本书系统地介绍了集成电路测试所涉及的基础知识和实践经验。全书共分为15章。其内容包括实际的导线、电阻、电容、电感元件在测试电路中的影响，自动测试设备（ATE）V/I源的基本原理和实际应用限制，一些简单的模拟和数字集成电路测试原理和方法，测试数据分析的常用方法，以及测试电路相关的信号完整性方面的简单介绍，并结合测试开发的实际案例讲解了集成电路测试项目开发流程。以往这些内容分散到不同教材中，缺乏系统性。本书以集成电路测试为主线，从ATE应用角度，结合编者多年来的研发和应用经验，将基础知识串联起来。尤其从测试行业新人培养出发，加入了V/I源的基本原理和实际应用限制的讲解，并提供了仿真模型，使读者能够快速、全面地了解集成电路测试所需的各项基础知识。本书可作为集成电路测试工程师的学习教材，或者集成电路自动测试设备应用工程师的基础知识培训教材。

前言 随着集成电路工艺和设计水平的飞速发展，集成电路的自动测试技术也随之发展起来。但是与集成电路设计相比，测试工程并不太为人所熟知。因此，聘用和培训集成电路测试工程师变得困难。集成电路测试工程师从新人开始，到积累足够的经验，能自行开发出适用的测试方法和ATE测试程序，往往需要一到三年的学习和锻炼时间。 本书从ATE的应用角度切入，围绕集成电路测试所需的各项基础知识加以说明，并在其中穿插一些实际的测试经验。使集成电路测试工程师可以快速学习和上手集成电路测试工作。 本书主要针对的是集成电路测试工程师，所以需要一定的初级课程基础，这些基础课程包括：高等数学，线性代数，概率论与数理统计，电路分析基础，模拟电子技术基础，数字电子技术基础，复变函数与积分变换，数字信号处理，C/C++编程基础，最好还了解一些自动控制系统的知识。 本书共分为10章，第1章简要介绍了一些集成电路测试的基本概念以及本书中一些约定。 第2章举例说明了实际的导线、电阻、电容和电感的参数以及影响，这部分是其他集成电路测试书籍经常忽略的内容，也是新手工程师经常出现错误的地方。 第3章主要讲述了ATE设备的电源和测量的基本电路，重点讲述V/I源的工作原理以及应用限制，这部分是本书的重点，也是集成电路测试工程师应重点关注的内容。 第4章和第5章简要的介绍了一些测试程序编写的注意事项，以及一些误差和校准的基本原理。 第6章介绍了测试电路中常用的模拟信号调理的电路，简单介绍了其电路原理和应用注意事项。 第7章介绍了集成电路测试时常用的数字信号处理的基础知识。 第8章介绍了模拟集成电路和数字集成电路测试的基础知识。模拟部分以线性稳压电源、运算放大器为例，数字部分以I2C通讯和SPI通讯为例。鉴于这些基本原理已经有相关的教材，模拟部分倾向于介绍测试的注意事项，数字部分倾向于介绍如何看懂时序文档。 第9章讲解了常用的测试数据分析方法和原理。这部分在集成电路测试工作中非常重要，但是很多测试工程师容易忽略的内容，过度的依赖数据分析软件，而不了解其中原理，就很难分析出问题的根本原因。 第10章简单的介绍了一些测试中容易遇到的信号完整性问题。 本书是多年来的集成电路测试培训工作的总结，系统的介绍了基于ATE的集成电路测试所需要的模拟和数字集成电路测试方面的基础知识。

目 录 第1章 关于集成电路测试 1 1.1 集成电路测试相关书籍和标准推荐 1 1.2 准备工作 2 1.3 一些小约定 3 1.4 英文缩写 3 第2章 从理想电路到实际电路 7 2.1 实际的导线 7 2.1.1 开尔文连接 7 2.1.2 屏蔽与驱动保护 11 2.1.3 磁环与磁珠 13 2.2 实际的电阻 13 2.2.1 电阻的作用 13 2.2.2 实际电阻的分压电路 14 2.3 实际的电容 15 2.3.1 电容的参数以及影响 15 2.3.2 实际电路中的电容 15 2.3.3 电压驱动电阻电容（RC）电路的一阶系统响应 18 2.4 实际的电感 19 2.4.1 电感的作用 19 2.4.2 实际电路中的电感 20 2.5 驱动与负载 20 2.5.1 驱动能力的限制 20 2.5.2 负载效应的影响 22 2.6 继电器和电子开关 23 第3章 电源与测量的基本电路 26 3.1 V/I源的基本结构 26 3.1.1 整体结构 26 3.1.2 电压输出模式 27 3.1.3 电流输出模式 30 3.1.4 波形发生器模式 32 3.1.5 V/I源的测量 35 3.2 V/I源的限制 35 3.2.1 输出稳定时间 35 3.2.2 反馈响应时间 35 3.2.3 高度模型化的V/I源 36 3.3 ATE的测量电路 39 3.3.1 电压测量 39 3.3.2 时间测量 40 3.3.3 扫描测量 40 3.4 数字测试源 40 3.4.1 电源供电电路 40 3.4.2 直流参数测量电路 41 