基于LK8810S平臺的DAC數字芯片的性能評估及研究

高 艷

（蕪湖職業技術學院，安徽 蕪湖 241000）

1 引 言

2018 年4 月16 日，中興通訊的出口權限禁令，凸顯出我國半導體產業發展的局限與缺陷，其中集成電路產業是引導國民經濟和社會發展全局的基礎性、先導性和戰略性產業。更是作為現代信息技術產業的基礎和核心，因此開展集成電路相關產業研究越來越重要，芯片測試是集成電路產業發展的基礎，通過對各種芯片測試方法的研究，對芯片進行性能評估，建立高性能DAC芯片自動化測試驗證測試平臺，掌握芯片關鍵參數測試和功能驗證是集成電路產業發展的一項重要任務。

2 LK8810S平臺簡介

LK8810S集成電路開發及應用技術平臺采用模塊化和工業化設計，由工控機、測試主機、軟件、終端接口、液晶顯示器等幾部分組合而成，利用先進的數字集成技術和測量技術，使測試系統更加可靠，性能更優、維護更方便。LK8810S集成電路開發及應用技術平臺可用于測試運放IC、功放IC、電源管理IC等集成電路芯片[1]。

通過自帶的上位機軟件LK8810S 創建程序，比如文件名設置為“74HCDAC0808”，系統自動為用戶創建一個位于C盤下的模板程序，打開VISUAL6.0，找到文件名“74HCDAC0808.dsp”進行程序編寫并編譯，獲取動態鏈接庫文件以供上位機軟件調用，打開LK8810S測試程序，載入并選擇“*.*類型—74HCDAC0808—DEBUG—74HCDAC0808.dll”，程序載入完成。測試板做短路檢測后，接入測試系統外掛盒進行芯片測試。

3 數字芯片測試原理及方法介紹——以DAC0808為例

數字芯片的測試原理首先需要對測試芯片結構性能深入理解，以數模轉換器為例說明如何進行數字芯片的測試。數模轉換器是利用反饋，將存于數字寄存器的各位數碼，控制對應位置的模擬電子開關，通過數碼與位權求得電流值，再由運算放大器對各電流值求和，并轉換成對應的電壓值。

3.1 DAC0808引腳功能簡介

DAC0808 是實現8 位數模轉換功能的集成芯片，輸出是以電流形式，穩定時間為150ns,驅動電壓±5V,33mW。TTL、DTL 和CMOS 邏輯電平相互兼容[2]，如表1所示。

表1 DAC0808引腳介紹

3.2 DAC0808芯片手冊相關參數及典型測試電路

1.ICC

電源消耗ICC是指在規定的電壓條件下電源管腳的最大電流消耗。電源靜態電源消耗測試決定器件在空閑狀態下時最大的電源消耗。具體測試條件如表2所示。

表2 DAC0808測試條件

圖1 DAC0808關鍵參數測試及功能測試電路

2.DAC0808輸出電壓V0

數模（DA）轉換輸入的數字與輸出的電壓之間有一定的轉移規律，假設輸出電壓最小值為0，那么輸出電壓最大值為基準電壓VREF，輸入的最大值由數模（DA）位數決定，假如數模（DA）位數為8 位，那么輸入最大值就是2的8次冪，對應的輸出一個8位的DA轉換的電壓值為：

V0=VREF(A1/2+A2/4+…+A8/256)

3.DAC0808關鍵參數測試及功能測試電路

DAC0808 關鍵參數測試及功能測試電路的電路如圖1所示。

4 測試方案

4.1 DAC0808芯片的關鍵參數測試

工作電流測試時,根據測試電路進行連接設計，首先將芯片電源13 腳接平臺上虛擬繼電器1，通過控制虛擬繼電器1來控制芯片VCC和Force2的通斷；芯片電源腳14腳接繼電器1，通過控制K1來控制芯片VREF+和Force1 的通斷;芯片電源腳3 腳接繼電器2，通過控制 K2 來控制芯片 VEE和+15V 的通斷。Force2 端輸出+5V,Force1 端輸出+10V，設置輸入的高低電平VIL和VIH。設置數據管腳為全高，此時測量Forse2 端電流，如果測試的工作電流若在0mA—22mA之間則判斷為良品，否則該芯片為非良品，部分關鍵測試程序如下：

4.2 DAC0808芯片功能測試

參照DAC0808芯片數據手冊及功能說明，編寫相應測試程序，驗證芯片邏輯功能是否與數據手冊相符。功能測試首先設置輸入、輸出管腳。芯片電源腳14接繼電器1，通過控制K1來控制芯片VREF+和Force1 的通斷；芯片電源腳3 接繼電器2，通過控制K2來控制芯片VEE和+15V的通斷；芯片電源腳13接繼電器3，通過控制K3 來控制芯片VCC和+5V 的通斷，Force1 端輸出+10V；設置輸入的高低電平VIL和VIH。將輸入設置全為高電平，即DA 芯片應輸出滿量電壓值。部分關鍵測試程序如下：

5 測試結果分析

5.1 功能驗證的理論計算

1.若A1-A8為11111111時，輸出V0=4.9609V

2.若A1-A8為10101010時，輸出V0=3.3203V

5.2 測試平臺測試結果

圖2 測試平臺顯示數據

5.3 測試結果分析比較

如表3，從測試結果分析可以得出，參數測試的引腳工作電流與芯片手冊上需要的數據一致，對各個輸入引腳進行高電平測試的結果與芯片手冊上數值有非常小的誤差，芯片功能測試結果正確，測試結果與理論分析數據基本相符合，有較小誤差，誤差來源由于測試器件和外接電路包含器件自身的精度原因造成，從數據結果表明基于該平臺測試的芯片相關參數和功能測試正確，說明用于測試的芯片完好，可以完全用于工業、實驗教學等場合使用。

表3 測試結果分析比較

6 總 結

本文針對高性能DAC 芯片性能測試技術開展研究，依據數字芯片測試原理，基于LK8810S 測試平臺，結合軟硬件設計測試方案，以DAC0808 器件測試為例，針對測試器件參數及不同輸入信號的測試，對測試結果與理論值進行對比分析，提高選擇器件精確度，提升基于LK8810S 測試系統的高性能芯片性能指標測試的準確性。從而可以在工業級芯片測試和集成電路產業教學中推廣，具有一定的借鑒作用，對相關集成電路相關芯片測試技術有一定的推動作用。