GB T 14029-1992 半导体集成电路模拟乘法器测试方法的基本原理.pdf

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1、中华人民共和国国家标准半导体集成电路模拟乘法器测试方法的基本原理国家技术监督局 批准 实施本标准规定了半导体集成电路模拟乘法器以下简称器件或乘法器 测试方法的基本原理乘法器与运算放大器相同的静态与动态参数测试可参照 半导体集成电路运算电压 放大器测试方法的基本原理总的要求若无特殊说明测试期间环境或参考点温度偏离规定值的范围应符合器件详细规范的规定测试期间应避免外界干扰对测试精度的影响测试设备引起的测试误差应符合器件详细规范的规定测试期间 施于被测器件的电参量的精度应符合器件详细规范的规定被测器件与测试系统连接或断开时 不应超过器件的使用极限条件若有要求时应按器件详细规范规定的顺序接通电源测试期

2、间 被测器件应避免出现自激现象若电参数由几步测试的结果经计算而确定时 这些测试的时间间隔应尽可能短测试期间 施于被测器件的信号源内阻在讯号频率下应基本为零测试期间 被测器件应按器件详细规范规定连接外围网络参数测试满量程总误差目的在乘法器的两个输入电压绝对值为最大值时 测试输出电压与其设计值的最大相对偏差测试原理图测试原理图如图 所示图测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度电源电压输出端负载电阻直流参考电压源输出电压测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻接通电源将两个直流参考电压源输出电压分别调到规定精度和正负满量程电压幅度将 和 输入端均接地 调节输出失调电压 使数

3、字电压表指示为零将 输入端接地 输入端接正满量程电压值或负满量程电压值 调节 端的补偿电压使数字电压表指示最小将 输入端接地 输入端接正满量程电压值或负满量程电压值调节 端的补偿电压使数字电压表指示最小必要时重复程序 至 条输入端 输入端均接正满量程电压测出输出电压为 输入端接负满量程电压输入端接正满量程电压测出输出电压为 输入端 输入端均接负满量程电压测出输出电压为 输入端接正满量程电压 输入端接负满量程电压 测出输出电压为按式 计算满量程输出电压设计值式中 被测器件的标度因子设计值被测器件规定的 输入端 输入端满量程电压分别求出 与 的绝对值的差值 取其中绝对值最大者代入式 计算满量程总误

4、差满量程总误差温度系数目的在规定温度范围内测试单位温度变化所引起的乘法器满量程总误差的变化测试原理图测试原理图如图 所示图测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度范围电源电压输出端负载电阻直流参考电压源电压测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻接通电源将两个直流参考电压源的输出电压调到规定的正满量程电压和负满量程电压将被测器件置于规定温度 的环境内待稳定后按照 至 条的程序测得再将被测器件置于规定温度 的环境内待稳定后 按照 至 条的程序测得按式 计算满量程总误差温度系数线性误差目的在乘法器的一个输入电压为规定值而另一输入电压变化时测试器件传输特性曲线相对于其最佳拟合

5、直线的最大相对偏差测试原理图的测试原理图如图 所示图测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度电源电压输出端负载直流参考电压源输出电压测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻接通电源将两个直流参考电压源输出电压分别调到规定的可调范围将 和 输入端接地调节输出失调电压 使数字电压表指示为零将 输入端接地 输入端接正或负满量程电压程 调节 端的补偿电压使数字电压表指示最小将 输入端接地 输入端接正或负满量程电压值 调节 端的补偿电压使数字电压表指示最小必要时重复程序 至 条在 输入端接规定的正满量程电压 输入端从规定的负满量程电压 逐点变到规定的正满量程电压 测出相应的输出电

6、压值 并作出输出电压曲线的最佳拟合直线 再找出输出电压曲线与最佳拟合直线之间的最大偏差 代入式 计算 端线性误差式中 被测器件的标度因子设计值在 输入端接规定的负满量程电压 按照 的程序计算出 比较取其中大者即为被测器件的 端线性误差在 输入端接规定的正满量程电压 输入端从规定的负满量程电压 逐点变到规定的正满量程电压 测出相应的输出电压值 并作出输出电压曲线的最佳拟合直线再找出输出电压曲线与最佳拟合直线之间的最大偏差 代入式 计算 端线性误差在 输入端接规定的负满量程电压 以下按 的程序计算出 比较取其中大者即为被测器件的 端线性误差标度因子误差目的测试乘法器传输特性的最佳拟合直线与理想传输

