簡介

自動化測試設備 (ATE) 機架包含各種電子子系統(tǒng)（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(wěn)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(shù)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(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 用于測量響應。然后，可以分析這些測量結(jié)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(tǒng)通道，如圖 1 所示。更多的 VI 通道可實現(xiàn) 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(gòu)的八通道、2MSPS/通道同步采樣數(shù)據(jù)采集 (DAQ) 系統(tǒng)。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(qū)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(shù)：

表 1. 設計目標參數(shù)

1. 測量精度

ADC 的測量精度可使用總體未調(diào)誤差 (TUE) 進行計算。

完成系統(tǒng)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(tǒng)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(jīng)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(xiàn)更高的通道密度并降低成本。

圖 2. 具有 8:1 PMU:ADC 通道數(shù)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?qū)Χ嗦窂陀玫?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(wěn)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(yōu)化信號帶寬與噪聲性能，如表 3 所示。

表 3. 帶寬模式與穩(wěn)定時間和性能

圖 3. ADS9813 低噪聲和高帶寬模式的穩(wěn)定響應

3.同步系統(tǒng)中的多個器件

當使用多個 ADS9813 器件同時對數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)輸出和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。

圖 4. 具有 FPGA 的源同步高速數(shù)據(jù)接口