【正文】 .................................... 30 集成運放參數(shù)測試儀 附錄二：芯片手冊部分參數(shù)表 .......................................................... 34 附錄三：程序清單 .................................................................... 36 參考文獻 ............................................................................ 38 集成運放參數(shù)測試儀 第 8 頁 共 38 頁 摘 要 集成運放的帶寬與失調(diào)是衡量一個運放優(yōu)劣的重要性能指標。該系統(tǒng)意以 AVR系列單片機 ATMEGA128 為控制核心，適當?shù)馗淖儑鴺?823442?GB 運放測試電路連接而成，利用繼電器切換的方式，實現(xiàn)了自動測量的功能。該系統(tǒng)通過 ADC 采集得到一系列運放的輸出電壓，通過軟件計算，可以得到運放的 IOV （輸入失調(diào)電壓）、 IOI （輸入失調(diào)電流）、 VDA （交流差模開環(huán)電壓增益）、 CMRK （ 交流共模抑制比）和 GBW （單位增益帶寬）等參數(shù)并且使用液晶顯示屏 1602LCD 顯示。為 2400LTC 了保證測量的精度，該系統(tǒng)采用外接 凌力爾特公司的 24 位高精度 AD 轉(zhuǎn)換芯片。 在自制信號源部分采用 DDS （直接數(shù)字式頻率合成）專用芯片 9851AD ，產(chǎn)生掃頻信號。 該系統(tǒng)的成本低，設計簡單，測量精確，且具有良好的人機交互界面。 關鍵詞 ：運放； IOV ； IOI ； VDA ； CMRK ； GBW ；參數(shù)； 集成運放參數(shù)測試儀 第 9 頁 共 38 頁 Abstract Integrated operational amplifier bandwidth and disorders are important performance indicators to measure the performance of an opamp. This design under MCU control, properly change the opamp test circuit connection, is obtained by collecting a series of operational parameters of physical quantities. Through calculation, we can get the opamp parameters such asIOV 、 IOI 、 VDA 、 CMRK and GBW and record parameters such as live right IOV 、 IOI 、 VDA 、 CMRK and GBW and has the function of automatic measurement. System builtin signal source, can output high stability of the sinusoidal signal. System consists of control module and system framework. Keywords: opamp。 IOV ； IOI ； VDA ； CMRK ； GBW ； Parameters。 集成運放參數(shù)測試儀 第 10 頁 共 38 頁 1 緒論 集成運放參數(shù)測試概述 集成運放以其價格低廉、性能優(yōu)越等特點在個人數(shù)據(jù)助理、通信、汽車電子、音響產(chǎn)品、儀器儀表、傳感器等領域得到廣泛應用。隨著數(shù)字技術的不斷進步和集成電路市場的發(fā)展．兼有模擬和數(shù)字集成電路的 SOC或混合集成電路將越來越受重視。 與此同時，集成運放參數(shù)的測定也將對研發(fā)人員和技術儀器提出更高的要求，傳統(tǒng)的運放測試儀校準方案已不能滿足市場特別是國防軍工的要求．運放測試儀的校準面臨嚴峻挑戰(zhàn)。因此，提高運放測試儀的測試精度，保證運放器件的準確性是目前應解決的關鍵問題。 集成電路測試儀是對集成電路進行測試的專用儀器設備。集成電路測試儀的分類很多，按測試的集成電路的特點可以分為數(shù)字型和模擬型測試儀；按功能可以分為集成電路功能測試儀和集成電路參數(shù)測試儀；按形式可分為便攜式集成電路測試儀和臺式集成電路測試儀。功能測試是對集成電路的功能進行判 定，看功能是否失效。