7、特性斜率的相对偏差测试原理图测试原理图如图 所示图测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度电源电压输出端负载直流参考电压源输出电压测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻接通电源将两个直流参考电压原输出电压分别调到规定的可调范围将 和 输入端接地调节输出失调电压 使数字电压表指示为零将 输入端接地 输入端接正或负满量程电压调节 输入端的补偿电压 使数字电压表指示最小将 输入端接地 输入端接正或负满量程电压调节 输入端的补偿电压 使数字电压表指示最小必要时重复程序 至 条在 输入端接规定的正满量程电压 输入端从规定的负满量程电压逐点变到规定的正满量程电压 测出相应的输出电

8、压值并作出输出电压曲线的最佳拟合直线 算出其斜率为 由 与理想传输特性斜率 即被测器件标度因子设计值 求出它们的差值 按式 计算标度因子误差在 输入端接规定的负满量程电压 输入端从规定的负满量程电压逐点变到正满量程电压按 中的公式 计算出在 输入端接规定的正满量程电压 输入端从规定的负满量程电压逐点变到规定的正满量程电压 按 中的公式 计算出在 输入端接规定的负满量程电压 输入端从负满量程电压逐点变到规定的正满量程电压按 中的公式 计算出比较 取其中最大者即为被测器件的标度因子误差标度因子误差温度系数目的在规定温度范围内测试单位变化所引起的乘法器标度因子误差的变化测试原理图测试原理图如图 所示

9、图测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度范围电源电压输出端负载直流参考电压源输出电压测试程序将被测器件置于规定温度 的环境内待稳定后按 的程序测得再将被测器件置于规定温度 的环境内待稳定后按 的程序测得 按式 计算标度因子误差的温度系数馈通误差目的在乘法器的一个输入端接入零电压而另一个输入端加上规定幅度和频率的正弦电压时 测试乘法器输出端的交流电压测试原理图测试原理图如图 所示测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度电源电压输出端负载电阻正弦信号发生器的振幅和频率图测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻接通电源将 输入端接地 输入端接规定幅度和

10、频率的正弦电压 调节输入失调调节使示波器上的误差曲线两头的端点位于同一水平线上由示波器上垂直刻度读出 端馈通误差电压值即为被测器件 端馈通误差将 输入端接地 输入端接规定幅度和频率的正弦电压 调节输入失调调节使示波器上误差曲线两头的端点位于同一水平线上 由示波器上垂直刻度读出 端馈通电压即为被测器件 端馈通误差馈通误差温度系数目的在规定温度范围内测试单位温度变化所引起的乘法器馈通误差的变化测试原理图测试原理图如图 所示图测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度范围电源电压输出端负载电阻正弦信号发生器的振幅和频率测试程序将被测乘法器置于规定的温度 的环境内待稳定后按 的程序

11、测得 端馈通误差将被测乘法器置于规定的温度 的环境内待稳定后按 的程序测得 馈通误差按式 计算 端馈通误差温度系数按照与 和 相同的程序分别测得 和 下的 端馈通误差 和按式 计算 端馈通误差温度系数共模抑制比目的在乘法器一对输入端输入正满量程或负满量程直流参考电压 而另一对输入端输入规定幅度和频率的正弦共模电压 时 测试共模输入电压 与其所产生的共模输出电压之比测试原理图测试原理图如图 所示测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度电源电压输出端负载电阻直流参考电压源输出电压图测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻接通电源将直流参考电压源的输出电压调到等于正满量程 或

12、负满量程 电压将 或 输入端接入正 或负满量程直流电压将 或 输入端接入规定幅度和频率的正弦共模电压用数字电压表交流档测得共模输出电压 按式 计算出共模抑制比式中 被测器件的标度因子设计值共模输入电压范围目的测试乘法器共模抑制比下降 时的共模输入电压测试原理图测试原理图如图 所示图测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度电源电压输出端负载电阻直流参考电压源输出电压测试程序按程序 至 条测得器件的共模抑制比在程序 的基础上 增加共模输入电压幅度并用数字电压表测出共模输出电压 当测得的共模抑制比按程序 测得的共模抑制比减小 时所对应的共模输入电压就是被测器件的共模输入电压小信

13、号带宽目的在乘法器一个输入端接入规定极性的满量程直流参考电压而另一输入端接入规定幅度的小信号正弦电压 测试正弦输出电压随工作频率变化降低 时的输入信号频率测试原理图测试原理图如图 所示测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度电源电压输出负载电阻和负载电容直流参考电压源输出电压正弦信号发生器的输出电压幅度图测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻和电容接通电源将直流参考电压源的输出电压调到准确等于正满量程或负满量程电压将 或 输入端接入正 或负满量程直流电压将 或 输入端接入规定幅度的正弦信号电压保持正弦电压振幅不变 由低到高增加正弦电压频率用交流毫伏表记下乘法器输出信号

