-I-基于STS8200測試平臺單路LDO芯片測試方案設(shè)計(jì)摘要芯片測試是產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格的把關(guān)人，在提升良率、降低總成本上起著關(guān)鍵作用。近年來半導(dǎo)體行業(yè)舉國重視，整個(gè)行業(yè)一片欣欣向榮蓬勃發(fā)展，高效的芯片測試在加速從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的過程中起到非常關(guān)鍵的作用。為了進(jìn)行調(diào)試、提高成品率，找到特定的錯(cuò)誤或被測芯片全面的性能特征。本文設(shè)計(jì)了基于STS8200測試平臺單路LDO芯片測試方案。本文的方案設(shè)計(jì)主要包括以下三個(gè)方面，（1）外圍電路設(shè)計(jì)（2）PCB板設(shè)計(jì)（3）程序代碼設(shè)計(jì)，首先通過在STS8200測試平臺，根據(jù)LDO芯片的測試原理以及測試規(guī)范，設(shè)計(jì)測試電路，根據(jù)測試電路，在PADS軟件設(shè)計(jì)PCB板，主要包括64PIN引腳的設(shè)計(jì)，電容的設(shè)計(jì)，LDO芯片的設(shè)計(jì)，繼電器的設(shè)計(jì)，然后在STS8200平臺編寫測試程序，主要編寫7個(gè)測試項(xiàng)：（1）IDD穩(wěn)態(tài)短路電流（2）ISD關(guān)態(tài)電流（3）VOUT_A輸出電壓值（4）VOUT_B輸出電壓值（5）VOUT_C輸出電壓值（6）LNR輸入調(diào)整（7）LDR負(fù)載調(diào)整。最后完成測試板的外圍焊接，用彩虹帶將測試板與機(jī)臺連接在一起，最后用STS8200軟件測試平臺完成相應(yīng)芯片的測試，并分析測試結(jié)果。關(guān)鍵字：LDO芯片，測試方案，測試參數(shù)，測試程序DesignofsinglechannelLDOchiptestschemebasedonsts8200testplatformAbstractChiptestingisastrictgatekeeperofproductquality,whichplaysakeyroleinimprovingyieldandreducingtotalcost.Inrecentyears,thesemiconductorindustryhasattractednationalattention,andthewholeindustryisbooming.Efficientchiptestingplaysaverykeyroleinacceleratingtheprocessfromdesigntomassproduction.Inordertodebugandimprovetheyield,findspecificerrorsorcomprehensiveperformancecharacteristicsofthetestedchip.ThispaperdesignsasingleLDOchiptestschemebasedonsts8200testplatform.Theschemedesignofthispapermainlyincludesthefollowingthreeaspects:(1)peripheralcircuitdesign(2)PCBboarddesign(3)programcodedesign.Firstly,thetestcircuitisdesignedonthests8200testplatformaccordingtothetestprincipleandtestspecificationofLDOchip.Accordingtothetestcircuit,thePCBboardisdesignedinpadssoftware,mainlyincludingthedesignof64pinpinpinpinandcapacitance,LDOchipdesign,relaydesign,andthenwritethetestprogramonthests8200platform,mainlywriting7testitems:(1)IDDsteady-stateshort-circuitcurrent(2)ISDoffstatecurrent(3)Vout_Aoutputvoltagevalue(4)Vout_Boutputvoltagevalue(5)Vout_Coutputvoltagevalue(6)LNRinputadjustment(7)LDRloadadjustment.Finally,theperipheralweldingofthetestboardiscompleted,andthetestboardisconnectedwiththemachinewithrainbowbelt.Finally,thetestofthecorrespondingchipiscompletedwithsts8200softwaretestplatform,andthetestresultsareanalyzed.Keywords:LDOchip,testscheme,testparameters,testprogram