3.4.3 驱动输出电路 41 3.4.4 比较输入电路 42 3.4.5 有源负载电路 43 第4章 测试程序设计要求 45 4.1 测试程序的特殊要求 45 4.2 程序设计的风格 46 4.3 程序设计的防误方法 46 第5章 误差与校准 48 5.1 基于误差的计算 48 5.1.1 基于已有的元件参数计算电路误差 48 5.1.2 基于规格允许的误差选择元件参数 49 5.2 线性校准的原理与方法 49 5.3 非线性校准与数据拟合 53 第6章 模拟信号调理基础 57 6.1 电压放大与衰减电路 57 6.1.1 电压放大电路 57 6.1.2 电压衰减电路 58 6.2 电压与电流转换电路 58 6.2.1 电流电压转换 58 6.2.2 电压电流转换 59 6.2.3 测试三极管的VBE 60 6.3 比较电路 63 6.3.1 单限比较器 63 6.3.2 窗口比较器 63 6.3.3 滞回比较器 63 6.4 特性提取电路 65 6.4.1 峰值提取 65 6.4.2 滤波电路 66 6.4.3 采样保持 67 6.4.4 边沿检测 67 6.4.5 脉宽检测 68 6.5 信号修调电路 70 6.5.1 钳位限幅 70 6.5.2 电平调整 70 6.5.3 隔离转换 72 6.5.4 分频电路 73 6.6 相位补偿基础 73 6.6.1 极点和零点 73 6.6.2 相位补偿理论基础 79 6.6.3 运放环路增益精确测量的两种方法 86 6.6.4 相位补偿的灵活运用 93 第7章 数字信号处理基础 97 7.1 移动平均滤波 97 7.2 卷积与FIR滤波器 100 7.2.1 卷积 100 7.2.2 FIR滤波器 103 7.3 傅里叶变换 115 7.3.1 离散傅里叶变换和窗函数滤波器的频谱 115 7.3.2 窗函数解决频谱泄漏的应用 120 7.3.3 快速傅里叶变换 120 7.3.4 THD和SNR等频域参数的计算 126 7.3.5 FFT计算的注意事项 130 第8章 测试方法基础 133 8.1 开短路（Open-Short）测试 133 8.2 接触（Contact）测试/开尔文（Kelvin）测试 134 8.3 LDO的测试 135 8.3.1 参考电压 136 8.3.2 线性调整率 137 8.3.3 负载调整率 138 8.3.4 输出电流（Iadj）测试 138 8.3.5 最小负载电流 139 8.3.6 纹波抑制比 140 8.3.7 输出短路电流 141 8.4 运算放大器测试 142 8.4.1 运放的测试电路 142 8.4.2 运放VIO参数的测试 143 8.4.3 运放的CMRR参数测试 145 8.4.4 运放的输入偏置电流测试 148 8.4.5 运放的其他参数 151 8.5 数字通信测试 151 8.5.1 数字芯片的文档 151 8.5.2 数字IO口的DC参数 152 8.5.3 数字IO口的AC参数 152 8.5.4 I2C通信的存储器 153 8.5.5 SPI通信的存储器 158 第9章 测试数据分析 164 9.1 基本概念 164 9.1.1 测试结果（Test Result） 164 9.1.2 接受参照值（Accepted Reference Value） 164 9.1.3 准确度（Accuracy） 164 9.1.4 正确度（Trueness） 165 9.1.5 偏倚（Bias） 165 9.1.6 精密度（Precision） 165 9.1.7 重复性（Repeatability） 165 9.1.8 再现性（Reproducibility） 165 9.1.9 常用数据分析方法 165 9.2 相关性验证（CORR） 166 9.3 重复性与再现性（GRR） 166 9.3.1 不同配置之间的GRR计算 167 9.3.2 仪器验收的GRR计算 170 9.4 测试能力研究（TCS） 174 9.5 多Sites并行测试的数据验证 176 9.6 测试数据统计分析图 177 9.7 多Sites并行测试的效率以及UPH计算 177 第10章 信号和电源完整性的简介 179 10.1 方波的傅里叶级数 179 10.2 使用一阶RC电路仿真上升沿时间与带宽的关系 184 10.3 时域反射计（TDR）与线长校准 185 10.4 测试电路的地 188 第11章 实训平台介绍 192 11.1 QT-8100测试系统功能概述 192 11.1.1 QT-8100测试系统可测试的器件类型 192 11.1.2 QT-8100测试系统适用的测试过程 193 11.1.3 QT-8100测试系统的基础配置 193 11.2 QT-8100测试系统硬件系统组成 