而參數(shù)測試是對集成電路的各項參數(shù)進行測試，看測試讀取的參數(shù)是否符合集成電路的設計要求。市場上常見的便宜的集成電路測試儀大多是功能測試儀，由于參數(shù)測試儀的生產(chǎn)成本較高，一般參數(shù)測試儀的價格都在幾萬，在實驗里， 集成電路的測試是一件經(jīng)常性的工作，實驗做完后電路是好是壞從表面上是看不出來的，如用簡單辦法給電路加信號源用萬用表和示波器測試則是一非常麻煩的事，因為一塊集成電路有很多引腳，一個一個的測試是一件非常費時費力的事，在一般實驗室條件下集成電路只需進行功能測試即可，所以本文要設計一個簡易、實 用集成電路測試儀。 集成運放參數(shù)測試儀的發(fā)展趨勢 集成電路測試是保證集成電路性能、質(zhì)量的關鍵手段之一。集成電路測試技術也是發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的三大支撐技術之一。因此，集成電路測試儀作為一個測試門類受到很多國家的高度重視。隨著集成電路發(fā)展到第四代，集成電路測試儀也從最初測試小規(guī)模集成電路發(fā)展到測試中規(guī)模、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。集成電路測試儀的發(fā)展過程可以粗略地分為四個時代。第一代始于 1965年，測試對象是小規(guī)模集成電路，可測管腳數(shù)達 16只。用導線連接、撥動開關、二極管矩陣等方法，編制自動測試 序列，僅僅測量 IC 外部管腳的直流參數(shù)。第二代始于 1969年，此時計算機的發(fā)展已達到適用于控制測試儀的程度 ，測試對象擴展到中規(guī)模集成電路，不但能測試 IC的直流參數(shù)，還可用低速圖形測試 IC的邏輯功能。第三代始于 1972 年，這時的測量對象擴展到大規(guī)模集成電路（ LSI），最突出的進步是把功能測試圖形速率提高到 10MHz。從 1975 年開始，測試對象為大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路（ LSI/VLSI），不但能有效地測量 CMOS 電路，也能有效地測量 TTL、 ECL 電路。此時作為獨立發(fā)展的半導體自動測試設備，無論其軟件、硬件都相 當成熟。 1980年測試儀進入第四代，測量對象為 VLSI，測試儀的智能化水平進一步提高，具備與計算機輔助設計（ CAD）連接能力，加強了數(shù)字系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)的融合?，F(xiàn)在，測試儀的功能測試速率已達 500MHz以上，可測管腳數(shù)多達 1024個，測試儀的發(fā)展速度是驚人的。 我國在 70年代初就開始了集成電路測試儀的研制工作， 80年代后期國產(chǎn)集成電路測試集成運放參數(shù)測試儀 第 11 頁 共 38 頁 儀的水平，特別是自行設計能力有較大提高，國內(nèi)研究或制造集成電路測試儀的研究所與工廠主要有中國科學院計算技術研究所、半導體所、北京自動測試技術研究所、光華無線電儀器廠等 。 1986年中國科學院計算技術研究所研制成功了 ICT2 LSI/VISI綜合測試系統(tǒng)，功能測試速率 10MHz/20MHz，通道數(shù) 48。 1987年北京自動測試技術研究所研制成功了 BC3170存儲器測試系統(tǒng)，功能測試速率 20MHz，通道數(shù) 32 個。同期光華無線電儀器廠推出 GH3123型集成電路自動測試儀，北京自動測試技術研究所 BC3110X型集成電路測試儀研制成功，標志著國產(chǎn)中小規(guī)模集成電路測試儀的技術水平進入新的發(fā)展時期和走向?qū)嵱秒A段。繼而北京科力公司研制和生產(chǎn)測試速率 、 64通道大規(guī)模數(shù)字集成電 路測試系統(tǒng)。此后不久，光華無線電儀器廠又研制成功功能測試速率為 10MHz的 16M位 RAM存儲器測試儀，大規(guī)模測試系統(tǒng)獲得長足的發(fā)展。 本次課題的任務和特點 該系統(tǒng)意以 AVR系列單片機 ATMEGA128為控制核心，適當?shù)馗淖儑鴺?GB344282運放測試電路連接而成，利用單片機控制繼電器切換的方式，實現(xiàn)了自動切換測量參數(shù)的功能。該系統(tǒng)通過 ADC， 采集得到一系列運放的輸出電壓，通過軟件計算，可以 獲 得運放的輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、交流差模開環(huán)電壓增益、交流共模抑制比和單位增益帶寬等參數(shù)并在液晶顯示屏 LCD1602上顯示。 