1引言1.1芯片測試1.1.1芯片測試簡介芯片測試其實(shí)主要做的是三種測試，如圖1.1所示，如果一個(gè)芯片想要上市的話，這三項(xiàng)測試所測試出來的值必須符合測試規(guī)范里的值。圖1.1芯片測試分類功能測試[5]顧名思義就是看這顆芯片是不是這個(gè)產(chǎn)品所要用到的芯片，它測試的項(xiàng)目主要就是芯片的各項(xiàng)指標(biāo)是不是正常工作的，它的參數(shù)是不是在規(guī)范值之內(nèi)的，然后它能不能實(shí)現(xiàn)它本身的功能。性能測試主要是把損壞的不好的芯片給篩選出來，看看芯片能不能正常工作。因?yàn)樾酒谏a(chǎn)的過程有許多的因素可能會導(dǎo)致芯片的損壞，比如多了幾個(gè)引腳或者少了幾個(gè)引腳，芯片都不能正常的工作。可靠性測試[6]，就是看這個(gè)芯片能承受多少的外界傷害，就是看它牢不牢固，就比如在惡劣環(huán)境中，它還能不能工作，它能工作多久，就是相當(dāng)于它的使用期限，這些都是可靠性測試來得出的。測試方法大致總結(jié)一下有這幾類：板級測試、CP測試[18]、FT測試、SLT測試、可靠性測試，如圖1.2所示。首先介紹一下板級測試，它是功能測試的一類，主要是利用實(shí)體的PCB板，在上面焊上芯片，然后用飛線，將芯片的各個(gè)引腳都引出來，用機(jī)器檢測它每個(gè)引腳的數(shù)值，看看芯片能不能正常工作。第二個(gè)晶圓CP測試，在功能測試和性能試驗(yàn)中都經(jīng)常會使用它，它的作用就是找出壞掉的芯片，并把晶圓上壞掉的芯片給切掉。CP其實(shí)就是利用我們的機(jī)器上的探針去扎晶圓上面的芯片，把各種各樣的信號給予芯片，比較并計(jì)算芯片的輸出響應(yīng)。FT測試，在功能測試，芯片的性能試驗(yàn)和芯片的可靠性試驗(yàn)[10]中都能用到。因?yàn)樗鼨z測的是已經(jīng)封裝好的芯片，所以它要做的工作很多，一是看看芯片能不能正常實(shí)現(xiàn)它本身的功能，二是看看芯片有沒有封裝好。而且還可以檢測芯片在惡劣環(huán)境中還能不能用。系統(tǒng)級SLT測試，其實(shí)就是把成品測試更加完善一下，就是把它放在它的工作崗位上去測試，但是系統(tǒng)級測試有缺點(diǎn)，它的利用率很低，所以它才用于補(bǔ)充的。它主要是用機(jī)械臂來測試。圖1.2芯片測試方法1.1.2芯片測試平臺國內(nèi)外行業(yè)現(xiàn)狀我國芯片測試技術(shù)的現(xiàn)狀[7]：優(yōu)點(diǎn)：豐富的人才資源、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型政策、國內(nèi)穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)增長，缺點(diǎn)：測試設(shè)備不夠先進(jìn)，研發(fā)成本太高。集成電路在高速發(fā)展的過程中，集成電路檢測系統(tǒng)是必不可少的，它是保障IC[23]品質(zhì)與性能非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。所以說,集成電路測試的ATE(AutomaticTestEquipment,自動(dòng)試驗(yàn)裝置)引起了各個(gè)國家的廣泛重視。自動(dòng)測試平臺[14]它匯集了計(jì)算機(jī)技術(shù)，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，信息通訊技術(shù)，微電子技術(shù)，以及精密的電氣檢測技術(shù)于一身。按照具體的測試項(xiàng)目的不同，它大致上可分成如下幾種類型：（1）模擬集成電路測試系統(tǒng)[11]（2）數(shù)字集成電路測試系統(tǒng)（3）SOC（SystemOnChip，系統(tǒng)芯片）測試系統(tǒng)、模型混合檢測體系和RF(RadioFrequency，射頻)檢測體系等。由于芯片功能與類型不斷的增加，一般的電子檢測平臺都已無法適應(yīng)芯片檢測的要求了，如果研發(fā)新的測試機(jī)臺，那么成本就太高了，普通的小企業(yè)根本承受不了這么昂貴的價(jià)格，現(xiàn)在國外已經(jīng)有了非常先進(jìn)的集成電路測試設(shè)備，并且進(jìn)行了芯片的大規(guī)模量產(chǎn)，跟國外做個(gè)對比，我國的芯片測試行業(yè)起步很晚，雖然一直在進(jìn)步，但還是滿足不了現(xiàn)在芯片測試的需求。1.1.3芯片測試面臨的問題芯片檢測絕對不是單純看芯片好不好就可以了，要做到挑剔也要做到嚴(yán)苛，必須要進(jìn)行對全過程的管理和參與，從剛開始設(shè)計(jì)芯片的時(shí)候，就是考慮它應(yīng)該怎么檢測了，需要考量的原因也有許多，例如，能不能設(shè)計(jì)出能夠降低對外圍電路和檢測裝置依賴程度的芯片。芯片的試驗(yàn)開始的時(shí)候，就需要考慮到測試向量[20]，可以把驗(yàn)證的TestBench按照基于周期的方法來編寫，這樣得到的試驗(yàn)向量就可以很方便交換和防止數(shù)據(jù)遺失。再比如當(dāng)芯片的流片的時(shí)候，對于芯片的整體的測試方法也就應(yīng)該開始建立起來了，可以盡量讓芯片的開發(fā)速度提高。最后一步，當(dāng)芯片開始量產(chǎn)的時(shí)候，有一個(gè)良品率[13]，如何提高芯片的良品率也是一大難題，如何去盡量滿足客戶的需求也是一大難題。怎么才能把測試流程更加的優(yōu)化呢？怎么把測試的時(shí)間縮短？如何能減少測試成本呢？因此，芯片測試有許多的問題有待解決。芯片測試是產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格的把關(guān)人[9]，在提升良率、降低總成本上起著關(guān)鍵作用。近年來半導(dǎo)體行業(yè)舉國重視，整個(gè)行業(yè)一片欣欣向榮蓬勃發(fā)展，然而在向上成長的過程中，目前測試產(chǎn)業(yè)的成長的動(dòng)力遭受到幾項(xiàng)挑戰(zhàn)。