J750-PXI测试系统在射频芯片测试中的应用 |
| 2012-11-08 08:57 作者：李新鹏 张永林 吴磊 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月8日文】据《硅谷》杂志2012年第17期刊文称，利用J750测试机台IG-XL开发环境，充分利用J750的数字信号给定和电压电流测量功能及PXI的射频信号收发功能，开发出一套适用于射频芯片量产化测试的系统。该系统具有价格低廉，测试精度高，稳定性好，测试速度快的特点。
0引言
随着射频集成电路越来越强烈的市场竞争，势必要求对芯片的设计、开发、生产、测试等各个阶段降低成本，以达到应对激烈市场竞争的目的。对于某一种测试芯片来讲，由于生产厂家的要求不同，对该种芯片并不一定要求做如此全面的电参数测试。因而用较复杂昂贵的机台做某几个参数的测试，成了半导体测试领域常见到的现象。显然这是浪费资源，不能节约成本的不好做法。基于这些考虑，本文着重论述了针对射频放大芯片的低成本，高效率，高可靠性的射频解决方案。
1被测芯片简介
RF7168是RFMD公司生产的双频段（dualband）传输模块，可支持GSM900和DCS1800两种模式。具有RFMD公司最新的功率抑制模块，可以显著减少负载匹配中发生的电流和功率波动现象。产品还加入和防静电滤波器，可以有效防止周围静电对芯片天线端口的危害。
3射频开关的性能及对测试系统的要求
射频开关芯片主要用在有射频通路的场合，即在射频通路中有开通关断射频信号的需要，及在通路中有把信号从一个通路接到另外一个或几个通路的场合。该种芯片的应用极为广泛，在大多数射频电路板及电子产品中有广泛应用。
射频开关的主要性能参数有以下几个：
3.1需要完成的测试项目
根据芯片生产厂家要求，该芯片的典型测试参数如下：
1）无功率电流（IdleCurrent）：
即无功电流，表征芯片在不工作状态下的消耗电流。
2）最大输出功率（MaxPout），表征芯片在正常工作条件下的最大输出功率。
3）二阶谐波，三阶谐波，表征芯片在输出33dbm时的信号纯正度。
4J750-PXI测试系统搭建
4.1J750测试机台
J750机台是Teradyne公司提供的在自动测试领域最成熟的测试机台之一，在全球范围的装机量超过三千台。
图1为J750测试机台的系统框图，其主要结构及功能包括以下几本分：
图1J750系统结构图
Channelboard（数字通道模版）：此模块为单个电路板上的高速数字资源子系统，每个channelboard上有64个channel，可分独立队数字管脚做信号给定和测量。
Relayboard（开关板）：负责切换数字通道模板的信号到指定的探针，在需要信号整合的时候可以吧多个伸缩式探针的信号合到一处，相当于channelboard上的插头。
DPS(devicepowersupply)：被测芯片供电系统，可以往外部输出较大信号的稳定电压，每块板子上有八个独立的单象限电压供电通道。
4.2PXI机台
美国艾法斯（Aroflex）公司生产的PXI射频收发仪表配置比较灵活，可选用不同插槽的机箱搭配不同的模块，实现用户需要的功能。本课题采用的是2021C与3011模块实现射频信号产生的功能；用3030及3010模块搭配产生射频信号测量的功能。
5测试方案开发及应用
5.1测试仪器选择
结合被测芯片的测试要求得知，该芯片既要测量maxicc等直流参数，又要测量2ndharmonic等射频参数，且做每项测试时还要对不同管脚做不同的电参数设置，因此选取J750机台做直流参数测试机各管脚参数设置，PXI做射频信号的产生和测量，同时开关电路的控制也由J750完成。
5.2测试通路设计
从所测芯片的参数看出，要测量的芯片的输出功率范围约从-40dbm到33dbm不等，且测试端口不是唯一。PXI的输入输出管脚各有一个，且能测量的功率范围为-70dbm-10dbm之间，这就有必要根据芯片的管脚及测得功率范围设计开发一个通路切换模块，使得在测量不同参数时可以根据该参数的实际输入输出管脚和输入输出功率分配不同的信号通路。根据实际的测试要求设计开关电路如下图：
图2信号切换通路
根据通路功能的不同，从总体上可对信号通路划分为两个部分，即信号输入通路（sourcepath），和信号测量通路（capturepath）。
信号输入通路：
信号输入通路的主要功能是为把PXI根据芯片实际测试需要发出的信号按照各个测试项的不同分别切换到待测芯片的不同管脚。主要分为四个通路。
