第二章 測試方法回顧
2.1 測試概論
類比/混合訊號測試參數項目
目前，類比/混合訊號 IC 的類型非常多，其測試方法與測試項目皆有些許不同。一 般而言，測試的參數項目包含DC 與 AC 兩個大項如下。
在DC 測試項目主要包含：
¾ Continuity
¾ Leakage currents
¾ Power supply currents
¾ DC references and regulators
¾ Impedance measurements
¾ DC offset measurements
¾ DC gain measurements
¾ DC power supply rejection ratio
¾ DC common-mode rejection ratio
¾ Comparator DC tests
¾ Voltage search techniques
¾ DC tests for digital circuits
在AC 測試項目則包含：
¾ Gain error
¾ Distortion
¾ Signal Rejection
¾ Frequency response
¾ Noise
解析度 (Resolution)
解析度目前有兩種定義方式，分別為：
1. 輸出中離散階數最大數的倒數。若是以位元數 N=4 的類比至數位轉換器 (ADC) 為 例，則其離散階數最大數為 (24-1)，故解析度為 (1/24-1) = 1/15。常以百分比表示，
為1/(24-1) = 6.67％。
2. 可用轉換之位階數目表示。若是滿刻度的輸出電壓為VFS，則位元的離散階數共有 2N個，除了0 階以外，共有 (2N-1) 階，故其解析度為VFS/(2N-1)，此又稱為 LSB 值。
精確度 (Accuracy)
精確度是指實際輸出電壓和理想輸出之間差異，這種電壓差距的表示法是對最大
輸出電壓的百分比。以滿刻度1V 且精確度為 ±0.1％ 的 DAC 為例，這代表說在任何輸 出電壓情況下，其最大的誤差∆V 為 1V × ±0.1％ = ±1mV。
量化誤差 (Quantization Error)
在量化過程中，ADC 必須耗掉轉換時間，使得其在轉換終止時和起始時有訊號誤
差，此誤差命名為量化誤差，其大小必須在 ±0.5LSB 以內。要避免或是減少量化誤差
的最簡單方法，就是要將量化訊號於轉換初期時予以保持住，並且保持時間常超過ADC
的轉換時間，那麼ADC 在轉換起始和終止時都會得到相同的數值，如此便不會因訊號
轉態而增加量化誤差了，這也就是為何要在ADC 前加裝一個取樣和保持電路 (Sample and Hold, S/H) 的原因。
PMU (Parametric Measurement Unit)
PMU 為量測儀器重要單元，其精確度影響到測試結果的精準度。(圖 2-1) 為示意 圖如下：
圖2-1 PMU 架構示意圖
PMU 連接到待測 pin 腳 (DUT pin)，提供可改變大小的電流或電壓，並以 I/O board 的繼電器 (Relay) 控制其連接。當 PMU 提供電流到 device pin，此時測試機台以 ADC
PMU Force Range
Range Measure
5.25V
Select
35mA
Select
I V
V I
IC Drive
Sink
board 讀取該 pin 的電壓結果，同樣地，當 PMU 提供電壓到 device pin，此時測試機台 以ADC board 讀取該 pin 的電流結果，也就是說，給電流量電壓、給電壓量電流。PMU 可以選擇輸出最大電流與最大電壓的範圍，選擇適當的範圍以得到最好的解析度。
以 (圖 2-2) 開路/短路 (Open/Short) 測試為例來說明 PMU 的動作原理。
圖2-2 Open/Short 測試示意圖
Open/Short 主要測試輸入保護二極體的好壞與不同 pin 腳是否有連接到。測試該 pin 腳前，將其它所有的 pin 腳都接地，包含 power pin。提供 +100uA (or –100uA) 的 電流到測試的pin 腳，量測其電壓大小，如果電壓大小為 GT+1.5V (-1.5V)，判定為開 路壞品 (Fail Open)，如果為 LT+0.2V (-0.2V)，則判定為短路壞品 (Fail Short)，反之為 好品 (Pass)。
PE (Pin Electronics)
PE 為固定混合電路 (Custom Hybrid Circuits) 位於 I/O board 裡，連接 DUT pogo pins 腳，提供最好的possible signal integrity。PE 通常使用七個參考準位 (VIH、VIL、VOH、 VOL、IOH、IOL、VCM)，這些值儲存在參考記憶體 (Reference Memory) 中，使用於當 PE 對電路做 S/H 時。如以下 (圖 2-3) 所示：
PMU
Force Range Select
Measure
I
Range Select V I V 100uA
3.30V
PASS GT
+1.5V LT +0.2V 0V
0V
當PE 的驅動器處在致能狀態中 (Driver Impedance 50 ohm)，此時主動負載電路進 入關閉狀態以預防對驅動訊號的干擾，相反地，當驅動器處在高阻抗 (Tri-state) 狀態中
，此時主動負載電路進入致能狀態。當主動負載致能時，主動電流IOH或IOL將驅使 DUT pin 腳電壓大小朝向VCM準位，如果DUT pin 腳的電壓大於VCM，則驅動 (Drive)
IOH電流使其電壓下降到VCM，反之，當DUT pin 腳的電壓小於VCM，則汲取 (Sink ) IOL
電流使其電壓上升到VCM。以下 (圖 2-3) 示意IOH 、IOL的流向與VCM的關係。
圖2-3 Pin Electronics 架構圖