首當(dāng)其沖的是產(chǎn)能不足，測試廠家訂單滿手，測試機(jī)臺卻不夠滿足客戶需求，直接導(dǎo)致訂單損失；機(jī)臺設(shè)備購置的周期十分冗長（主流機(jī)臺交期，由原來的8周一路延長，有的甚至長達(dá)半年以上），交付延遲、產(chǎn)能競爭十分嚴(yán)重；主要生產(chǎn)設(shè)備控制在歐美日少數(shù)國家，進(jìn)口設(shè)備價(jià)格高昂，對于資金取得較為困難的公司周轉(zhuǎn)緊張；行業(yè)上游，特別是新創(chuàng)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司，因?yàn)榈炔患吧a(chǎn)機(jī)臺而延遲開發(fā)、出貨的日程，甚至造成營運(yùn)困難。當(dāng)前，摩爾精英ATE測試設(shè)備和量產(chǎn)服務(wù)，已經(jīng)為國際知名半導(dǎo)體產(chǎn)商測試過數(shù)百億顆芯片，為國內(nèi)一家top3的設(shè)計(jì)公司測試過數(shù)十萬片wafer，經(jīng)市場驗(yàn)證可降低30%~70%的成本，擁有全面的數(shù)字、模擬、數(shù)模混合及射頻芯片的測試能力。越來越多的新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步凸顯半導(dǎo)體測試的重要性[7]。我們要盡量減少損失，因?yàn)橐淮螕p失可能會導(dǎo)致數(shù)百萬人民幣的流失。測試設(shè)備參數(shù)的一點(diǎn)點(diǎn)改變也會導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)的大不相同。我們的進(jìn)步空間還是很大的。1.1.4LDO芯片研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢我們之前設(shè)計(jì)的LDO一般使用外接電容[21]來進(jìn)行它的頻率的補(bǔ)償。不過如果這么做的話不但會加大芯片的引腳的數(shù)量，而且同時(shí)會使芯片的體積變大，不利于人們平時(shí)所用的電子產(chǎn)品方便帶來的外觀小巧，所以現(xiàn)在不光是中國，國外也開始對LDO的設(shè)計(jì)進(jìn)行嘗試著采用內(nèi)部的頻率補(bǔ)償?shù)姆绞剑覀兛梢云诖磥鞮DO如此發(fā)展的樣子:（1）超低壓差電壓，當(dāng)LDO的壓差電壓越小時(shí)，它的工作效率就會越高，而且我們的集成化電路工藝尺寸所需的電源電壓更加小了（2）更高效，其實(shí)就是減小LDO芯片的功耗，這樣做不僅可以節(jié)省能源而且可以非常有效的降低散熱問題（3）高集成度，高的功率密度，我們的客戶也非常希望電源類的產(chǎn)品能夠做的越來越緊湊。并且封裝體積越來越小[17]。在近幾年以來，LDO芯片的大規(guī)模使用和非常大的市場需求量，國內(nèi)外對LDO的設(shè)計(jì)在做出不斷的進(jìn)步，出現(xiàn)了各種各樣的LDO設(shè)計(jì)。但是我們國家對LDO芯片的設(shè)計(jì)還是比不上國外的工藝水平，但是，我們也在慢慢的進(jìn)步，我國電子產(chǎn)品越來越便攜，功能越來越多樣化，我國的芯片市場已經(jīng)呈現(xiàn)出了持續(xù)增長的良好發(fā)展趨勢。1.2本文研究內(nèi)容1.2.1課題目的及意義高效的芯片測試在加速從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的過程中起到非常關(guān)鍵的作用。為了進(jìn)行調(diào)試、提高成品率[12]，找到特定的錯(cuò)誤或被測芯片全面的性能特征。進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男酒瑴y試之后，就可以設(shè)計(jì)出一個(gè)低功耗[19]、低壓差、中電流的電壓調(diào)整器，由于調(diào)整器內(nèi)部的低通態(tài)電阻晶體管的數(shù)量，使得芯片的內(nèi)部壓差大大降低，從而可以獲得相應(yīng)于較大的輸出電流，它也可以應(yīng)用于移動(dòng)電話，無繩電話，攝像機(jī)、視頻拍攝裝置，輕便式游戲設(shè)備，輕便式AV設(shè)備，基準(zhǔn)電壓源，以電池供電的控制系統(tǒng)等。1.2.2論文組織結(jié)構(gòu)本文通過在STS8200測試平臺，根據(jù)LDO芯片的測試原理，設(shè)計(jì)測試電路，編寫程序，測試板的外圍焊接，從而完成相應(yīng)芯片的測試。第一章主要介紹了芯片測試的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，及本文的研究內(nèi)容第二章主要介紹了STS8200系統(tǒng)的介紹，包括硬件和軟件的介紹，包括它的系統(tǒng)規(guī)格及電性能指標(biāo)。第三章主要介紹了單路LDO芯片測試方案設(shè)計(jì)，包括外圍電路的設(shè)計(jì)，LDO工作原理的介紹，LDO應(yīng)用電路圖、測試電路圖、原理圖的設(shè)計(jì)繪制，以及LN1134系列LDO芯片的介紹，以及它的主要性能參數(shù)和特性曲線。以及利用PADS軟件對PCB板的繪制，包括各個(gè)模塊的繪制以及總體布局。第四章主要介紹了芯片的測試方法，以及測試項(xiàng)目計(jì)劃書，包括測試規(guī)范，測試結(jié)果。第五章主要研究芯片的失效分析與優(yōu)化研究。第六章對畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。

