消費類領域的融合正在加速,在消費類電腦以及通信應用中,由于每個設備不斷地增添新的功能,它們之間的界線變得更加模糊。例如無線手機,僅此一個設備現已內置數碼攝像機、視頻、因特網與電子郵件接入、多媒體消息、MP3播放機、位置服務、PDA功能、甚至有廣播MTV。
無線手機出現高品質音視頻應用后,需要更快的取樣率、更寬的動態范圍,更大的內存。即使在汽車的有限空間內,想要實現多聲道音頻和高分辨率位置顯示的存儲帶有DVD信息的全球定位系統(GPS)接收機,更需要高品質的音視頻。
消費類應用的融合突顯系統級集成的重要性,這是RF、混合信號、高速接口、電源管理,內存和高性能處理器的集成。為了縮小體積,降低成本和功耗,這類器件是用系統芯片(SoC)或單封裝系統制作的。隨著功能以及各種芯核的增加,引腳數也在不斷增加,以滿足數字控制線和數據線的要求。
行業專用的測試要求
隨著大批量消費類行業中SoC與SIP日趨復雜化,低成本與高器件壽命周期這兩個基本要求的矛盾更加突出。消費者要求在相同或更低成本基礎上提高性能,同時還常常提出新的改進。因此必須以低成本而又極其快速地對元器件進行徹底的測試。
在極大地減少ATE體系結構吞吐率開銷的同時,在測試中能提供更多的并行處理能力,可能妥善地解決測試日趨復雜化器件帶來的附加時間問題。為了解決前沿消費類器件中新出現的模擬芯核難題,除了上述兩項措施外,還要保證ATE硬件的分辨率與精度。
音頻DAC與ADC
高集成度SoC器件,如圖1所示的無線手機基帶處理器,內置多個性能各異的功能塊,承受著規范和測試時間的雙重壓力。
簡單的10位有效分辨率和4KHz帶寬能滿足早期無線手機的音頻質量要求。最新的發展趨勢表明,器件能支持規范要求更嚴格的CD品質音頻性能,立體聲以及環繞聲效果。市場上聲稱具有24位音頻分辨率,實際有效性能一般有16位至17位,相當于98dB至104dB的動態范圍,帶寬為20KHz。
當消費類采用分立的CD品質DAC和ADC時,由于擁有提高器件價格的主動權,ATE相關的測試成本尚能應付。而在SoC中集成CD品質芯核時,由于附加功能增加了測試時間,以及對測試成本(COT)的負面影響,提高器件價格已不能彌補ATE測試成本的增加。
音頻芯核測試時間推導實例
對混合信號動態測試,防止頻譜在分析過程中產生的頻譜中泄漏是至關重要的。因此,必須滿足下列關系式:
M/N=Ft/Fs
式中,M為捕獲周期的個數;N為取樣點數;Ft為測試信號頻率;Fs為取樣頻率。
對低保真音頻器件,如ADC輸入的微音器或DAC輸出的耳機,采用8KHz取樣頻率,相當于4KHz帶寬。若測試信號頻率為1.03125KHz,相對于8KHz取樣頻率和512點采集,可以捕獲66個周期。取樣時間等于取樣點數除以取樣頻率,即64ms。音頻測試需10次以上的測試,包括多個增益狀態;空閑聲道噪聲(ICN),串擾(XTALK)和互調畸變(IMD),這樣,既使是對簡單的芯核,總測試時間也需650ms。
從ATE的模擬或數字捕獲存儲器向工作站傳送20位取樣數據,其測試開銷亦是十分可觀的。為了確定供分析的數據傳送量,20位乘以取樣點數N,再乘以測試芯核的測試量次數。本例中,20位×512點×10次測量,總計為102400位。假定模擬模塊與工作站間的帶寬為1MB,測試DAC芯核的傳送時間約為100ms。數字捕獲存儲器傳送開銷在相同帶寬下也是100ms。因此,對語音品質DAC和ADC測試,200ms傳送開銷將總測試時間增加到1500ms(650ms+650ms+200ms)。
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