董艷陽

摘 要： 模擬電路的傳統(tǒng)測試方法是直流測試，也就是在模擬電路的電源端、輸入端、輸出端加入直流信號，對其功能和參數(shù)進行測試。但是隨著模擬電路工藝的不斷改進、速度的不斷增快、功率的不斷增大以及集成度的不斷提高，對模擬電路測試精度的影響也越來越大。模擬電路的傳統(tǒng)測試方法已經(jīng)難以滿足日趨復(fù)雜的測試需求，如何更加安全、精確、高效地測試模擬電路是當(dāng)今測試工作研究的重大課題，本文描述了模擬電路圖形化測試方法的實現(xiàn)、優(yōu)點以及研究分析。

關(guān)鍵詞： 模擬電路；圖形化；測試

一、引言

圖形化法測試方法是數(shù)字電路常用的方法之一，當(dāng)數(shù)字電路加上電后，給輸入加驅(qū)動信號，輸出加比較信號，就可以測試數(shù)字電路的邏輯功能。而代表數(shù)字電路邏輯功能的輸入和輸出狀態(tài)組合就是測試向量。在邏輯分析儀上可以看到測試向量中輸入和輸出的對應(yīng)圖形及關(guān)系，因此測試向量也稱作測試圖形。通過跟蹤測試圖形，在電路的不同狀態(tài)就可以很方便的測試電路的不同參數(shù)了?，F(xiàn)在，我們就借鑒數(shù)字電路的測試方法，也用圖形化的方法來測試模擬電路。

二、模擬電路圖形化的測試思路

隨著測試設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，測試資源的能力也在不斷增強。逐步由簡單的只能施加而不能測量的電壓源升級為具有四象限施加和測量能力的電壓/電流源，隨后升級為Per---Pin DC源，再到現(xiàn)在帶有任意波形發(fā)生器AWG和波形數(shù)字化儀WD的Per---Pin DC源。這就為模擬電路的圖形化測試方法奠定了堅實的硬件基礎(chǔ)。因為任意波形發(fā)生器可以提供模擬電路所需要的電源、輸入、控制、輸出波形，波形數(shù)字化儀可以對測試端參數(shù)波形進行測試捕獲，從而提供數(shù)據(jù)處理和分析。

三、模擬電路圖形化測試的硬件資源

ETS---88集設(shè)計與大規(guī)模生產(chǎn)測試于一體。ETS---88有豐富的模擬測試資源：24通道Per---Pin DC源APU---12、雙通道高壓源SPU---112、單通道大功率源HPU、四通道測量精密單元QMS、四通道時間測量單元QTMU、64通道CBITS控制位等。另外ETS---88還有32通道高達133MHz的低壓高速數(shù)字資源DUP---16。

其中，Per---Pin DC源APU---12的測試模式和能力如下：

直流測量模式：±30V，±200mA測量范圍，16位分辨率，直接測量精度為0.45mV；

圖形發(fā)生（AWG）模式：100Ksps圖形發(fā)生器，16位分辨率，256k圖形深度；

圖形捕獲（ADC）模式：100Ksps圖形捕獲器，16位分辨率，32k圖形深度；

雙通道高壓源SPU---112的測試模式和能力如下：

直流測量模式：±100V，±12A測量范圍，16位分辨率，直接測量精度為0.6mV；

圖形發(fā)生（AWG）模式：高速25Msps圖形發(fā)生器，16位分辨率；

高精度400Ksps圖形發(fā)生器，18位分辨率；

圖形捕獲（ADC）模式：500Ksps圖形發(fā)生器，16位分辨率，4k圖形深度。

四、圖形化的測試方案設(shè)計及難點問題解決

4.1 TC4426MJA 圖形化的測試方案設(shè)計

TC4426MJA是雙通道反相大功率MOSFET驅(qū)動器，主要特點是：開關(guān)速度非?？?，小于30ns，輸出管峰值輸出電流能力高達1.5A，并且輸出導(dǎo)通電阻是7Ω，這樣當(dāng)電路在狀態(tài)改變時，會出現(xiàn)電源到地的短暫導(dǎo)通狀態(tài)，形成浪涌電流。從電源到地的導(dǎo)通電阻越小，浪涌電流的幅度就越大；電路的速度越快，浪涌電流的幅度也就越大。特別是在高壓工作模式（=18V）時，大浪涌電流在電路封裝及PCB布線的寄生電感上會產(chǎn)生大的浪涌電壓，疊加到18V電源后，會超過電路極限從而燒毀器件。所以該類電路在不同測試設(shè)備中使用傳統(tǒng)測試方法測試時，就經(jīng)常在高壓電源工作中因為過沖或者震蕩，從而燒毀。為了解決這一難題，所以采取使用圖形化的方法測試該類電路。