2LN1134系列LDO芯片介紹LN1134系列LDO芯片，是利用CMOS技術(shù)的高、低壓差，高精度輸出穩(wěn)壓[16]，低消耗電流的正穩(wěn)壓型低電壓穩(wěn)壓器。由于調(diào)整器內(nèi)部的低通態(tài)電阻晶體管的數(shù)量，使得芯片內(nèi)部壓差顯著降低，從而可以獲得相應(yīng)于較大的輸出額定電流，因此這種調(diào)整器可以應(yīng)用于人們工作中的移動(dòng)電話，以及家庭用的無繩電話，還有各種攝影裝置，包括攝像機(jī)、視頻拍攝裝置，還有便攜游戲機(jī)，便攜式AV裝置，基準(zhǔn)電壓源，由電池供電的控制系統(tǒng)等等。2.1LN1134系列LDO芯片引腳分析如圖2.1是LDO芯片的外觀圖。圖2.2是LDO芯片的引腳分配圖。圖2.1芯片外觀圖2.2芯片引腳圖LDO芯片一般都是由4個(gè)腳組成，腳位說明：1：VIN端是電壓輸入端2：VSS就是地線，通常還能稱之為GND3：CE端是啟動(dòng)開關(guān)。在LDO種輸入高電平芯片工作；輸入低電平或者接VSS芯片停止工作進(jìn)入關(guān)斷模式4：NC為懸空，無任何輸入與輸出的特性5：VOUT為芯片的電壓輸出端表2.1芯片引腳功能引腳號SOT23-5/SOT353SOT343DFN1010-4L引腳名功能144VIN輸入端222GND接地端313CE使能端4--NC懸空531VOUT輸出端2.2LN1134系列LDO芯片規(guī)格指標(biāo)可選的輸出電壓范圍：可在1.0～5.0V的電壓范圍內(nèi)選擇,步進(jìn)為0.1V輸出電壓精度高：精度可達(dá)±2.0%輸入與出口間的差值低：典型值約為180mV(輸出為3.0V的產(chǎn)品,IOUT=100mA時(shí))高紋波抑制比：60dB(1kHz)消耗電流少：典型值70μA最大輸出電流：可輸出300mA（VIN≥VOUT+1V）待機(jī)電流：小于0.1μA內(nèi)置保護(hù)：內(nèi)置過流保護(hù)內(nèi)置泄流管封裝SOT23-5LSOT353SOT343DFN1010-4L表2.2LN1134系列LDO芯片絕對最大額定值項(xiàng)目符號絕對最大額定值單位輸入電壓Vin-0.3～+8VVce-0.3～VIN+0.3輸出電壓Vout-0.3～VIN+0.3mW容許功耗PdSOT23-5L400SOT353,SOT343250DFN1010-4L100工作溫度TOpr-40～+85°C保存溫度Tstg-40～+1252.3LN1134系列LDO芯片移動(dòng)電話無繩電話照相機(jī)、視頻錄制設(shè)備便攜式游戲機(jī)便攜式AV設(shè)備基準(zhǔn)電壓源以電池供電的系統(tǒng)2.4LN1134系列LDO芯片的主要性能參數(shù)輸出電壓：LDO正常工作時(shí)的VOUT。輸出電流：芯片所能承受的最大帶載。輸入輸出壓差：保證輸出電壓在規(guī)范值之內(nèi)的情況下的最小輸入電壓與輸出電壓的差值，壓差越低LDO的性能越好。輸入穩(wěn)定度：輸入電壓變化對輸出的影響。負(fù)載穩(wěn)定度：負(fù)載電流變化對輸出電壓的影響。短路電流Ishort：芯片在輸出突然短路時(shí)的自我保護(hù)（有的LDO有短路保護(hù)有的沒有，沒有短路保護(hù)的LDO在輸出長時(shí)間短路后芯片會損傷）。CE最小高電平：芯片CE端開啟電壓的最低值。CE最大低電平：芯片CE端關(guān)閉電壓的最高值。關(guān)斷電流ISD：芯片在CE關(guān)斷后，所消耗的內(nèi)部電流。

3STS8200測試平臺介紹3.1STS8200系統(tǒng)概述STS8200是為適應(yīng)大模小數(shù)類芯片檢測要求而設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)，測試系統(tǒng)利用其先進(jìn)、合理的設(shè)計(jì)以及出色的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性，靈活多樣的選擇，以及強(qiáng)勁的擴(kuò)展能力為客戶提供了其它同類系統(tǒng)難以達(dá)到的高性價(jià)比[3]，如圖3.1所示為STS8200的系統(tǒng)構(gòu)成框圖。圖3.1STS8200系統(tǒng)構(gòu)成框圖3.2STS8200系統(tǒng)規(guī)格及工作環(huán)境l系統(tǒng)工作溫度：10℃~30℃l系統(tǒng)工作濕度：20%~75%STS8200單測試站及乒乓測試模式系統(tǒng)規(guī)格：l系統(tǒng)凈重：100kgl系統(tǒng)尺寸：見圖3.2圖3.2STS8200尺寸圖3.3STS8200系統(tǒng)電性能指標(biāo)系統(tǒng)電源要求：AC220×(1±10%)，50Hz系統(tǒng)額定功率：1.8KW系統(tǒng)保險(xiǎn)絲規(guī)格：10A系統(tǒng)開機(jī)瞬啟電流：60A3.4STS8200硬件及性能3.4.1PC機(jī)此臺設(shè)備所用的PC機(jī)有具體的配置要求，主要是應(yīng)該有1024×768彩色顯示器,2.4GHzCPU1G內(nèi)存、2個(gè)以上PCI插槽、40G硬盤并且裝有Windows7/XP/2000操作系統(tǒng)和VisualC++軟件。3.4.2總線接口卡圖3.3總線接口卡和68芯通訊電纜總線接口卡IF8001放在PC內(nèi)，并利用第六十八芯線纜與測試主機(jī)提供相連，并且分別驅(qū)動(dòng)上下二插件箱背板上的總線驅(qū)動(dòng)模組（SM8001），以完成PC與測試主機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的交換與驅(qū)動(dòng)。如圖3.3所示。3.4.3測試主機(jī)測試主機(jī)由風(fēng)扇單元、機(jī)外電纜、機(jī)箱、插件箱、供電單元、及標(biāo)準(zhǔn)測試箱等幾部分組成。如圖3.4所示。