簡介

自動化測試設備 (ATE) 機架包含各種電子子系統（例如電壓-電流 (VI) 源卡），可用于進行半導體測試。VI 卡的功能是提供精確穩定的電壓和電流源以及測量來測試半導體器件的電氣特性。參數測量單元 (PMU) 為 DUT 生成激勵（電壓和電流），并檢測電壓和電流。這種測量可通過 PMU 的多路復用電壓電流 (MVIx) 輸出進行，而模數轉換器 (ADC) 用于測量響應。然后，可以分析這些測量結果以確定器件的電氣性能，并確定任何潛在缺陷。

VI 卡包含多個子系統通道，如圖 1 所示。更多的 VI 通道可實現 DUT 并行測試，同時減少測試時間和成本。

圖 1. ATE 中的 VI 卡

自動化測試設備應用中的 ADC

ADS9813 ADC 是一款基于 18 位逐次逼近寄存器 (SAR) 架構的八通道、2MSPS/通道同步采樣數據采集 (DAQ)系統。ADS9813 的高通道密度支持更多 PMU 單元并行運行，從而減少測試時間和成本。ADS9813 能夠在所有模擬輸入通道上同時對輸入信號進行采樣，當測量對順序采樣引起的輸入通道間相位延遲敏感時，這點特別有用。

ADS9813 器件的完整集成模擬前端具有過壓輸入鉗位、1MΩ 輸入阻抗、獨立的可編程增益放大器 (PGA)、可編程低通濾波器 (LPF) 和 ADC 輸入驅動器。該 ADC 還具有低漂移精密基準，并集成了一個輸入緩沖器以用作外部基準。這些特性減小了 ATE 應用中的信號鏈尺寸，而缺少額外的外部元件降低了 PMU 輸出和 ADC 輸入之間的誤差貢獻。

設計示例

為 ATE 應用選擇 ADC 時，請確定以下參數：

表 1. 設計目標參數

1. 測量精度

ADC 的測量精度可使用總體未調誤差 (TUE) 進行計算。

完成系統級校準后，可以忽略偏移誤差和增益誤差，只需要考慮偏移熱漂移和增益熱漂移，如表 2 所示。為了減少熱漂移誤差，可以使用散熱器來減少 PMU 和 ADC 的溫度變化。

表 2.ADS9813 在各種工作條件下的測量精度

為了提高精度，PMU 和 ADC 可以共享一個共同的基準電壓，如圖 1 所示。以此類比例方式配置基準電壓可以消除基準漂移誤差。

2.快速通道選擇

VI 卡的每個 PMU MVIx 輸出均可連接到 ADC 通道，如圖 1 所示。此外，該子系統可以使用多路復用器將多個 PMU 輸出連接到一個 ADC 通道。圖 2 顯示了一個示例，其中每個 PMU 均具有 8 個 MVIx 輸出通道，這些通道經過多路復用并連接到一個 ADC 輸入通道。這樣可以為 VI 儀表卡實現更高的通道密度并降低成本。

圖2.具有 8:1 PMU:ADC 通道數的 VI 卡

使用多路復用器時，ADC 的模擬輸入帶寬必須更高（如 圖 2 所示），以便準確地捕獲多路復用器輸出切換時PMU 輸出信號的變化。ADS9813 具有兩種用戶可選的模擬輸入帶寬：低噪聲模式下的帶寬高達 22.7kHz，寬帶寬模式下的帶寬高達 700kHz。高帶寬模式使 ADS9813 能夠對多路復用的 PMU 輸出信號進行采樣，因為該器件可在 7.5μs 中將信號階躍穩定至滿量程 (FS) 信號的 99.95%。在需要較少 PMU 輸出測量的應用中，低噪聲模式可以優化信號帶寬與噪聲性能，如表 3 所示。

表 3. 帶寬模式與穩定時間和性能

圖 3.ADS9813 低噪聲和高帶寬模式的穩定響應

3.同步系統中的多個器件

當使用多個 ADS9813 器件同時對數據進行采樣時，可以共享采樣時鐘以提供對所有 PMU 輸出的同步采集，如圖 4 所示。同時，每個單獨 ADS9813 的數據輸出和數據時鐘必須一起路由到專用 FPGA 輸入，以并行讀取所有器件的數據。

圖 4. 具有 FPGA 的源同步高速數據接口