半导体集成电路模拟乘法器测试方法的基本原理

半导体集成电路模拟乘法器测试方法的基本原理

国家标准 GB/T14029g92 半导体集成电路模拟乘法器 测试方法的基本原理 Generalprineiplesofmeasuringmethodsfanaloguemultiplier forsemiconductorintegratedcireuits 1992-12-18发布 1993-08-01实施 到家技术监督局发布国家标准
国家标准 半导体集成电路模拟乘法器 GB/T14029-92 测试方法的基本原理 General principlesofmeasuringmethodsofanaloguemultiplier forsemicondctorintegratedcircuits 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GB3442《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 1.1若无持殊说明,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 1.2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 13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 1.4 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 1.5 若有要求时应按器件详细规范规定的顺序接通电源 1 满试糊间,被浏器件应赚免出现自激现象 17 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 1.8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 1.9测试期间,被测器件应按器件详细规范规定连接外围网络 2 参数测试 2.1满量程总误差E 2.1.1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 2.1.2测试原理图 E测试原理图如图1所示 国家技术监督局1992-12-18批准 1993-08-01实施
GB/T14029-92 电源 直流参考 电压源 数字 被测器件 电压表 K 直流参考 电乐源 输出失调 调节 R 输入失调 调节 图1 2.1.3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; b 输出端负载电阻; d.直流参考电压源输出电压 2.1.4测试程序 1.4.1将被测器件接入测试系统 22 2.1.42接上负载电阻 2.1.4.3接通电谋 1.4.4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v.,V 2 2.1.4.5将X，和Y输入端均接地,调节输出失调电压V使数字电压表指示为零 2.1.4.6将x输入端接地,Y输入端接正满量程电压值或负满量程电压值,调节x,端的补偿电压 使数字电压表指示最小 2.1.47将Y,输入端接地,X,输入端接正满量程电压值或负满量程电压值,调节Y,端的补偿电压 使数字电压表指示最小 2.1.4.8必要时,重复程序2.1.4.5至2.1.4.7条 2.1.4.9X输入端、Y，输入端均接正满量程电压,测出输出电压为Vn;X输入端接负满量程电压 Y输入端接正满量程电压,测出输出电压为Vu;x，输入端、Y输入端均接负满量程电压,测出输出电 压为V;X，输入端接正满量程电压,Y输入端接负满量程电压,测出输出电压为Vun o 2.1.4.10按式(1)计算满量程输出电压设计值V v=KV.,V， 被测器件的标度因子设计值; 式中;K V， 被测器件规定的X输入端、Y输入端满量程电压 xm、VYn"
GB/T14029-92 2.1.4.11分别求出Vo与vo、VovVo的绝对值的差值Vsn、Ve、Vs,V,取其中绝对值最大者 ,代入式(2)计算满量程总误差 |Vl, IV 兴x×100% Ea VV 2.2满量程总误差温度系数aE 2.2.1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 2.2.2测试原理图 dE测试原理图如图2所示 电识 直流参考 电压源 数字 被关器件 电压表 Ks 直流参考 输出失渊 电压谋 调节 输入失调 调节 图2 2.2.3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， b. 输出端负载电阻 d 直流参考电压源电压 2.2.4测试程序 2.2.4.1将被测器件接入测试系统 2.2.4.2接上负载电阻 2.2.4.3接通电源 2244将两个直流参考电压源的输出电压调到规定的正满赋程电压相负满量程电压v,v" 2.24.5将被测器件置于规定温度T,的环境内,待稳定后,按照2.1.4.5至2.1.4.10条的程序测得 E(T 22.4.6再将被测器件置于规定温度r,的环境内,待稳定后,按照2.1.4.5至2.1.4.10条的程序测 得E(T
GB/T14029-92 按式()计算请量程总谈差温度系数 Bn.cT-'C as T 2.3线性误差E(Ex,Er 2.3.1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 拟合直线的最大相对偏差 2.3.2测试原理图 E的测试原理图如图3所示 电源 可调直流 参考电压源 数字 被测器件 电压表 可调直流 参考电压谢 输出失调 调节 N 输入失渊 调节 图3 2.3.3测试条件 测试糊间,下列测试条件应符合器件详细规范的规定 环境温度; a. b. 电源电压; 输出蝌负载 直流参考电压部输出电压 d 2.3.4测试程序 2.341将被测器件接入测试系统 2.3.4.2接上负载电阻 2.3.43接通电源 23.44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 2.345将x,和Y输入端接地,调节输出失调电压Va,使数字电压表指示为零 2.3.46将Y输入端接地,x，输入端接正或负满量程电压程,调节Y,端的补偿电压,使数字电压表 指示最小 2.34.7将x，输入端接地Y,输入端接正或负满量程电压值,调节x,端的补偿电压,使数字电压表 指示最小
