【正文】 各國(guó)。 因此，如何檢測(cè)系統(tǒng)并且讓它正常的運(yùn)行已成為一個(gè)十分重要的問題。它是一門在近 40 年終發(fā)展起來的，為了更好 地適應(yīng)各種工程而形成的多學(xué)科交叉的綜合學(xué)科，其研究的領(lǐng)域涉及到多門學(xué)科的理論，如數(shù)理統(tǒng)計(jì)、模糊集理論、可靠性理論、信息處理、模式識(shí)別、人工智能等學(xué)科的理論。 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的產(chǎn)生 測(cè)試過程應(yīng)用于半導(dǎo)體產(chǎn)品的制造過程，不論這種產(chǎn)品的形式是單個(gè)管芯還是封裝好的成品元件，其主要目的都是為半導(dǎo)體成品質(zhì)量與可靠性提供一種度 量。測(cè)試技術(shù)過程如圖 11 圖所寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 5 示： 圖 11 測(cè)試技術(shù)過程 測(cè)試的目的是為了檢驗(yàn)制造后的產(chǎn)品是否有故障。對(duì)于數(shù)字電路而言，故障是有問題的電路在邏輯級(jí)的描述。 在確認(rèn)故障模型后，可以生成針對(duì)被測(cè)電路的所有要檢測(cè)的故障的列表。這個(gè)過程是將 故障列表中的故障加入到電路描述中，并施加測(cè)試向量，分析和比較被測(cè)電路的輸出響應(yīng)和理想響應(yīng)，就可以測(cè)試給定的故障出現(xiàn)的條件并生成測(cè)試向量集。數(shù)字芯片測(cè)試系統(tǒng)是整個(gè)測(cè)試儀中一個(gè)非常重要的組成模塊，本 論文介紹了系統(tǒng)測(cè)試儀中芯片測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換原理，數(shù)據(jù)采集卡的使用 ， LabVIEW 編 程語(yǔ)言的 運(yùn)用等 。據(jù)報(bào)道，測(cè)試費(fèi)用可占到芯片制造成本的 50%以上，為了提高測(cè)試效率，近十年來，測(cè)試方法學(xué)的研究日益受到重 視。因此，正確的設(shè)計(jì)并不能保證制造出來的芯片就一定能夠正常的工作。 如果故障芯片已經(jīng)裝在了 PCB 上，可能會(huì)造成整個(gè) PCB 維修甚至更換，這種更換的成本是相當(dāng)大的，所以出場(chǎng)前進(jìn)行完整的測(cè)試是相當(dāng)重要的，雖然為提高芯片制作質(zhì)量做出了很大的努力，卻不可避免的出現(xiàn)制作故障和生產(chǎn)出廢品。而軟件無(wú)線電技術(shù) (SDR)能更加靈活、有效地 利用頻譜，并能方便地升級(jí)和跟蹤新技術(shù)，大大地推動(dòng)了無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展。 為了滿足數(shù)字系統(tǒng)的發(fā)展要求， D/A 轉(zhuǎn)換器的性能也必須不斷提高，它將主要向以下幾個(gè)方向發(fā)展 : 高轉(zhuǎn)換速度 ： 現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度越來越快，要求獲取數(shù)據(jù)的速度也要不斷提高。 低功耗：片上系統(tǒng) (SOC)已經(jīng)成為集 成電路發(fā)展的趨勢(shì)，在同一塊芯片上既有模擬電路又有數(shù)字電路。 課題研究?jī)?nèi)容和研究方法 通過本設(shè)計(jì)所研究與設(shè)計(jì)基于 LabVIEW 的 D/A 芯片測(cè)試系統(tǒng)，針對(duì) 工業(yè)環(huán)境中各種干擾與沖擊的影響，在 D/A 芯片的設(shè)計(jì)投入使用前，需要對(duì)其進(jìn)行模擬干擾環(huán)境下的測(cè)試 這一問題，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)。課題的研究主要內(nèi)容是基于 LabVIEW 的 D/A 芯片的測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中主要寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 7 包括靜態(tài)電壓參數(shù)的設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)電壓參數(shù)的設(shè)計(jì)、基于 LabVIEW 的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 1. 