪介绍第17-19页
        2.1.1 CEF-100 集成电路测试仪功能第17页
        2.1.2 CEF-100 集成电路测试仪组成结构第17-19页
    2.2 IAB 板的功能及其指标要求第19-20页
    2.3 IAB 板总体方案设计第20-23页
    2.4 工作原理分析第23-26页
        2.4.1 加压测流方式(FVMI)第23-25页
        2.4.2 加流测压方式(FIMV)第25-26页
    2.5 小结第26-27页
第三章 浮地测量技术的研究与实现第27-37页
    3.1 浮地技术的概念及意义第27-28页
    3.2 浮地技术的实现第28-30页
        3.2.1 电源隔离第28-29页
        3.2.2 数字接口信号的隔离第29-30页
        3.2.3 被测模拟信号的隔离第30页
    3.3 IAB 板中浮地测量的设计第30-36页
        3.3.1 IAB 板电源隔离及滤波设计第30-33页
            3.3.1.1 有源滤波器的设计第31-32页
            3.3.1.2 LC 滤波器的设计第32-33页
        3.3.2 IAB 板信号隔离设计第33-36页
            3.3.2.1 光电隔离输入驱动设计第33-34页
            3.3.2.2 光电隔离输出设计第34-36页
    3.4 小结第36-37页
第四章 硬件电路设计第37-58页
    4.1 D/A 转换电路的设计第37-41页
        4.1.1 LTC1595 工作原理第37-38页
        4.1.2 LTC1595 电流电压转换设计第38-40页
        4.1.3 LTC1595 三线SPI 接口控制逻辑设计第40-41页
    4.2 A/D 采样电路设计第41-45页
        4.2.1 ADS7809 特点及工作原理第41-42页
        4.2.2 ADS7809 硬件电路设计第42-43页
        4.2.3 ADS7809 控制逻辑的设计第43-45页
    4.3 电流电压施加测量电路设计第45-46页
    4.4 电流电压施加电路稳定性分析第46-51页
        4.4.1 运放的频率特性第46-47页
        4.4.2 运放自激振荡的原因及条件第47-48页
        4.4.3 反馈放大器稳定性判据第48-49页
        4.4.4 IAB 板施加电路模型及稳定性第49-50页
        4.4.5 补偿电路设计第50-51页
    4.5 FPGA 控制电路设计第51-57页
        4.5.1 FPGA 控制电路的硬件设计第52-54页
            4.5.1.1 FPGA 芯片选择第52页
            4.5.1.2 FPGA 电源设计第52-53页
            4.5.1.3 EP1C6Q240 主动下载电路设计第53-54页
        4.5.2 控制逻辑设计第54-57页
            4.5.2.1 顶层模块设计第54-55页
            4.5.2.2 地址译码模块设计第55页
            4.5.2.3 IO 读写电路的设计第55-57页
            4.5.2.4 D/A 和A/D 转换逻辑第57页
    4.6 小结第57-58页
第五章 驱动程序和调试软件设计第58-65页
    5.1 I/O 接口层设计第59-60页
    5.2 仪器驱动层程序设计第60-63页
    5.3 应用层软件设计第63-64页
    5.4 小结第64-65页
第六章 系统调试、误差分析及校准第65-73页
    6.1 IAB 模块的调试平台及调试方法第65-67页
        6.1.1 调试平台的搭建第65页
        6.1.2 调试方法介绍第65-67页
            6.1.2.1 FVMI(加压测流)调试第66页
            6.1.2.2 FIMV(加流测压)调试第66-67页
    6.2 测试结果及静态误差分析第67-68页
    6.3 静态误差校准第68-72页
    6.4 动态性能分析第72页
    6.5 小结第72-73页
结论与展望第73-74页
致谢第74-75页
参考文献第75-77页
攻硕期间取得的研究成果第77-78页
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