第8单元-模拟集成电路测试基础.pptx

第八单元 模拟集成电路测试基础第八单元 模拟集成电路测试基础模拟电路特性模拟故障机理和故障模型模拟电路的测试1. 模拟电路特性在SoC时代 ，模拟电路所占比例越来越少，但其设计、工艺和测试均逐渐变成整个系统最难的部分，需要一些特殊的测试方法。数字集成电路可用相同的基本模块搭建各种电路，而模拟集成电路则对不同应用采用相对应的电路结构，如音频放大电路具有高分辨率和低带宽、视频放大电路具有低分辨率和高带宽。因此，不同的电路需要不同的测试方法。1. 模拟电路特性模拟电路的一些关键特性如下：信号具有连续性电路品种多非线性特性反馈不明确复杂的因果关系没有合适的故障模型需要精确测量1. 模拟电路特性信号具有连续性在数字环境中，有用的信号是逻辑高电压VH和逻辑低电压VL，上升时间tLH和下降时间tLH 。在模拟环境中，有用的信号是幅度VA、压摆率SR、过冲VOV、设置时间tSettle、带宽、相位等。因此，在模拟信号测试时，需要考虑的参数会更多。1. 模拟电路特性?电路品种多模拟电路包含运算放大器、滤波器、比较器、调节器、混频器、低噪声放大器、功率放大器、模拟开关等，特殊的功能模块还包括线性驱动器、可变增益放大器、振荡器、传感器和射频发射与接收器等。各自的功能差别非常大，因此对每一个电路，都需要考虑其专门的特性。非线性特性模拟有源器件其外部特性都是非线性的，例如二极管的发信号情况下的I - V关系为1. 模拟电路特性?双极型晶体管的I - V关系为MOS晶体管的I - V关系为以上关系虽然是非线性的，但在局部范围内可以看成线性，这样对应的就是“小信号模型”。需要注意的是，小信号模型与电路的直流偏置相关，例如，MOS晶体管的跨导与漏极电流的大小密切相关。另外，非线性特性还包括有源器件的一些二级效应，例如体效应、沟道长度调制效应、迁移率效应、亚阈特性和热电子等。1. 模拟电路特性?反馈不明确模拟电路中经常需要用到反馈网络来增加电路的线性度，如上所示运算放大器对应的闭环增益为如果测量发现闭环增益小于预计的值，则需要确定是由什么因数引起的。R1太大？R2太小？A太小？1. 模拟电路特性与上述负反馈类似的应用，包括锁相环（PLL）、自动增益控制（AGC）、电源调节器等，必须通过专门的测量手段来确定故障的具体原因。复杂的因果关系电路的非线性和反馈，导致电路的因果关系非常复杂，另外，与信号参数相关的电路参数也会是因果关系复杂化。某一单个器件故障可能会影响电路中的很多参数，因此，对于模拟电路来说，确定故障向量是非常困难的，所以，大多数情况下，仍然进行针对某一类模拟电路的专门测试，包括专门的测试台和测试程序，很少有通用的模拟信号测试系统存在。1. 模拟电路特性没有合适的故障模型对于数字电路，可以基于单故障假设提取若干故障模型。对于模拟电路，没有简单有效的故障模型，不可能建立起一个适用于所有电路和应用的模型。就算是同一种电路，主要参数也可能不同。需要精确测量对于模拟信号的测量，某一个参数在被测量前，必须先清楚它的精度，然后选用精度更高的仪器进行测量，例如一个电压调节器，其输出电压精度为三位办，对它的测量就必须选用四位以上精度的电压计进行测量。另外，模拟信号还涉及到时域和频域，当测量电压、电流、振荡的时候，在时域进行测量；而当测量频谱、网络参数时，就必须在频域进行测量，所以就增加了侧量的成本和时间。第八单元 模拟集成电路测试基础模拟电路特性模拟故障机理和故障模型模拟电路的测试2. 模拟故障机理和故障模型模拟电路可能的故障包括以下几方面。这些缺陷具有普遍性，但精确建模表示是不可能的，一些缺陷，如灰尘或表面杂质等，具有局部影响效果。2. 模拟故障机理和故障模型如果灰尘较大使线条断裂，则为硬故障。图示腐蚀故障属于软故障，导致线条变细，可靠性下降。2. 模拟故障机理和故障模型硬故障“硬故障”明显地改变了电路的工作状态，例如下图中的“开路”、“短路”、“多余器件”和“丢失器件”等。2. 模拟故障机理和故障模型软故障“软故障”主要是改变相应器件的参数，例如的灰尘使多晶硅连线变窄，导致其下沟道长度变短，MOS晶体管的器件特性发生变化。另一个例子时，大宽长比的管子做成并联结构，其中一个小晶体管开路，不会导致电路整体功能失效，属于“软故障”。2. 模拟故障机理和故障模型软故障可细分为“参数型故障”和“偏离型故障”。参数型故障可以用来模拟对应器件参数的偏离影响。例如电流镜偏置电流从预计的100 μA降至80 μA，或者灰尘使对应器件的沟道长度从130 nm缩短至100 nm。偏离型故障指的则是整体电路性能的改变。例如，可能参数型故障，导致整个电路的工作频率从100 MHz降到了70 MHz，直流增益从80 dB降到了70 dB。在电路分析中，子电路中的偏离型故障在整个电路中也许就是参