當(dāng)把模擬電路和數(shù)字電路集成到同一顆電路芯片里，混合信號(hào)集成電路就誕生了。而這類集成電路所對(duì)應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)就被稱為混合信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)。?

得益于 DSP 技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代混合信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)比傳統(tǒng)混合信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)有了更多的優(yōu)點(diǎn)：

01

可以高度并行地進(jìn)行參數(shù)測(cè)試，縮短測(cè)試時(shí)間，從而降低測(cè)試成本。

02

可以把各個(gè)頻率的信號(hào)分量區(qū)分，即把噪聲和諧波分量從測(cè)試頻率中分離出來，提高產(chǎn)品的可測(cè)試性。

03

可以使用不同的函數(shù)處理數(shù)據(jù)，滿足不同需求。

我們周圍的許多信號(hào)，如聲波、光束、溫度、壓力等都是模擬信號(hào)。現(xiàn)今基于信號(hào)處理的電子系統(tǒng)都必須先把這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為能與數(shù)字存儲(chǔ)、數(shù)字傳輸和數(shù)學(xué)處理兼容的離散數(shù)字信號(hào)。然后把這些離散數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)陣列之中用數(shù)字信號(hào)處理函數(shù)進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)處理。? 純數(shù)學(xué)理論上，如果滿足某些條件，連續(xù)信號(hào)在采樣之后可以通過重建完全恢復(fù)到原始信號(hào)，而沒有任何信號(hào)本質(zhì)上的損失。不幸的是，現(xiàn)實(shí)世界總不能如此完美，實(shí)際上連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換總會(huì)有信號(hào)的損失。 采樣用于把信號(hào)從連續(xù)信號(hào)（模擬信號(hào)）轉(zhuǎn)換到離散信號(hào)（數(shù)字信號(hào)），重建用于相反的過程。ATE依靠采樣和重建向待測(cè)芯片施加激勵(lì)信號(hào)并測(cè)量它們的響應(yīng)，具體的測(cè)試包含了數(shù)學(xué)上的和物理上的采樣和重建。? 混合 IC 測(cè)試使用的混合測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示，它包括了數(shù)字子系統(tǒng)和模擬子系統(tǒng)、時(shí)鐘及時(shí)序同步控制、系統(tǒng)控制電源、用戶使用控制界面和系統(tǒng)接口五個(gè)部分。

↑?混合信號(hào)測(cè)試機(jī)系統(tǒng)圖

模擬與數(shù)字子系統(tǒng)

傳統(tǒng)的模擬部分測(cè)量通過給被測(cè)器件施加一個(gè)單頻點(diǎn)的連續(xù)波形（如正弦波），然后用均方根（RMS）儀表測(cè)量被測(cè)器件輸出。這種量測(cè)方式雖然簡(jiǎn)便，但也存在固有的缺點(diǎn)。

01

多頻點(diǎn)的測(cè)量會(huì)增加更多測(cè)試時(shí)間。

02

RMS測(cè)量無法區(qū)別信號(hào)與噪聲。

基于?DSP 的測(cè)試系統(tǒng)中，通常需要兩種設(shè)備作為模擬信號(hào)源和測(cè)量工具：

1) 任意波形發(fā)生器（Analog Waveform Generator，AWG）

2) 波形采集器（Waveform Digitizer，DGT）

模擬子系統(tǒng)包括波形采集器 DGT、波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器 DSP、波形發(fā)生器 AWG以及可矩陣連到模擬引腳的高精度 AC 量測(cè)單元。 混合信號(hào) IC 測(cè)試時(shí)需要使用 AWG 將對(duì)應(yīng)的模擬管腳提供模擬波形，使用?DGT 對(duì)輸出管腳信號(hào)進(jìn)行波形數(shù)據(jù)采集，使用?DSP 對(duì)采集的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。?

AWG

AWG 波形發(fā)生器結(jié)構(gòu)如下圖。波形存儲(chǔ)器經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器把波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成階梯電壓輸出，然后經(jīng)過低通濾波器把階梯電壓處理成一個(gè)平滑的連續(xù)波信號(hào)，以作為模擬器件測(cè)試時(shí)需要的輸入。 通常 AWG 還會(huì)包含差分輸出和偏置電路，以滿足不同的信號(hào)要求。

↑?波形發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖

AWG 可產(chǎn)生低于低通濾波器截至頻率的任意波形，當(dāng)然根據(jù)奈奎斯特定理產(chǎn)生頻率的最高諧波分量不能超過 AWG 采樣頻率的 1/2。

DGT

波形采集器結(jié)構(gòu)見下圖，其處理信號(hào)的過程與 AWG 相反，是將獲得的模擬信號(hào)經(jīng)縮放和平移，再經(jīng)過抗混疊濾波器連續(xù)時(shí)間的濾波處理，通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)，獲得數(shù)據(jù)后再經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理器 DSP 進(jìn)行波形數(shù)據(jù)分析處理。

↑?波形采集器結(jié)構(gòu)圖

DGT 通常在信號(hào)采集端以增益可調(diào)電路處理不同的信號(hào)，以便經(jīng)過處理的信號(hào)能夠滿足 DGT的信號(hào)輸入要求。DGT 一般還包含跟蹤保持電路，這使其可以根據(jù)“欠”采樣定理完成高頻信號(hào)的采集。 數(shù)字子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與數(shù)字測(cè)試機(jī)相同，用來向被測(cè)器件提供控制信號(hào)使器件進(jìn)入對(duì)應(yīng)的工作狀態(tài)，提供 D/A 的數(shù)字輸入，采集 A/D 的輸出。 ?

測(cè)試同步(Synchronization)

在混合信號(hào)集成電路測(cè)試過程中，需要使用數(shù)字功能資源、AWG 資源以及 DGT 資源等等，在執(zhí)行過程中必須有同步控制。只有保證模塊間的啟動(dòng)停止、模塊的內(nèi)部時(shí)序、模塊采樣頻率與輸入的信號(hào)頻率嚴(yán)格同步，才能高效精確地完成測(cè)試任務(wù)。?

混合信號(hào)集成電路測(cè)試系統(tǒng)一般具有高數(shù)據(jù)速率、高定時(shí)準(zhǔn)確度、高通道數(shù)及高測(cè)試向量的數(shù)字測(cè)試能力。這就決定了混合信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)中一般由數(shù)字部分占據(jù)主導(dǎo)地位。同時(shí)，混合信號(hào)測(cè)試的時(shí)序以數(shù)字測(cè)試為基礎(chǔ)，而數(shù)字測(cè)試是以周期的方式進(jìn)行的，所以采用數(shù)字同步的方式最為合理。?

也因此，在通常情況下， AWG 和 DGT 都會(huì)預(yù)留外部觸發(fā)信號(hào)接口，用戶可以把數(shù)字通道與觸發(fā)接口相連接，以便在測(cè)試向量執(zhí)行的過程中更加精確地觸發(fā)信號(hào)發(fā)送和測(cè)量。?

審核編輯：符乾江