GB/T14029-92 2.3.4.8必要时重复程序2.2.4.5至2.3.4.7条 2.3.49在Y输人端接规定的正满量程电压V.,x，输入端从规定的负满量程电压一V逐点变到 规定的正满量程电压V,测出相皮的输出电压值,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Val,代入式(4)计算x端线性误差E H是=x×100% Ex 式中:K 被测器件的标度因子设计值 2.3.410在Y,输入端接规定的负满量程电压 一Vm,按照2.3.4.9的程序,计算出Ex 比较ExI A.敢其中大教即为被满器件的X蹦线性谈差 2.3.4.11在x,输入端接规定的正满量程电压V,Y输入端从规定的负满量程电压一V,.逐点变到 规定的正满量程电压Vy,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|Vva,代入式(5)计算Y端线性误差En Y Em == ×100% (5 2 yy 2.3.4.12在X，输入端接规定的负满量程电压-Vxm,以下按2.3.4.11的程序计算出Ewe 比较 E,ELxe,取其中大者即为被测器件的Y端线性误差 2.4标度因子误差E 2.4.1目的 测试乘法器传输特性的最佳拟合直线与理想传输特性斜率的相对偏差 2.4.2测试原理图 E测试原理图如图4所示 电源 可测真流 参考电压谋 数字 被测器件 电压表 可调直流 参考电压源 输出失调 调节 输入失调 调节 图4 5
GB/T14029-92 2.4.3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; b. 电源电压; 输出端负载; d.直流参考电压源输出电压 2.4.4测试程序 2.4.4.1将被测器件接入测试系统 2.4.4.2接上负载电阻 2.4.4.3接通电源 2.4.4.4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 2.4.4.5将X和Y输入端接地,调节输出失调电压V丽,使数字电压表指示为零 2. .4.4.6将Y，输入端接地,x，输入端接正或负满量程电压,调节Y，输入端的补偿电压,使数字电压 表指示最小 2.4.4.7将x输入端接地,Y输入端接正或负满量程电压,调节x输入端的补偿电压,使数字电压 表指示最小 2.4.4.8必要时重复程序2.4.4.5至2.4.4.7条 2.4.4.9在X输入端接规定的正满量程电压,Y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,算出其斜率为K 由K与 理想传输特性斜率K即被测器件标度因子设计值)求出它们的差值AK,按式(6)计算标度因子误差 EK， K X100% 6 E 2.4.4.10在X,输入端接规定的负满量程电压,Y输人端从规定的负满量程电压逐点变到正满量程 电压,按2.4.4.9中的公式,计算出EK， 2.4.4.11在Y输入端接规定的正满量醒电压,X，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2.4.4.9中的公式,计算出EK， 2.4.4.12在Y输入端接规定的负满量程电压,X，输入端从负满量程电压逐点变到规定的正满量程 电压,按2.4.4.9中的公式,计算出E 比较EK.,E,EK,E ,取其中最大者即为被测器件的标度因子误差E" 2.5标度因子误差温度系数as 2.5.1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 2.5.2测试原理图 d，测试原理图如图5所示
GB/T14029-92 电飘 可调直流 参考电压源 数字 被测器件 电压表 W上线 参考电压谋 输出失调 调节 R 输入失调 调节 图5 2.5.3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 a. 电源电压 b 输出端负载; c. d 直流参考电压源输出电压 2.5.4测试程序 25.41将被渊器件置于规定温度丁,的环境内,待稳定后按2么4的程序测得Exr, 2.5.4.2再将被测器件置于规定温度的环境内,待稳定后按2.4.4的程序测得ExT, 按式(7)计 算标度因子误差的温度系数as EK" EK(T.,-EKca T 7 aE T一 2.6馈通误差E,(Eex,Ep 2.6.1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 2.6.2测试原理图 E测试原理图如图6所示 2.6.3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 a. 电源电压 b 输出端负载电阻; c. d 正弦信号发生器的振幅和颜率