前面板 虛擬儀器的面板設(shè)計(jì)都在這個(gè)窗口中完成，并且在前面板中執(zhí)行對(duì)儀器的操作。 前面板中主要由輸入控制器和輸出指示器組成?？刂破魇褂脩艨梢暂斎霐?shù)據(jù)到程序 ,而指示器則用來顯示程序產(chǎn)生的數(shù)值。程序相當(dāng)于源代碼 ,只有在創(chuàng)建了框圖程序以后該程序才能真正運(yùn)行。對(duì)框圖程序的設(shè)計(jì)主要是對(duì)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)端口和連線的設(shè)計(jì)。但是要使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠 測(cè)量物理信號(hào)，必須要使用傳感器把物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（電壓或者電流信號(hào)）?？傊?，數(shù)據(jù)采集是借助軟件來控制整個(gè) DAQ 系統(tǒng)，包括采集原始數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、給出結(jié)果等。 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)所研究與設(shè)計(jì)是基于 LabVIEW的 D/A芯片測(cè)試系統(tǒng)， 針對(duì) 工業(yè)環(huán)境中各種干擾與沖擊的影響，在 D/A芯片的設(shè)計(jì)投入使用前，需要對(duì)其進(jìn)行模擬 干擾環(huán)境下的測(cè)試 這一問題，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng) 。 本課題選用的 D/A 芯片測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) D/A 芯片外部連線如下圖 23 所示 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 8 圖 23 D/A芯片外部連線 D/A芯片測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 實(shí)際設(shè)計(jì)中選用的方案， D/A芯片外部連線如下圖 24所示 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 9 圖 24 D/A芯片外部連線 （ 1） ： 連接給定模擬數(shù)值，通過十進(jìn)制與二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字控制信號(hào)通過采集面板 A的 Line0～ 3位數(shù)字輸出端口與 Line4～ 7位端口相連。 （ 3）：檢測(cè)端采集到的數(shù)字信號(hào)通過 D/A轉(zhuǎn)換出模擬信號(hào)與最初給定的模擬信號(hào)做對(duì)比，得出結(jié)論。 模擬輸入是 采集 最基本的功能。 A/D的性能和參數(shù)直接影響著模擬輸入的質(zhì)量，要根據(jù)實(shí)際需要的精度來選擇合適的A/D。輸出信號(hào)受數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （ D/A） 的建立時(shí)間、轉(zhuǎn)換率、分辨率等因素影響。建立時(shí)間短、轉(zhuǎn)換率高的 D/A 可以提供一個(gè)較高頻率的信號(hào)。 數(shù)字 I/O 通常用來控制過程、產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)、與外設(shè)通信等。如果輸出去驅(qū)動(dòng)電機(jī)、燈、寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 10 開關(guān)型加熱器等用電器，就不必用較高 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換率。但加上合適的數(shù)字信號(hào)調(diào)理設(shè)備，仍可以用采集卡輸出的低電流的 TTL 電平信號(hào)去監(jiān)控高電壓、大電流的工業(yè)設(shè)備。另外一些數(shù)字口為了同步通信的需要還有“握手”線。 許多場(chǎng)合都要用到計(jì)數(shù)器，如定時(shí)、產(chǎn)生方波等。