所谓的混合信号测试,是指对A/D、D/A、锁相环等兼有数字和模拟两种信号的混合电路芯片的测试。混合信号测试的测试时间长、费用高、测试系统结构复杂,在实现上具有一定的难度。而数字电路测试系统有着出色的测试能力,如足够的向量深度、灵活的数据格式、常规的交直流参数测试能力等。添加必要的程控模拟源以及模拟信号测试设备,运用系统集成的方法,用高信噪比的数字电路测试系统以及带有GPIB或VXI接口的设备构造A/D、D/A等转换芯片的测试环境,完全可以扩展到混合信号电路的测试领域,可以在一定程度上解决混合信号测试的问题。

由NI公司出品的Labview语言,是一种图形化编程语言,也是最通用的工程测试语言。Labview本身附带的软件包提供了大量带有GPIB接口的可程控测试设备的驱动程序,在测试程序中添加这些现成的驱动程序模块,很容易实现对外部设备的操作,使软件编写变得非常简单;Labview库函数中的DSP函数,可以方便地进行数据处理,作频谱分析。

选用Labview构成测试的软件环境,运用系统集成的方法实现数字电路测试系统向混合信号测试的扩展,可以依据不同的测试品种和测试要求,对系统灵活地加以配置,不管是软件编写还是硬件集成都非常方便、灵活、快捷。在构筑测试系统时,要充分考虑到以下三方面问题:系统中各部分的同步协调工作、降低系统噪声、阻抗匹配。

1 A/D转换芯片的测试环境构成

1.1 硬件构成

测试系统的硬件框图如图1。该系统的工作原理是:在SUN工作站运行的测试程序通过GPIB接口程控任意波形发生器产生所需要的测试波形；由数字电路测试系统产生测试A/D转换芯片所必需的数字激励并获取数字响应信号。在测试过程中,每次启动A/D转换的同时提供任意波形发生器的时钟脉冲信号,保证测试的同步进行,同时读入A/D转换器的数字输出信号;测试完毕后从数字电路测试系统的内存中读出转换数据,并进行处理。

高分辨率A/D的测试对测试系统本身的噪声性能有较高的要求。测试系统必须具有分辨小信号的能力,如果系统噪声太大,滤波不干净,就会扭曲测试结果,甚至无法进行测试。我们使用的数字测试系统为IMS公司的ATS60E测试系统,信噪比可达到90～124dB,可以测试16 Bit音频A/D,完全可以满足测试的要求。而且系统除了图表化的编程界面外,还提供Labview以及C语言的编程环境,很容易对测试过程进行控制。

任意波形发生器内部的存储空间存储数字化的波形,输出时通过D/A将数字信号转化为模拟信号。一般来说,输出频率和分辨率两个指标不可兼得。可以根据测试的A/D品种选择高速、低分辨率或低速、高分辨率的设备。对普通的音频A/D来说,Pragmatic 2711(16位，2MHz)是较好的选择。任意波形发生器产生的A/D常用测试波形一般有斜波(或三角波)和正弦波两种:斜波主要用来测量静态参数,正弦波用来测动态参数。在任意波形发生器后接高阶有源滤波器,以平滑由于波形发生器内部D/A存在量化误差所产生的测试波形上的锯齿,减少测试信号的失真。对高频电路测试,一般的测试系统阻抗都为50Ω,要充分考虑到阻抗匹配的问题,以保证信号的最大通过和最小反射。

1.2 软件构成

测试软件分两部分:IMS-ATS60E数字电路测试系统的IMS测试程序及Labview测试程序(见图2)。

数字电路测试系统的IMS测试程序完成如下功能:重复进行若干次测试,每次测试都产生A/D的转换控制信号,同时提供一个数字信号作为系统同步时钟,并捕获转换结果;对电路的数字部分进行常规的交、直流参数测试。

Labview测试程序完成的功能有:初始化波形发生器,包括写入测试波形,设置时钟同步方式、波形幅度、偏压等,产生的波形幅度为待测A/D满幅输入时模拟信号的幅度;控制数字电路测试系统,调用测试程序并进行测试,最后从数字测试系统的内存中读出数据并进行处理。