1）PXI_SourcetoLB_TX通路。此通路用于低频段基本载波测试中的输入信号。
2）PXI_SourcetoHB_TX通路。此通路用于高频段基本载波测试中的输入信号。
3）PXI_SourcetoRX1通路。此通路用于insertionloss项中的低频段输入信号。
4）PXI_SourcetoRX2通路。此通路用于insertionloss项中的高频段输入信号。
信号测量通路：
1）forward通路，此通路的通路损耗较小，适合于测量从芯片发出的中等强度信号，如forwardisolation,TX-RXGSM900Pout@Rx0等项。
2）maxpout通路，此通路损耗较大，有20db以上的损耗，故适合测量芯片的最大输出功率项。
3）harmonic通路，分为LB与HB两条通路，此通路经过40db的放大器，有放大的作用，故适合测量harmonic项信号输出较小的通路。
5.3系统总体结构
图3系统总体结构
本系统的总体结构如上图所示。被测芯片放在测试板上（由handler自动放置），各管脚的控制信号如Vdd，GP0，GP1，Enable等由J750提供，一些电流信号，如maxicc的测量也由J750完成。PXI负责产生和测量射频信号，射频信号的通路选择由switchbox完成。
系统的所有控制程序写在J750自带的IG-XL中，包括J750、PXI测试资源的控制，测试过程中switchbox通路的切换，测试中的时间等待，初始化设置等。
5.4测试参数举例
1）漏电流（leakagecurrent）测量
漏电流测量的是直流参数，是指芯片在不工作状态下消耗的待机电流。这一参数为DC测试的典型代表，因此测试中只用到J750的资源，没有用到PXI。
测试方法：Vbat管脚给定电压4.8V，Vramp，GP0，GP1，TxEn管脚均给零V，所有输入管脚不给能量，测试Vbat管脚流过的电流。示例程序如下：
1）电压参数预设值
CallGP_Pin_Set(0,0)
CallVramp_Set(0)
CallTx_En_PPMU(0)
TheHdw.Wait0.001
WithTheHdw.DPS.Pins("Vbat")
.ForceValue(dpsPrimaryVoltage)=4.8
TheHdw.Wait0.0002
EndWith
2）参数测量
CallTheHdw.DPS.Pins("Vbat").MeasureCurrents(dps1a,retValues)
3）预设参数还原
TheHdw.DPS.Pins("Vbat").ForceValue(dpsPrimaryVoltage)=0
TheHdw.Wait0.0002
2.最大输出功率（maxpout）测量
此芯片是有两个频段的射频放大芯片，故需对两个频段的参数都要测量。先只对GSM频段参数举例说明。
1）电压参数预设值
CallGP_Pin_Set(0,1.25)
CallVramp_Set(1.8)
CallTx_En_PPMU(1.25)
TheHdw.Wait0.001
TheHdw.DPS.Pins("Vbat").ForceValue(dpsPrimaryVoltage)=3.5
TheHdw.Wait0.0002
2）切换通路并给定输入信号，式中的OffSet_IN参数为传递信号通路的通路损耗。
CallSW_Normal_GSM(ThisSite)
CallRFIn_Start(RF_Freq,0+OffSet_IN)
3）参数测量
CallRF_Meas(RF_Freq,20,PeakPower)
4）预设参数还原
TheHdw.DPS.Pins("Vbat").ForceValue(dpsPrimaryVoltage)=0
TheHdw.Wait0.0002
由于此参数测量时设置的电压参数为芯片正常工作时的电压值，因此不用对参数还原。
另外考虑编程中的快速性和易读性，一些常用功能写成了参数，这样在程序中用到的时候直接用一个语句调用该函数即可，如以上两例中所示。
6测试结果评估及方案总结
由于J750和Aeroflex的PXI机台都是测试领域较成熟的机台，且IG-XL的兼容性好，因此保证了测试系统的可靠性和稳定性。在开发的最后阶段分别对一颗芯片重复测试两万次，及对两万颗芯片轮流测试，每次芯片的测试时间约为0.6S，即UPH为7200，符合工业生产要求。
作者简介：
李新鹏（1986-），男，硕士研究生，研究方向：智能检测技术。 |
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