GB/T14029--92 示 电谋 波 器 被测器件 垂直 输入失测 调节 图6 2.6.4测试程序 2.6.4.1将被测器件接入测试系统 2.6.4.2接上负载电阻 2.6.4.3接通电源 2.6.44将Y输入端接地,x,输入端接规定幅度相赖率的正弦电压;调节箱八失调调节,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X端馈通误差电压值即为被测器 件x端愤通误差Eirx 2.645将x输人端接地Y输人端接规定幅度和顿车的正弦电压,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Y端馈通电压,即为被测器件Y端 馈通误差E 饿通误差温度系数ar(as 2.7 Ex,asFY 2.7.1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. 2.7.2测试原理图 e测试原理图如图7所示 电源 波 E 器 被测器件 输人失调调节 图7"
GB/T14029-92 2.7.3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 a b 电源电压; 输出端负载电阻 正弦信号发生器的振幅和颊率 d 2.7.4 测试程序 2.7.41将被测乘法器置于规定的温度T的环境内,待稳定后按2.6.4的程序测得x端愤通误差 E Fx(T, 2.7.4.2将被测乘法器置于规定的温度T的环境内,待稳定后按2.6.4的程序测得x馈通误差 Erxr,,按式(8)计算x端姨通误差温度系数4Es Enn EpxG xo asPx 8 2.7.43按照与2.7.4】和2.7.4.2相同的程序,分别测得了,和T下的Y端馈通误差Errr,种 EpYr,,按式9)计算Y端馈通误差温度系数4Erx Epy Er FY BnYG (9 Gy T 2.8共模抑制比Ken 2.8.1目的 在乘法器一对输人端输入正满量程或负满量程直流参考电压,而另一对输人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V爬与其所产生的共模输出电压之比 2.8.2测试原理图 K cR测试原理图如图8所示 2.8.3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; a 电源电压; b 输出端负载电阻 c d.直流参考电压源输出电压 电源 交流数字 被测器件 电压表 直流参考 电压源 图8
GB/T14029-92 2.8.4测试程序 2.8.4.1将被测器件接入测试系统 2.8.4.2接上负载电阻 2.8.4.3接通电源 2.8.4.4将直流参考电压源的输出电压调到等于正满量程(或负满量程)电压V 2.8.4.5将X(或Y)输入端接入正(或负)满量程直流电压V我 2.8.4.6将Y.(或X输入端接入规定幅度和频率的正弦共模电压Vc 2.8.4.7用数字电压表交流档测得共模输出电压Voe,按式(10)计算出共模抑制比Km MRa Ka=2lgEKY dB -- 10 q 式中;K -被测器件的标度因子设计值 2.9共模输入电压范围Ve 2.g.1目的 测试乘法器共模抑制比下降6dB时的共模输入电压 2.g.2测试原理图 Yc测试原理图如图9所示 电谋 交流数字 被测器件 电压表 直流参考 电压源 图9 2.9.3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; a. b 电源电压; 输出端负载电阻; 直流参考电压源输出电压 d 2.9.4测试程序 2.9.4.1按程序2.8.4.1至2.8.4.7条测得器件的共模抑制比KaR 2.g.4.2在程序2.9.4.1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2.g.4.1测得的共模抑制比减小6dB时所对应的共模入电压就是被测器件 的共模输入电压Ve 2.10小信号带宽Bw(一3dB) 2.10.1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 10
GB/T14029-92 正弦电压,测试正弦输出电压随工作频率变化降低3dB时的输入信号频率 2.10.2测试原理图 Bw(一3dB)测试原理图如图10所示 2.10.3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; b 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 电源 交流 被测器件 毫伏表 直流参考 电压源 图10 2.10.4测试程序 2.10.4.1将被测器件接入测试系统 2.10.4.2接上负载电阻和电容 2.10.4.3接通电源 210.4将直流参考电压源的输出电压调到准确常于正满量鞋或负满最程电压 2.10.45将x,(或Y)输入端接入正(或负)满量程直流电压 2.10.4.6将Y,(或x;)输入端接入规定幅度的正弦信号电压 2.10.4.7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幅 度的变化 当输出振幅随频率变化而降低3dB时,记下所对应的颜率,即为w(一3dB) 2.111%矢量误差带宽Bw 2.11.1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,谢试输出与输入信号之间的相位差为0.瓢度(0.579)时所对应的颗率 2.11.2测试原理图 Bw测试原理图如图11所示 l
