數(shù)字測試儀的各參數(shù)測試單元的設(shè)計

2 高精度信號測量模塊的實現(xiàn)
要實現(xiàn)高精度信號測量模塊，必須具有高精度的DAC和ADC轉(zhuǎn)換芯片，這里采用了TI公司的DAC702和ADI公司的AD976來進行16位精度的信號輸出和回采。測量模塊原理如圖3所示，測試單元搭配了5個千分之一精度的精密電阻：50Ω、500Ω、50kΩ、500kΩ和5MΩ來劃分不同的測試范圍。為了保證足夠的測試精度，本測量單元還專門劃分JDQF和JDQS，使得整個測試系統(tǒng)具備Kelvin連接要素，可以分別向DUT（待測單元）提供FORCE線、SENCE線、LOW FORCE和LOW SENCE線，具備了當負載為小電阻情況下進行精確測量的能力。

參數(shù)測試單元軟件設(shè)計
1 通信協(xié)議
與傳統(tǒng)測試儀不同，該測試儀采用了Altera系列的FPGA芯片作為主控制芯片，這意味著該測試系統(tǒng)無法借助MCU核自身的指令系統(tǒng)來簡化整個系統(tǒng)的指令系統(tǒng)。本測試儀的內(nèi)部指令，全部采用了自定義的指令系統(tǒng)，能夠完整的對系統(tǒng)測試時的各個動作進行操作和切換,同時可以靈活地根據(jù)客戶需要進行各種設(shè)計和改進，不會因為受限于MCU內(nèi)核而出現(xiàn)系統(tǒng)瓶頸，在整個設(shè)計中具備了非常強的自主知識產(chǎn)權(quán)。

圖3 測量模塊原理圖

整個測試儀是基于PLX9054芯片進行的32位數(shù)據(jù)的PCI通信。為了協(xié)同整個測試系統(tǒng)控制，參數(shù)測試單元的控制設(shè)備采用了32位PCI數(shù)據(jù)中的24位作為內(nèi)部總線來控制各種測試動作，實現(xiàn)控制狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。整個數(shù)據(jù)流如圖4所示，每個數(shù)據(jù)包包含了24位數(shù)據(jù)，其中高8位定義為地址碼，用來解釋整個系統(tǒng)的各種操作，包含了數(shù)字和模擬參數(shù)測試的各個動作。低16位為測試數(shù)據(jù)位，用來傳輸測試必須的各種數(shù)據(jù)。
其中，參數(shù)測量的指令包含了FVPMU加電壓測量指令，該指令包含了5個命令地址：0011_1100、0011_1101、0011_1110、0011_1111、0100_0000依次表示測量中選取采樣電阻命令、加壓命令、電流保護命令、上限電流和下限電流保護命令。此外參數(shù)測量指令還有類似的FIPMU加電流測量指令等各種測量指令。

圖4 數(shù)據(jù)流格式