圖3.4STS8200測試主機(jī)3.5STS8200軟件程序3.5.1STS8200軟件操作界面下圖3.5為軟件測試程序構(gòu)架圖3.5測試程序構(gòu)架以下是STS8200軟件的操作界面[4]：control.exe――系統(tǒng)控制中心Testui.exe――測試操作界面PGSEdit.dll――程序編輯工具datalog.dll――數(shù)據(jù)保存模塊check.dll――自檢模塊dataAnalyse.exe――數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，分析及處理STSCAL.exe――校準(zhǔn)工具StsDebug.exe――調(diào)試工具模塊相關(guān)的庫、配置文件系統(tǒng)的硬件模塊驅(qū)動(dòng)程序3.5.2測試程序構(gòu)架STS8200測試程序架構(gòu)主要包括以下三個(gè)部分（1）在source文件夾中，以C++/C系統(tǒng)編程語言編寫的測試文件主體，測試程序源分配、管腳定義等頭文件；（2）程序在編譯調(diào)試成功后，軟件系統(tǒng)生成的dll執(zhí)行文件；（3）存放測試項(xiàng)目各項(xiàng)參數(shù)規(guī)格范圍，軟件和硬件分BIN信息的PGS文件。

4單路LDO芯片測試設(shè)計(jì)方案如圖4.1所示，為測試方案設(shè)計(jì)圖。圖4.1測試方案設(shè)計(jì)圖4.1外圍電路設(shè)計(jì)4.1.1測試規(guī)范（1）管腳名及定義如表4.1所示,測試規(guī)范中LDO芯片的引腳示意圖，如圖4.2所示表4.1測試規(guī)范管腳含義編號管腳名管腳含義1VIN輸入2GND地3EN使能4NC懸空5VOUT輸出圖4.2LDO芯片引腳示意圖測試項(xiàng)目和指標(biāo)如表4.2所示為測試項(xiàng)目和測試指標(biāo)的上限和下限。表4.2測試項(xiàng)目和測試指標(biāo)編號測試項(xiàng)目測試條件下限上限單位1IDDVIN=VCE=5,IL=020110uA2ISDVIN=5V,VCE=0-1uA3VOUT_AVIN=VCE=VOUT+1，IL=1mAVOUT*0.975VOUT*1.025V4VOUT_BVIN=VCE=6V,IL=1mAVOUT*0.97VOUT*1.03V5VOUT_CVIN=VCE=VOUT+1,IL=100mAVOUT*0.965VOUT*1.035V6LNR|VOUT_B-VOUT_A|050mV7LDR|VOUT_C-VOUT_A|050mVIDD穩(wěn)態(tài)短路電流ISD關(guān)態(tài)電流VOUT_A輸出電壓值1VOUT_B輸出電壓值2VOUT_C輸出電壓值3LNR輸入調(diào)整LDR負(fù)載調(diào)整測試方法在這里我將用繼電器來代替開關(guān)，S1,S2,S3,S4都用繼電器來代替IDD測量：S1，S2，S3,S4斷開，VIN=VCE=6V，測試VDD流入電流。ISD測量：S1，S2，S3,S4斷開，VIN=5V，VCE=0V,測試流入VDD的電流。VOUT_A測量：S1，S2，S3閉合，S4斷開,VIN=VCE=VOUT+1，IL=1mA，測試輸出電壓。VOUT_B測量：S1，S2,S3閉合，S4斷開,VDD和CE接5V，IL=1mA，測試輸出電壓。VOUT_C測量：S1，S2,S3閉合，S4斷開,VDD和CE接VDD+1V，負(fù)載電流100mA，測試輸出電壓。LNR：對VOUT_B和VOUT_A做差并取絕對值計(jì)算。LDR：對VOUT_C和VOUT_A做差并取絕對值計(jì)算。4.1.2LDO芯片原理LDO的最基礎(chǔ)的電路構(gòu)成[16]：一個(gè)P溝道MOS管，兩個(gè)電阻，它們的作用是，既可以分壓又?jǐn)y帶反饋功能。它們的名字是Rf和Rs，最后加一個(gè)誤差比較放大器。誤差放大器的功能是向P溝道MOS管給予一個(gè)必須要有的門極電壓，以此來控制MOS管是導(dǎo)通還是關(guān)斷。如圖4.3為LDO的工作原理。

圖4.3LDO工作原理圖下面來簡述一下LDO的基本工作原理[23]：首先要給系統(tǒng)上電，如果CE腳在一個(gè)高電平的狀態(tài)。那么這個(gè)電路就可以開始工作了，恒流源的作用毋庸置疑，就是給全部的電路提供一個(gè)偏置，那么與此同時(shí)，基準(zhǔn)電壓就建立起來了，那么你所加的輸入電壓越大，你所得到的輸出電壓也在不斷地增大，但是輸出電壓是不可能一直增大的，它是有一個(gè)規(guī)定值的，它一旦達(dá)到那個(gè)值，它就不會再增加了。這時(shí)候，反饋網(wǎng)絡(luò)的效果也就表現(xiàn)出來了，因?yàn)樨?fù)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋所產(chǎn)生的的值，幾乎和基準(zhǔn)的值沒有差別，那么差值放大的功能就表現(xiàn)出來了，它將它們二者間微小的偏差信號放大后，再經(jīng)過MOS管放大到輸出。這樣就容易得到了一個(gè)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，由此輸出電壓就不會大幅度的改變，就會一直在規(guī)定值的附近波動(dòng)，一樣的，要是輸入的電壓或者電流發(fā)生了變化，那么這個(gè)閉環(huán)的回路同樣會讓輸出電壓保持不變，就如同公式4.1所示。VOUT=[（Rf+Rs）÷Rs]×Vref（4.1）那么為什么會產(chǎn)生壓差呢？其實(shí)就是因?yàn)镻溝道的MOS管，其實(shí)這個(gè)MOS管工作的時(shí)候就如同一個(gè)電阻Rds開始工作了，公式就如4.2所示。