為了實現(xiàn)TC4426MJA的圖形化測試，可以使用Per---Pin DC源APU---12、雙通道高壓源SPU---112。首先根據(jù)TC4426MJA的參數(shù)表，總結(jié)其測試條件及測試可能結(jié)果的變化趨勢。其中，電源的變化趨勢是0V～4.5V～18V～4.5～0V；輸入INA和INB的變化趨勢是0V～3V～4.5～0V～3V～18V～4.5～0V；輸出電流在0mA～-10mA～0mA～10mA～0mA；輸出OUTA和OUTB和INA及INB輸入成反相關(guān)系。隨后根據(jù)電路管腳的信號變化趨勢，就可以設(shè)計出TC4426MJA圖形化的測試方案。

4.2 TC4426MJA 圖形化的測試難點及解決方法

TC4426MJA 圖形化的測試難點一在于電源端、輸入端、輸出端都要根據(jù)測試方案能夠施加獨立的模擬波形；難點二在于電源端、輸入端、輸出端根據(jù)施加的模擬波形，在不同的狀態(tài)段測試得到不同電壓或電流波形，并將其存入測試設(shè)備內(nèi)存；難點三在于電源端、輸入端、輸出端施加模擬波形的同步。其中測試設(shè)備的資源能力就可以解決前兩個難點。為了解決難點三，我們借鑒數(shù)字電路的測試方法，利用設(shè)備時鐘將電源、輸入、輸出同步，這樣就實現(xiàn)了模擬電路的圖形化測試。

4.3 TC4426MJA 圖形化的測試結(jié)果及結(jié)論

電源、輸入采用電壓波形，加壓測流模式；輸出采用電流波形，加流測壓模式。電源、輸入和輸出根據(jù)電路的不同狀態(tài)和測試需要，分成21段圖形共1500點，跟蹤一遍測試圖形，將電路的電源、輸入和輸出參數(shù)波形存入測試設(shè)備內(nèi)存，以供數(shù)據(jù)存儲、打印和分析。一次加電，完成所有參數(shù)測試。圖形時間才15mS，加上等待建立時間僅僅耗時62 mS，測試效率提高了10倍。

通過反復(fù)驗證，采用合適的電源電容和輸出電容，合理設(shè)計布局DUT板，減少低頻和高頻干擾，將電路加電或狀態(tài)變化時開關(guān)管導(dǎo)通瞬間電流的沖擊降低到最小。采用合理的測試圖形加電順序，輸入和輸出圖形非常干凈，沒有任何震蕩和過沖現(xiàn)象，大大的提高了測試的安全性。

在=18V，測試電路第一次狀態(tài)改變時，會因為開關(guān)管的動作產(chǎn)生較大的電流，這是CMOS電路的特性，是不可避免的。解決方法一是電源端加限流電阻，減少浪涌電流，保護電路；解決方法二是通過大電解電容濾除掉大電流的能量沖擊，減少過沖；解決方法三是通過電源的合理嵌位保護，并采用合適的濾波電容和負(fù)載電容，采用合適的上下電順序，這樣電源會因過沖電流大于嵌位電流有小的下拉，但此時電源電壓還遠(yuǎn)大于輸入電壓（=3V），并且電路的參數(shù)測試階段均不在此短暫時段，所以不會對電路性能及測試造成不良影響。

在使用傳統(tǒng)方法測試TC4426MJA，當(dāng)=18V時，在電路狀態(tài)改變的邊緣處，很容易發(fā)生過沖和震蕩并且會燒毀電路。當(dāng)使用圖形化的方法測試電路時，在下電階段，先將=18V降到=4.5V，等建立穩(wěn)定的狀態(tài)后使=0V，最后使=0V，電源、輸入和輸出均無任何過沖震蕩。這樣在高壓模式時，只有一次的狀態(tài)改變，使得測試電路的可靠性極大的提高。

五、總結(jié)與展望

綜上所述，使用圖形化的方法測試模擬電路，第一是方便高效，在跟蹤圖形的同時就可以測試電路的不同參數(shù)，效率比傳統(tǒng)測試方法高出了很多；第二是測試精確，電路在加電或者狀態(tài)改變時電壓或電流會出現(xiàn)瞬態(tài)過沖，圖形化測試方法可以避開過沖，等待電路進入穩(wěn)定狀態(tài)后再進行精確測試；第三是可靠安全，使用圖形化法測試功率器件，在穩(wěn)定的大功率脈沖處測試，器件發(fā)熱小且更加安全可靠。

模擬電路的圖形化測試方法，還有許多方面需要我們?nèi)フJ(rèn)真學(xué)習(xí)和研究分析，例如同一個管腳可以加上多個測試圖形；例如同一管腳可以實現(xiàn)從FV到FI，或者從FI到FV的轉(zhuǎn)換；例如測試過程中量程的轉(zhuǎn)換等等。圖形化測試方法還可以廣泛的應(yīng)用于像電壓監(jiān)視器等長時間測試器件、大功率運算放大器、大功率PWM、智能大功率開關(guān)等功率器件。只要我們不斷在工作中探索和研究，就能促使我們開拓出更加完善合理的電路測試流程及測試領(lǐng)域。

參考文獻

[1]李文聯(lián)、李揚《模擬電子技術(shù)實驗》西安電子科技大學(xué)出版2013.