基于BC3199測試系統的集成電路測試研究

張浩 肖藝 張利

(武漢船用電力推進裝置研究所，武漢 430064)

0 引言

隨著智能化和數字化的發展趨勢，各種模擬、數字集成電路的用量越來越大，其質量對整機的性能和可靠性起著越來越大的作用。近年來“電子垃圾”涌入國內市場，“翻新片”、“清洗片”比比皆是，嚴重威脅著整機和系統的質量與可靠性，因此深入開展集成電路相關測試技術的研究具有重要的意義。對集成電路進行測試，一個好的測試平臺是必不可少的。本文以BC3199測試系統作為集成電路測試平臺，將科研生產中常用的模擬集成電路 2B20作為測試對象，從實測的角度闡述集成電路的測試方法。

1 BC3199集成電路測試系統概述[1]

BC3199測試系統是一款模擬數字混合信號測試系統，用于測試電源管理類器件、運算放大器、模擬開關、DAC/ADC以及中小規模數字電路，適用于工程測試與量產測試。BC3199集成電路測試系統分為電源箱與測試頭兩部分，適配器可以直接安裝到測試頭引出的測試插座之上，無需任何測試連接線，測試時通過雙手按壓測試控制板的兩個測試按鈕進行測試。

SBC主控計算機安裝在機箱的上部，分體機外接主計算機。PCI槽上插有一塊專用接口板，用于計算機和系統主機之間數據傳輸，此接口板通過50線扁平電纜與機內的系統接口板連接。機內有系統接口板、電壓/電流源、電壓測量及數據采集板、時間測量單元、交流信號源、數字 I/O板等。系統框圖如圖1所示。

VeritestATE為BC3199集成電路測試機的配套控制軟件，可以對被測器件進行測試序列生成、測試參數生成以及自動測試，同時具有設備校準與自檢，測試結果保存和分析，以及HANDLER連接等功能。該軟件可以在Windows XP系統上運行。系統軟件采用與測試程序分離的編程方法，用戶可以建立單獨的工程編寫測試方案的代碼，所生成的動態連接庫可以被系統軟件識別和運行，用戶可以在所生成的工程中調試這些代碼。

2 2B20測試參數分析

圖1 BC3199集成電路測試系統框圖

2.1 原理介紹

2B20是一個完整的電壓／電流變換器。可用于控制和遙測系統即子系統或分系統之間的信息傳遞。廣泛用于工業儀表和控制系統、D/A變換器——電流環接口、模擬轉換及控制、遙控數據探測系統等場合。如：發射機、顯示器、控制器、記錄儀、計算機、驅動器、信號控制器等類似這樣一些操作控制系統單元之間的連接，2B20在其使用場合起著重要作用。2B20中包括一個高精度運算放大器、精密電阻和一個高穩定度的基準電壓源。其功能框圖如圖2。

圖2 2B20功能框圖

2.2 測試參數分析

根據 2B20的器件參數文檔，需要器件的測試參數如下：

輸入電阻10 kΩ，該參數指：與輸入Vin端直接相連的電阻值。測試思路：在 Vin端輸入用一個中功率源AMVI0輸入一個1 V的小電壓，同時測試流出該源的電流值，即加壓測流，而后根據 Rin= Vin/Iin測得該參數，即：測試原理圖中RDK56不動作，RDK57切到AMVI0源，程序控制AMVI0施加1 V（Vin）電壓，通過AMVI0源的測流，測得流經輸入的電流Iin。