本 系統(tǒng)由參數(shù)測試電路、繼電器開關切換電路、 AD 轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路、信號源產(chǎn)生電路、單片機控制器電路 等部分 組成。實現(xiàn)了自動切換、精確測量以及顯示的功能。系統(tǒng)控制采用 AVR公司的高性能單片機 ATMEGA128，該單片機為高性能、低功耗的 AVR 8位微處理器 ,是 AVR 系列中功能最強的單片機。測量電路采用國標 GB344282 運放測試電路，該電路簡單，成本低。 AD轉(zhuǎn)換電路采用 AD轉(zhuǎn)換芯片 LTC2400與真有效值轉(zhuǎn)換芯片 AD637共同搭建，正弦信號首先經(jīng)過 AD637，轉(zhuǎn)換成真有效值的直流信號后 ，經(jīng) AD轉(zhuǎn)換芯片 LTC2400，被單片機讀取，這樣比直接對正弦信號進行 AD 轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的誤差小得多。 LTC2400 與 AD637都是高精度器件，保證了測量精度。系統(tǒng)的信號源電路采用 DDS芯片 AD9851 搭建， AD9851的系統(tǒng)時鐘最大高達 180MHz，在啟動 6倍頻的模式下只需提供 30MHz的外部時鐘 （ 刪掉 ） ，就能使系統(tǒng)時鐘達到最大的 180MHz。 AD9851輸出波形的穩(wěn)定性好，通過單片機控制可以實現(xiàn)掃頻信號源的功能。 2 系統(tǒng)設計思想 系統(tǒng)總體設計方案 該系統(tǒng)主要由參數(shù)測試電路、繼電器開關電路、 AD轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路、信號源產(chǎn)生電路、單片機控制器電路組成。實現(xiàn)了自動切換、精確測量以及顯示的功能 。測量電路采用國標 GB344282運放測試電路， AD轉(zhuǎn)換電路采用高精度 AD轉(zhuǎn)換芯片 LTC2400與真有效值轉(zhuǎn)換芯片 AD637共同搭建，信號源電路采用 DDS 芯片 AD9851搭建。整個系統(tǒng)簡單，實用。 集成運放參數(shù)測試儀 第 12 頁 共 38 頁 系統(tǒng)框圖 被 測 運 放 測 試 電 路 信 號 處 理 A / D 轉(zhuǎn) 換單 片 機D D S 信 號 發(fā)生 器控 制 電 路L C D 顯 示鍵 盤 模 塊 圖 內(nèi)容要寫 如圖 ，整個系統(tǒng)以單片機為核心協(xié)調(diào)工作。通過按鍵選擇測量參數(shù)，通過 ADC采集 一系列運放的輸出電壓，通過軟件計算，可以得到運放的各種參數(shù)。 DDS信號發(fā)生器的作用是為系統(tǒng)提供 5Hz穩(wěn)定的正弦波，以及在測量單位增益帶寬時，實現(xiàn)掃頻的功能。 系統(tǒng)軟件流程圖 單位增益帶寬測試子程序流程圖 圖 如圖 ，單片機首先控制 AD9851 輸 出一特定頻率的正弦波 Vs，將 Vs 作為測試電路的輸入信號。然后啟動 AD轉(zhuǎn)換，得到最終輸出電壓 Vo,當 Vo， AD9851輸出正弦波的頻率增加 1KHz；當 Vo 時， AD9851 輸出正弦波的頻率停止自增 1KHz，此時的頻率即為該運放的單位增益帶寬。得到改頻率值，并顯示出來。 （ 流程要用文字描述） 開 始A D 9 8 5 1 產(chǎn) 生 正弦 波 V s啟 動 A D 轉(zhuǎn) 換測 量 最 終 最 終輸 出 電 壓 V oV o 0 . 7 0 7 V s ?NY轉(zhuǎn) 換 為 頻 率 值顯 示結 束A D 9 8 5 1 頻 率 增加 1 K H z集成運放參數(shù)測試儀 第 13 頁 共 38 頁 系統(tǒng)主程序流程圖 圖 內(nèi)容 如圖 所示，首先進行測試功能初始化，再進行 AD 轉(zhuǎn)換初始化 ，再進行 AD9851初始化，在完成上述初始化后，控制 AD851輸出一個 5Hz的方波。然后進行按鍵檢測，當檢測到 key_value=0x3E時，進行輸入失調(diào)電壓測試；當檢測到 key_value=0x3D時，進行輸入電流檢測；當檢測到 key_value=0x3B時，進行差模開環(huán)增益測試；當檢測到 key_value=0x37開 始測 試 功 能初 始 化A D 轉(zhuǎn) 換 初 始 化A D 9 8 5 1 初 始 化產(chǎn) 生 5 H z 信 號源功 能 檢 測k e y _ v a l u e = 0 x 3 E ?k e y _ v a l u e = 0 x 3 D ?k e y _ v a l u e = 0 x 3 B ?k e y _ v a