Vdropout=VIN-VOUT=RDS(ON)×IOUT（4.2）根據(jù)上面的原理，我們不難總結(jié)出LDO最關(guān)鍵的一些特性，即當(dāng)你施加的最大輸入電流在規(guī)定的范圍以內(nèi)，并不比最小的工作電壓小。在負(fù)載不提供電流的時(shí)候，LDO的輸出電壓會隨著施加的輸入電壓的大小而改變值的大小，這就是我們說的LDO的跟隨特性[22]，其中最重要的穩(wěn)壓特性，當(dāng)然就是，輸出電壓到了測試規(guī)范的上限之后，就不再隨著輸入電壓的值的大小的變化而變化，這就達(dá)到穩(wěn)壓的目的了。4.1.3繪制電路圖如圖4.4所示，根據(jù)測試規(guī)范繪制的測試電路圖。考慮到LDO結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[2]，LDO的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。只有選用的LDO結(jié)構(gòu)簡單合理，且是一個(gè)穩(wěn)定的負(fù)反饋系統(tǒng)，那么方能具備繼續(xù)完成LDO的電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。才能保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。電路中放置兩個(gè)濾波電容，濾波電容的作用是穩(wěn)壓，在這里選擇4.7uF的電容，因?yàn)殡娙萏螅瑫y不到數(shù)值，電容太小，起不到穩(wěn)壓的作用。在實(shí)際測試中，采用繼電器代替開關(guān)，在電路中，繼電器的2腳和3腳是常連的狀態(tài)，測試電流時(shí)，繼電器開關(guān)開啟，此時(shí)，繼電器的3腳跟4腳相連，起到一個(gè)斷開電容的狀態(tài)，在測試電壓時(shí)，繼電器關(guān)閉，此時(shí)電容就起作用，就可以測量出輸出電壓了。圖4.4LDO測試電路圖4.2PCB版圖設(shè)計(jì)4.2.1PADS軟件介紹PADS軟件跟我們上課用過的AD軟件其實(shí)是大同小異的，它的主要功能就是繪制集成電路工作原理圖和完成PCB的設(shè)計(jì)，PADS國內(nèi)外工程師在繪制電路工作原理圖時(shí)主要用到的集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)軟件之一，也是PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域國內(nèi)外工程師最常見的工具軟件。4.2.2PCB版圖設(shè)計(jì)規(guī)則（1）根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范。LDO芯片有固定的設(shè)計(jì)尺寸。如圖4.5及表4.3所示。圖4.5芯片設(shè)計(jì)尺寸圖表4.3尺寸范圍符號尺寸單位：毫米尺寸單位：英寸最小值最大值最小值最大值A(chǔ)1.0501.2500.0410.049A10.0000.1000.0000.004A21.0501.1500.0410.045B0.3000.5000.0120.020C0.1000.2000.0040.008D2.8203.0200.1110.119E1.5001.7000.0590.067E12.6502.9500.1040.116e0.950(BSC)0.037(BSC)e11.8002.0000.0710.079L0.3000.6000.0120.024（2）PCB版圖設(shè)計(jì)規(guī)則元器件擺放：我們要考慮總體布局以便于布線，元件最好是在同一個(gè)方向上擺放，像電阻、電容這種分立元件應(yīng)該相互或和其他元件一起被擺放在一條線上，這樣既可以避免路徑阻礙，也可以建立布線通道。也可以預(yù)先確定路徑并預(yù)留元件空白，這樣做的好處有：1.信號分離2.長度匹配3.減少彎線4.減少通孔數(shù)目5.減少所需層數(shù)。寬線與布線：寬線布線是關(guān)于導(dǎo)線寬度比所需或最小導(dǎo)線寬度更高的一個(gè)術(shù)語。寬線布線建議用于：1.發(fā)生浪涌2.有不確定的電流要求3.印制導(dǎo)線的電阻有問題4.導(dǎo)線經(jīng)常接通5.溫度高，寬線布線的優(yōu)勢在于導(dǎo)線散熱好，這樣可以通過穩(wěn)定的電流并且有可以在更高溫度下運(yùn)行。4.2.3單元模塊介紹在繪制各類元器件時(shí)，圖4.6-4.9為常用操作方法。圖4.6進(jìn)入PCB封裝編輯器圖4.7進(jìn)入繪圖工具欄圖4.8放置焊盤圖4.9分步與重復(fù)（1）LDO芯片封裝首先選擇工具欄，進(jìn)入PCB封裝編輯器，點(diǎn)擊工具，選項(xiàng)，設(shè)計(jì)單位改為公制。單擊繪圖工具欄，添加端點(diǎn)，雙擊，點(diǎn)擊焊盤線，貼裝面選擇矩形，寬度0.5cm，長度1cm，方向90度，鉆孔尺寸0cm，內(nèi)層不需要，尺寸選擇0。對面層，選擇矩形，方向90度，其他都選擇0。單擊確定放置端點(diǎn)。點(diǎn)擊端點(diǎn)，右擊分布與重復(fù)，方向向右，數(shù)量2個(gè)，距離2.87cm，點(diǎn)擊端點(diǎn)，右擊分布與重復(fù)，方向向右，數(shù)量1個(gè)，距離1.9cm，然后選擇2D線，在中間畫一個(gè)框，然后根據(jù)引腳在它的四周畫五個(gè)焊盤，焊盤形狀都選擇正方形，三個(gè)層都為尺寸是1cm，鉆孔尺寸是0.6cm，LDO芯片封裝就完成了。完成后的器件封裝如圖4.10所示。圖4.10LDO芯片繪制（2）繼電器封裝本方案用繼電器來代替開關(guān)。首先選擇工具欄，進(jìn)入PCB封裝編輯器，點(diǎn)擊工具，選項(xiàng)，設(shè)計(jì)單位改為公制。