輸出電流4 mA （Vin= 0 V），20 mA （Vin= 10 V），測試思路：根據datasheet，I0與Vin之間存在關系：I0= 1.6 Vin+ 4 （mA）而4 mA和20 mA又因 Vs的不同，相應有不同的負載電阻RL。因此，要在Vin= 0 V和10 V下，分別測試Vs= 12 V，RL= 0.35 k；Vs= 15 V，RL= 0.5 k；Vs=24 V，RL= 0.9 k三種供電、負載模式的輸出I0值。Vin供電源的選擇在此參數的測試中至關重要，供電源的精度決定著輸出I0的精度和非線性度。因此，0 V供電時選擇直接Vin端接地，確保輸入為精確的0 V，即：測試原理圖中RDK56，57均不動作，此時Vin接地，輸入0 V。10 V供電時選擇AD587搭建精確10 V供電源，通過電路中的 10 k可調電阻調節 AD587的精確在10.000000 V的輸出狀態，即：BLVI1持續給AD587供電，讓其持續輸出10 V電壓，RDK56切到AD587輸出端。I0值取得方法：給2B20的三個負載都選擇低溫漂的精密電阻，在通過連接到測試平臺精密電壓測量單元的 MV+ ， MV-兩測試端取得精確的負載電壓，通過I0= V0/ RL得到精確的電流值。

輸出誤差（25°C）Offset值（Vin= 0 V），Span值 （Vin= 10V），2B20A的Offset最大值為 正負0.4% ； Span最大值為正負0.6%。測試思路：Offset值，即為在Vs為15 V（標準值）RL= 0.5 k下，Vin端輸入0 V，測得的I0偏離4 mA的值比上 0.016 mA的值。測試方法同于 I0（Vs=15V RL=0.5 k）的測試方法。Span值，即為在Vs為15 V（標準值）RL= 0.5 k下，Vin端輸入10 V，測得的I0偏離20 mA的值比上0.016 mA的值。測試方法同于I0（Vs=15 V RL=0.5 k）的測試方法。

基準輸入電阻Vrefin= 10 k，該值指Refou（t2.5 V內部基準）輸入端Refin1、Refin2相連的內部電阻 Rrefin。測試思路：Rrefin值測試方法同于 Rin測試方法，即測試原理圖中的 RDK58切到BC3199測試平臺的小功率源 BLVI0，由 BLVI0代替內部基準給Refin輸入一個Vref（2.5 V）的電壓作為基準電壓，同時通過BLVI0的測流通道測得流經Refin的電流Iref。由Rrefin= Vref/Iref測得該阻值。

Vs的電流Isup= 6 mA + ILoad,測試思路：由于BC3199測試平臺的供電源AMVI1有自己的測流通道，所以在4 mA和20 mA兩種模式下+Vs端進行加壓測流即可。

3 測試夾具設計

根據測試參數，測試夾具原理圖如圖3。

圖3 測試夾具原理圖

Cs1、Cs2是為了防止AMVI0源加壓后出現震蕩；Rs與Cs1、Cs2在AMVI0斷電后構成電容電阻放電環路。應用上，因為I0端電壓Vmax＝Vs－5 V，負載大小應由Vs決定，在輸出端I0理應加過載保護電路，但在測試時加入的三個負載電阻都在I0的帶載能力的范圍內，所以不加保護電路了。

4 建立2B20測試程序

BC3199測試程序編寫采用 C++語言對系統硬件行為進行描述。它采用了測試策略與數據分離的設計。用戶可以通過測試程序編寫出所需要的全部或者基本測試參數，通過系統軟件界面修改或者輸入數據。用戶編寫的測試程序最終將生成DLL動態鏈接庫，可以使用系統軟件調用這些測試程序[2]。

5 測試數據結果

加載以上測試程序，進入以下測試界面。在連測狀態下，BC3199測試系統可對測試結果進行數據統計并生成報表。經測試，得到某批次2B20測試數據結果報表見表1和表2。

6 結束語

以 BC3199測試系統作為集成電路測試平臺，根據集成電路的技術資料，設計相關的測試夾具，并在 VeritestATE軟件平臺下開發相應的測試程序，是集成電路批量測試的一種行之有效的方法和途徑。

表1 測試數據結果1

表2 測試數據結果2

[1]勵芯泰斯特測試技術有限公司. BC3199用戶手冊.V 1.3, 5-8.

[2]勵芯泰斯特測試技術有限公司. BC3199系統編程手冊. V 1.0, 1.