194 11.2.1 QT-8100测试系统的整体结构 194 11.2.2 QT-8100测试系统的硬件系统框图 194 11.2.3 QT-8100测试系统的主要模块和板卡 195 11.2.4 QT-8100测试系统的机架结构组成 204 11.2.5 QT-8100测试系统的通道资源简介 205 11.2.6 QT-8100测试系统的背板简介 207 11.2.7 QT-8100测试系统的培训板简介 208 11.3 QT-8100测试系统软件系统组成 209 第12章 测试方案开发简介 211 12.1 测试程序开发流程 211 12.2 测试程序的执行过程 211 12.3 测试函数的完整结构 213 12.4 测试方案开发流程 214 第13章 LDO的测试 216 13.1 Datasheet与Testplan的分析 216 13.1.1 Datasheet里的总体性能描述 216 13.1.2 Datasheet里的电气特性 217 13.1.3 Testplan里的测试规格 218 13.1.4 Testplan里的测试方法 218 13.2 测试方案的设计与调试 222 13.2.1 Open-Short测试 222 13.2.2 线性调整率 225 13.2.3 负载调整率 227 13.2.4 参考电压 230 13.2.5 调整脚电流 234 13.2.6 最小负载电流 236 13.2.7 最大负载电流 239 13.2.8 电源纹波抑制比 241 第14章 集成运算放大器的测试 246 14.1 集成运算放大器的基本特性 246 14.1.1 特征 246 14.1.2 工作模式 246 14.2 Datasheet的分析 247 14.2.1 重要特性 247 14.2.2 引脚定义与封装 247 14.2.3 功能原理框图 248 14.2.4 电气特性 249 14.3 集成运算放大器的测试方法 250 14.3.1 运放的VIO（VOS）参数测试 250 14.3.2 运放的CMRR参数测试 250 14.3.3 运放的IB（IIB）参数测试 250 14.3.4 运放的VOH＆VOL参数测试 251 14.3.5 运放的IQ（ICC）参数测试 251 14.3.6 运放的PSRR参数测试 251 14.3.7 运放的开环电压增益AVO（AVOL）参数测试 252 14.3.8 运放的压摆率（Slew Rate，SR）参数测试 253 14.4 Test plan的分析 254 14.5 测试方案的设计 255 14.5.1 连续性（Continuity） 255 14.5.2 静态电流IQ 256 14.5.3 输出高电平VOH，输出低电平VOL 257 14.5.4 输入失调电压（VOS） 257 14.5.5 输入偏置电流（IB），输入失调电流（IOS） 258 14.5.6 电源抑制比（PSRR） 259 14.5.7 共模抑制比（CMRR） 259 14.5.8 开环放大倍数AVOL 259 14.5.9 压摆率（SR） 260 14.5.10 ATE的资源分配 261 14.6 测试函数的编写 261 14.6.1 测试工程的新建 261 14.6.2 测试程序的PIN MAP设置 262 14.6.3 测试程序的Datasheet与Bin设置 262 14.6.4 测试函数的编写 263 14.7 测试程序的调试 275 14.7.1 测试项目的启动 275 14.7.2 测试项目的调试 275 14.7.3 测试结果 276 第15章 I2C接口的EEPROM存储器测试 277 15.1 Datasheet与Testplan的分析 277 15.1.1 Datasheet里的总体性能描述 277 15.1.2 Datasheet里的存储空间介绍 278 15.1.3 Datasheet里的物理连接介绍 280 15.1.4 Datasheet里的I2C总线介绍 282 15.1.5 Datasheet里的直流参数含义 285 15.1.6 Testplan的分析 286 15.2 测试方案的设计与调试 287 15.2.1 测试电路的设计 287 15.2.2 测试工程的新建 287 15.2.3 测试程序的PIN MAP设置 288 15.2.4 测试程序的Datasheet与Bin设置 289 15.2.5 连续性测试 289 15.2.6 IIL/IIH/ISB的测试 292 15.2.7 Func_AA的测试 295 附录 采样定理以及ADC的量化噪声 305 参考文献 319

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