單擊繪圖工具欄，添加端點(diǎn)，雙擊，點(diǎn)擊焊盤線，貼裝面選擇矩形，寬度1.5cm，長度3cm，偏移-0.75cm，鉆孔尺寸1cm，內(nèi)層和對面層選擇正方形，直徑為1.5cm。鉆孔尺寸為1cm。單擊確定放置端點(diǎn)。雙擊端點(diǎn)右擊，點(diǎn)擊分布與重復(fù)，方向選擇向下，數(shù)量3個(gè)，距離2.54cm。再次點(diǎn)擊端點(diǎn)，右擊分布與重復(fù)，方向向右，數(shù)量1個(gè)，距離2.54，偏移設(shè)置為0.75。點(diǎn)擊它，選擇方向向下，數(shù)量3個(gè)，距離2.54cm。然后選擇2D線，在兩個(gè)端點(diǎn)中間使用2D線畫一個(gè)框，進(jìn)行繼電器正負(fù)兩極的標(biāo)識。完成后的器件封裝如圖4.11所示。圖4.11繼電器繪制（3）電容封裝首先選擇工具欄，進(jìn)入PCB封裝編輯器，點(diǎn)擊工具，選項(xiàng)，設(shè)計(jì)單位改為公制。單擊繪圖工具欄，添加端點(diǎn)，雙擊，點(diǎn)擊焊盤線，貼裝面選擇正方形，尺寸2cm，鉆孔尺寸0cm，內(nèi)層和對面層都不需要，尺寸選擇0。單擊確定放置端點(diǎn)。點(diǎn)擊端點(diǎn)，右擊分布與重復(fù)，方向向左，數(shù)量1個(gè)，距離2.54，然后選擇2D線，在外面畫一個(gè)框，電容封裝就完成了。完成后的器件封裝如圖4.12所示。圖4.12電容繪制（4）64PIN插件封裝64PIN引腳是連接機(jī)臺與測試板的器件，繪制過程如下首先選擇工具欄，進(jìn)入PCB封裝編輯器，點(diǎn)擊工具，選項(xiàng)，設(shè)計(jì)單位改為公制。單擊繪圖工具欄，添加端點(diǎn)，雙擊，點(diǎn)擊焊盤線，貼裝面選擇矩形，寬度1.524cm，長度4cm，偏移1.238cm，鉆孔尺寸0.889cm，內(nèi)層和對面層選擇圓形，直徑為1.524cm。單擊確定放置端點(diǎn)。雙擊端點(diǎn)右擊，點(diǎn)擊分布與重復(fù)，方向選擇向下，數(shù)量31個(gè)，距離2.54cm。再次點(diǎn)擊端點(diǎn)，右擊分布與重復(fù)，方向向左，數(shù)量1個(gè)，距離2.54，點(diǎn)擊它，選擇方向向下，數(shù)量31個(gè)，距離2.54cm。然后選擇2D線，在外面畫一個(gè)框，然后選擇文本，進(jìn)行各個(gè)部分的標(biāo)識。完成后的器件封裝如圖4.13所示。圖4.1364PIN引腳繪制（4）單顆芯片封裝打開PADS-layout軟件，點(diǎn)擊ECO工具欄，點(diǎn)擊添加元器件，從庫中獲取元件類型，根據(jù)測試版的布局，依次放置封裝好的元器件：兩個(gè)電容、繼電器、LDO芯片，64pin插件，根據(jù)測試電路圖與測試規(guī)范，先連接芯片與繼電器，先將芯片的VIN端與繼電器的右側(cè)1腳連接起來，將VOUT端與左側(cè)的0腳連接起來，將繼電器的左側(cè)1腳與64pin插件的+5V連接起來，將繼電器的右側(cè)1腳與64pin插件的繼電器控制端，繼電器的左右兩側(cè)3腳分別連接電容的一端，有些LDO芯片對進(jìn)入或出口電容的位置更為靈敏。當(dāng)設(shè)計(jì)測試PCB板時(shí)，電容的大小應(yīng)盡可能接近芯片[1]。兩個(gè)繼電器的另外一端，分別連接64pin引腳的接地端，芯片的VSS端也接64pin引腳的接地端，芯片的EN端接64Pin引腳的源端FOVI_SH2，芯片的VIN端接64Pin引腳的源端FOVI_SH1，芯片的VOUT端接64Pin引腳的源端FOVI_SH0,將64pin插件的小接地端跟總接地端連接在一起，將用到的64pin插件的兩端連接在一起。最后用文本標(biāo)識每個(gè)器件的名稱和值。完成后的器件封裝如圖4.14所示。圖4.14單顆芯片版圖設(shè)計(jì)4.2.4全局規(guī)劃為了提高效率，設(shè)計(jì)出了同時(shí)可測四顆芯片的版圖設(shè)計(jì)[15]，打開PADS-layout軟件，點(diǎn)擊ECO工具欄，點(diǎn)擊添加元器件，從庫中獲取元件類型，根據(jù)測試版的布局，依次放置封裝好的元器件：四個(gè)電容、四個(gè)繼電器、四個(gè)LDO芯片，兩個(gè)64pin插件，與單顆芯片的連接方法相同，最后用文本標(biāo)識每個(gè)器件的名稱和值。完成后的器件封裝如圖4.15所示。圖4.16是印制的PCB板子的圖片。圖4.17是焊接好的測試板。圖4.15全局規(guī)劃圖4.16印制的PCB板版圖4.2.5PCB板焊接如下圖4.17為焊接的五塊測試板。焊接時(shí)，只需參照測試電路圖，擺放好元器件，利用焊烙鐵與焊錫完成焊接即可。圖4.17焊接完成的測試板4.3測試程序設(shè)計(jì)根據(jù)測試規(guī)范，一共需設(shè)計(jì)7個(gè)程序段（1）IDD穩(wěn)態(tài)短路電流（2）ISD關(guān)態(tài)電流（3）VOUT_A輸出電壓值（4）VOUT_B輸出電壓值（5）VOUT_C輸出電壓值（6）LNR輸入調(diào)整（7）LDR負(fù)載調(diào)整下圖4.18為系統(tǒng)函數(shù)流程，全部的程序代碼見附錄，下面介紹主要的程序代碼。圖4.18為系統(tǒng)函數(shù)流程4.3.1定義全局變量如下圖4.19所示為定義的全局變量的程序代碼及注釋，包含程序編譯所需的專用頭文件,#define為宏定義，使程序具可讀性和易修改性，有四個(gè)工位數(shù)，可同時(shí)測四顆芯片。圖4.19定義全局變量4.3.2定義初始化測試資源如下圖4.20所示為定義的初始化測試資源的程序代碼及注釋，系統(tǒng)硬件配置工位分配，將FOVI的0-3通道分配給工位1，將FOVI的4-7通道分配給工位2，將FOVI的8-11通道分配給工位3，將FOVI的12-15通道分配給工位4。