門 限信號(hào)實(shí)際上是觸發(fā)信號(hào) —— 使計(jì)數(shù)器工作或不工作；計(jì)數(shù)信號(hào)也即信號(hào)源，它提供了計(jì)數(shù)器操作的時(shí)間基準(zhǔn)；輸出是在輸出線上產(chǎn)生脈沖或方波。 圖 25 數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的結(jié)構(gòu) 1． 緩沖（ Buffers） 這里的緩沖指的是 PC 內(nèi)存的一個(gè)區(qū)域（不是數(shù)據(jù)采集卡上的 FIFO 緩沖），它用來臨時(shí)存放數(shù)據(jù)。但是將采集卡的數(shù)據(jù)先送到 Buffer，你就可以先將它們快速存儲(chǔ)起來，稍后再重新找回它們顯示或分析。如果你的卡有 DMA 性能，模擬輸入操作就有一個(gè)通向計(jì)算機(jī)內(nèi)存的高速硬件通道，這就意味著所采集的數(shù)據(jù)可以直接送到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存。 下列情況需要使用 Buffer I/O： ① 需要采集或產(chǎn)生許多樣本，其速率超過了實(shí)際顯 示、存儲(chǔ)到硬件，或?qū)崟r(shí)分析的速度。 ③ 采樣周期必須準(zhǔn)確、均勻地通過數(shù)據(jù)樣本。 ②需要縮減存儲(chǔ)器的開支。觸發(fā)器通常是一個(gè)數(shù)字或模擬信號(hào)，其狀態(tài)可確定動(dòng)作的發(fā)生。硬件觸發(fā)讓板卡 上的電路管理觸發(fā)器，控制了采集事件的時(shí)間分配，有很高的精確度。當(dāng)某一模擬通道發(fā)生一個(gè)指定的電壓電平時(shí)，讓卡輸出一個(gè)數(shù)字脈沖，這是內(nèi)部觸發(fā)。許多儀器提供數(shù)字輸出（常稱為“ trigger out”）用于觸發(fā)特定的裝置或儀器，在這里，就是數(shù)據(jù)采集卡。 數(shù)據(jù)采集硬件有多種多樣的形式。 本設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)采集卡根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用 National Instruments 多功能 I/O采集卡 NI PCI6221?！?177。 圖 26 數(shù)據(jù)采集卡 通過 PC 機(jī)的 I/O 口，通過數(shù)據(jù)輸入端用數(shù)據(jù)輸入線和實(shí)驗(yàn)設(shè)備相連，在實(shí)驗(yàn)設(shè)備的輸出端有個(gè)轉(zhuǎn)換電路，可以將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中存在的信號(hào)（位移、壓力等）轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)卡所能采集的信號(hào)，下圖 27 是接線端子 BNC—2120 的面板。多數(shù)數(shù)據(jù)采集卡根據(jù)通道時(shí)鐘（ channel clock）按順序掃描不同的通道，控制一次掃描過程中相鄰?fù)ǖ篱g的時(shí)間間隔，而用掃描時(shí)鐘（ scan clock）來控制兩次掃描過程的間隔。 信號(hào)調(diào)理 從傳感器得到的信號(hào)大多要經(jīng)過調(diào)理才能進(jìn)入數(shù)據(jù)采集設(shè)備，信號(hào)調(diào)理功能包括放大、隔離、濾波、激勵(lì)、線性化等。下面僅介紹信號(hào)調(diào)理的通用功能。信號(hào)調(diào)理模塊應(yīng)盡可能靠近信號(hào)源或傳感器，使得信號(hào)在受到傳輸信號(hào)的環(huán)境噪聲影響之前已被放大，使信噪比得到改善。使用隔離的原因由兩個(gè)：一是從安全的角度考慮；另一個(gè)原因是隔離可使從數(shù)據(jù)采集卡讀出來的數(shù)據(jù)不受地 電位和輸入模式的影響。 濾波的目的是從所測(cè)量的信號(hào)中除去不需要的成分。通常還需要抗混疊濾波器，濾除信號(hào)中感興趣的最高頻率以上的所有頻率的信號(hào)。 信號(hào)調(diào)理也能夠?yàn)槟承﹤鞲衅魈峁┧璧募?lì)信號(hào)，比如應(yīng)變傳感器、熱敏電阻等需要外界電源或電流激勵(lì)信號(hào)。 許多傳感器對(duì)被測(cè)量的響應(yīng)是非線性的，因而需要對(duì)其輸出信號(hào)進(jìn)行線性化，以補(bǔ)償傳感器帶來的誤差。 即使傳感器直接輸出數(shù)字信號(hào)，有時(shí)也有進(jìn)行調(diào)理的必要。大多數(shù)數(shù)字信號(hào)調(diào)理模塊還提供其他一些