GB/T1402g-92 R -1okn 交流 毫伏表 电源 R=1okn 被测器件 直流参考 电压源 图11 2.11.3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 b 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; d 正弦信号发生器的输出电压幅度; 电阻R和R,的精度应在0.01% f 2.11.4测试程序 2.11.4.1将被测器件接入测试系统 2.11.42接上负载电阻和电容 2.11.43接通电源 2.11.44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 2.11.45将x(或Y)输入端接入正(或负)满量程直流电压 2.11.4.6将Y(或x)输入端接入规定幅度的正弦信号电压 2.11.4.7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0.010时 所对应的频率就是Bwv 2.121%幅度误差带宽Bw 2.12.1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1%时所对应的频率" 2.12.2测试原理图 Bw测试原理图如图12所示 12
GB/T1402g92 R-1okn 交流 毫伏表 电源 R-1okn 被测器件 直流参考 电压源 图12 2.12.3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 h. 输出端负载电阻和电容; 直流参考电压源输出电压; d. 正弦信号发生器的输出电压幅度; 电阻R和R,的精度应在Q.o1% 2.12.4测试程序 2.12.4.1将被测器件接入测试系统 2.12.4.2接上负载电阻和电容 2.12.4.3接通电源 2124，将直流参考电压源的输出电压调到准确等于正(或负)满量程电压 2.12.45将x(或Y)输入端接入正(或负)满量程直流电压 .12.4.6将Y(或x)输入端接入规定幅度的正弦信号电压 22. 21247保持正弦电压操幅,由低到高增加正弦电压频率,当输出正弦僧号电压幅度与直流信号相比 变化1%时测得所对应的频率就是BW 2.13满功率带宽Bw 2.13.1目的 在乘法器一个输人端接入规定极性满量惺直流参考电压,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 2.13.2测试原理图 Bw测试原理图如图13所示 2.13.3测试条件 环境温度， a. b 电源电压; 输出端负载电阻和电容 c 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 2.13.4测试程序 13
GB/T14029-92 2.13.4.1将被测器件接入测试系统 2.13.42接上负载电阻和电容 2.13.43接通电源 2.13.4.4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 2.13.45将x,(或Y)输入端接入正(或负)满量程直流电压 2.13.4.6将Y,(或X)输入端接入规定幅度的正弦信号电压 2.13.4.7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BW, 电源 失真度 渊试仪 被测器件 直流参考 示波器 电压源 图13 2.14转换速率SR 2.14.1目的 在乘法器一输人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 2.14.2测试原理图 测试原理图如图14所示 SR 电源 双踪 被测器件 示波器 直流多考 电压源 图14 2.14.3测试条件 环境温度 a 电源电压; b 14
GB/T14029-92 输出端负载电阻和电容; d 直流参考电压源输出电压; 阶跃信号的幅度和斜率 e 2.14.4测试程序 2.14.4.1将被测器件接入测试系统 2. 14.4.2接上负载电阻和电容 2.14.4.3接通电源 2.14.4.4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 2.14.4.5将x(或Y)输入端接正(或负)满量程电压， 2.14.4.6将Y(或x,)输入端接入满量幅度的阶跃电压 2.14.4.7用双踪示波器观察输入和出波形,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S 2.15建立时间 2.15.1目的 在乘法器-输入端接正(或负)满量程直流参考电压,另-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 2.15.2测试原理图 t测试原理图如图15所示 2.15.3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; b 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 d 阶跃信号的幅度和斜率 电阻R，和R的精度在0.01% 2.15.4测试程序 15.4.1将被测器件接入测试系统 22 2.15.42接上负载电阻和电容 215.43接通电源 2.15.44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 2 15.4.5将x(或Y)输入端接正(或负)满量程直流电压 2.15.4.6将Y,(或x)输入端接入满量程幅度的阶跃电压 215.47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 15
GB/T14029-92 电源 直流参考 电压聚 被测器件 R;=1okn R，-1ok0 器 本 " 图15 16
GB/T14029-92 附 录 参考符号对照表 补充件 符 BW 小信号3dB带宽 Bw 小信号1%幅度误差带觉 Bw 满功率带宽 BW 小信号1%矢量误差带宽 E 馈通误差 上 标度因子误差 线性误差 Eg 满量程总误差 K 共模抑制比 SR 转换速率 建立时间 te Ve 共模输入电压 馈通误差温度系数 aEP 标度因子误差温度系数 aEK 满量程总误差温度系数 aee 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 17