14、幅度的变化 当输出振幅随频率变化而降低 时记下所对应的频率 即为矢量误差带宽目的在乘法器一个输入端接入规定极性的满量程直流参考电压而另一个输入端接入规定幅度的小信号正弦电压下 测试输出与输入信号之间的相位差为 弧度 时所对应的频率测试原理图测试原理图如图 所示图测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度电源电压输出端负载电阻和电容直流参考电压源输出电压正弦信号发生器的输出电压幅度电阻 和 的精度应在测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻和电容接通电源将直流参考电压源的输出电压调到准确等于正满量程或负满量程电压将 或 输入端接入正 或负满量程直流电压将 或 输入端接入规定

15、幅度的正弦信号电压保持正弦电压振幅由低到高增加正弦电压频率用交流毫伏表 或示波器 记下乘法器输出正弦电压与正弦信号发生器电压反相叠加后的电压 当交流毫伏表指示为正弦输入电压幅度的 时所对应的频率就是幅度误差带宽目的在乘法器一个输入端接入规定极性的满量程直流参考电压另一个输入端接入规定幅度的小信号正弦电压下 测试输出正弦电压变化 时所对应的频率测试原理图测试原理图如图 所示图测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度电源电压输出端负载电阻和电容直流参考电压源输出电压正弦信号发生器的输出电压幅度电阻 和 的精度应在测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻和电容接通电源将直流参

16、考电压源的输出电压调到准确等于正 或负满量程电压将 或 输入端接入正 或负满量程直流电压将 或 输入端接入规定幅度的正弦信号电压保持正弦电压振幅 由低到高增加正弦电压频率 当输出正弦信号电压幅度与直流信号相比变化 时测得所对应的频率就是满功率带宽目的在乘法器一个输入端接入规定极性满量程直流参考电压 另一输入端接入幅度为满量程电压的正弦信号下测试器件输出电压波形的非线性失真系数达到规定值时所对应的信号频率测试原理图测试原理图如图 所示测试条件环境温度电源电压输出端负载电阻和电容直流参考电压源输出电压正弦信号发生器的输出电压幅度测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻和电容接通电源将直流参考电压

17、源的输出电压调到准确等于正满量程或负满量程电压将 或 输入端接入正 或负满量程直流电压将 或 输入端接入规定幅度的正弦信号电压保持正弦电压幅度增加正弦电压频率 用示波器监视输出波形 用失真度测试仪测量输出波形失真系数 当失真达到规定值时的频率就是图转换速率目的在乘法器一输入端接入规定极性满量程直流参考电压另一输入端接入幅度为满量程的阶跃电压下 测试器件输出电压波形的最大变化速率测试原理图测试原理图如图 所示图测试条件环境温度电源电压输出端负载电阻和电容直流参考电压源输出电压阶跃信号的幅度和斜率测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻和电容接通电源将直流参考电压源的输出电压调到准确等于正满量程

18、或负满量程电压将 或 输入端接正 或负满量程电压将 或 输入端接入满量程幅度的阶跃电压用双踪示波器观察输入和输出波形并测出输出波形上升沿和下降沿的最大斜率即为转换速率建立时间目的在乘法器一输入端接正 或负 满量程直流参考电压另一输入端接入幅度为满量程的阶跃信号下测试器件输出电压幅度进入输出稳态值的规定误差带所对应的时间测试原理图测试原理图如图 所示测试条件测试期间 下列测试条件应符合器件详细规范的规定环境温度电源电压输出端负载电阻或电容直流参考电压源输出电压阶跃信号的幅度和斜率电阻 和 的精度在测试程序将被测器件接入测试系统接上负载电阻和电容接通电源将直流参考电压源的输出电压调到准确等于正满量程或负满量程电压将 或 输入端接正 或负满量程直流电压将 或 输入端接入满量程幅度的阶跃电压用示波器测量输出波形进入输出稳态值规定误差带的时间就是图附录参考符号对照表补充件符 号 含义小信号 带宽小信号 幅度误差带宽满功率带宽小信号 矢量误差带宽馈通误差标度因子误差线性误差满量程总误差共模抑制比转换速率建立时间共模输入电压馈通误差温度系数标度因子误差温度系数满量程总误差温度系数附加说明本标准由全国集成电路标准化分技术委员会提出本标准由上海元件五厂负责起草主要起草人张凤言高信龄