圖4.20定義初始化測試資源4.3.3定義IDD穩(wěn)態(tài)短路電流IDD測量方法：開啟繼電器，VIN=VCE=6V，測試VDD流入電流，給VIN端加電壓，加6V的電壓，電壓表量程為10V，電流表量程為100uA，繼電器開，給CE端加電壓，加6V的電壓，電壓表量程為10V，電流表量程為100uA，繼電器開，延時(shí)5ms，測試VIN腳的電壓，采樣，一共采10次，每次10ms。如下圖4.21所示。圖4.21IDD的程序代碼4.3.4定義ISD關(guān)態(tài)電流ISD測量：開啟繼電器，VIN=5V，VCE=0V,測試流入VDD的電流[5]。測試靜態(tài)電流，CE加電壓，加0V電壓，電壓量程為2V，電流量程為10uA繼電器開啟，延時(shí)10ms，測試VIN腳的電壓，采樣，一共采10次，每次10ms。如下圖4.22所示。圖4.22ISD的程序代碼4.3.5定義VOUT_A輸出電壓值VOUT_A測量：斷開繼電器，VIN=VCE=VOUT+1，IL=1mA，測試輸出電壓。VIN腳加4.3V電壓，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開，CE腳加4.3V電壓，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開，延時(shí)5ms，VOUT腳加1uA電流，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開，延時(shí)10ms，測試VOUT腳的電壓，采樣，一共采50次，每次20ms。如下圖4.23所示。圖4.23VOUT_A的程序代碼4.3.6定義VOUT_B輸出電壓值VOUT_B測量：斷開繼電器,VDD和CE接5V，IL=1mA，測試輸出電壓。VIN腳加5V電壓，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開，CE腳加5V電壓，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開，延時(shí)5ms，VOUT腳加1uA電流，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開，延時(shí)10ms，測試VOUT腳的電壓，采樣，一共采50次，每次20ms。如下圖4.24所示。圖4.24VOUT_B的程序代碼4.3.7定義VOUT_C輸出電壓值VOUT_C測量：斷開繼電器，VDD和CE接VDD+1V，負(fù)載電流100mA，測試輸出電壓。VIN腳加4.3V電壓，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開，CE腳加4.3V電壓，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開，延時(shí)5ms，VOUT腳加80uA電流，電壓量程為10V，電流量程為1A繼電器打開，延時(shí)10ms，VOUT腳加100uA電流，電壓量程為10V，電流量程為1A繼電器打開，延時(shí)50ms，測試VOUT腳的電壓，采樣，一共采100次，每次50ms，如下圖4.25所示。圖4.25VOUT_C的程序代碼4.3.8定義LNR輸入調(diào)整LNR：對VOUT_B和VOUT_A做差并取絕對值計(jì)算。VIN腳加4.3V電壓，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開,CE腳加4.3V電壓，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開,延時(shí)5ms,VOUT腳加80uA電流，電壓量程為10V，電流量程為1A繼電器打開,延時(shí)10ms,VOUT腳加100uA電流，電壓量程為10V，電流量程為1A繼電器打開，延時(shí)50ms，測試VOUT腳的電壓，采樣，一共采100次，每次50ms測試LNR的值，對VOUT_B和VOUT_A做差并取絕對值計(jì)算。如下圖4.26所示。圖4.26LNR的程序代碼4.3.9定義LDR負(fù)載調(diào)整LDR：對VOUT_C和VOUT_A做差并取絕對值計(jì)算。VIN腳加5V電壓，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開，CE腳加5V電壓，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開，延時(shí)5ms，VOUT腳加1uA電流，電壓量程為10V，電流量程為100MA繼電器打開，延時(shí)10ms，測試VOUT腳的電壓，采樣，一共采50次，每次20ms，VOUTA與VOUTB作差的絕對值,顯示LDR測試值。如下圖4.27所示。圖4.27LDR的程序代碼

5芯片測試5.1測試項(xiàng)目（1）IDD穩(wěn)態(tài)短路電流（2）ISD關(guān)態(tài)電流（3）VOUT_A輸出電壓值1（4）VOUT_B輸出電壓值2（5）VOUT_C輸出電壓值3（6）LNR輸入調(diào)整（7）LDR負(fù)載調(diào)整5.2測試過程下圖5.1為測試流程圖。5.1測試流程圖首先運(yùn)行STS8200軟件控制平臺，如圖5.2所示，點(diǎn)擊自檢，觀察平臺能否正常工作，如圖5.3所示，然后點(diǎn)擊開發(fā)如圖5.4所示，從模板創(chuàng)建工程，如圖5.5所示保存為芯片的名稱，然后再圖5.6所示界面編寫程序代碼，然后如圖5.7所示運(yùn)行代碼，在5.8所示界面，設(shè)置所需的函數(shù)以及它相對應(yīng)的參數(shù)，點(diǎn)擊檢查，保存，代碼更新，接著修改完程序以后，編譯一下看程序有沒有出錯(cuò)的地方，沒有