• 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
首页 > 测试测量 > 技术文章 > 数字集成电路功能测试仪存在的严重问题

数字集成电路功能测试仪存在的严重问题

录入:edatop.com    点击:

1985年伴随双列直插数字集成电路在国内的普及应用,集成电路(下称IC)的测试问题逐渐显露出来。苹果机数字集成电路测试(下称“数字IC测试”)卡,与苹果机一起构成所谓的“个人测试仪”,是这一时期最具代表性的数字IC功能测试仪之一。其实它完全是一种为了配合苹果机销售而制作的“业余测试”仪。它的出现使得计划经济体制下,许多希望购买计算机的单位,找到了购买计算机的借口;但真正希望对数字IC进行有效测试的单位,很快发现此类IC功能测试仪毫无使用价值!然而,此种“业余测试”的数字IC测试仪依然传承至今,数字IC功能测试仪价格低廉是其得以传承的主要原因。

数字IC(直流参数)测试仪一般应该具备三个基本部分:测试图形发生器、管脚电路及各种测试所必备的测试基准源。它的特点是测试IC输入、输出端的电压、电流及电源端功耗电流,同时完成数字IC的真值表功能测试。

数字IC功能测试仪的特点是:对数字IC仅仅进行真值表功能测试。由于数字IC功能测试仪,不具备直流参数测试的基础(无测试基准源等),因此只能进行一些简单的逻辑测试,即IC输出端的“0”、“1”测试,而“0”、“1”如何定义 当负载电流变化时“0”、“1”的变化范围是否合理 这些都无法确定,而这是IC测试者所关心的。

另一方面IC是由输入、输出及电源端组成,此三类端口在使用过程中是互相制约的相互影响的。由于功能测试仪不能对IC输入端及电源端测试(不测直流试参数),因此功能测试将产生严重问题。下面就上述三类端口的测试,揭示数字IC功能测试仪,测试结果中存在的严重问题。

1、 数字IC输入端的必要测试应包括:输入短路电流及漏电流的测试。由于数字IC功能测试仪无法进行有效的直流参数测试,因此也就不能对输入端进行有效的测试。真值表是表征数字IC输出与输入对应逻辑关系的状态表,它的应用前提应该是输入端口完好无损。也就是说在输入端完好无损的情况下,可以利用真值表的逻辑关系对输出端进行功能(“0”、“1”)判断。

可以负责任地说:某些类型数字IC如果输入端损坏,在功能测试时会出现问题。

比如所有以与门为输入端的数字IC相与关系的输入端之间短路,那么数字IC功能测试仪对其测试的结果也会是“通过”(PASS)。比如:与门、与非门及与门输入的计数器等等。

例如:74LS30 是常用的八输入端与非门,将其八个输入端任意短路测试结果也是“通过”(测试无效!)。读者可以试想短路其任意2个输入端,并画出其真值表(注意:短路的2个输入端之间“0”有效,即一个为“0”另一个也为“0”)。可以看到真值表显示,它与输入端不短路的74LS30没有区别,这就是功能测试仪对其测试无效的原因。

当然这是为了说明问题所假设的一种极端的现象,其实输入漏电流过大也会对IC的使用有影响,而有效的测试方法就是对输入端的输入漏电流进行测试(必须测试直流参数)。大家熟悉的SIMI-100测试仪是数字IC参数测试,如果用其测试74LS30 并在测试时,用51K电阻跨接任意的2个输入端,那么测试结果会显示“输入失效”。测试不会通过的原因是因为SIMI-100 对IC输入端进行了漏电流测试。

2、 数字IC的输出端除了“0”、“1”两种状态以外,还有第三种状态:高阻状态,通称“三态”。“三态”在真值表里用“Z”表示。对“三态”有效的测试是进行漏电流测试。

数字IC功能测试仪不能测试直流参数,因此不能对所有输出有“三态”功能的数字IC进行有效的测试!一般数字IC功能测试仪的被测输出端与电源之间接有电阻,它是把“Z”状态当作“1”状态来处理的。这样处理也会产生严重的问题!

例如:74LS125 为4总线逻辑图见图1。

74LS32 为四-2输入或门逻辑图见图2。

表1为74LS125 的真值表,表2为74LS32的真值表。

 

 

如果将74LS125 真值表(表1)里的“Z”改成“1”,则74LS125与74LS32 在真值表上就没有区别了。

实际上数字IC功能测试仪正是这样做的。读者可以用此类仪器,在74LS125测试状态下测试74LS32,会发现测试结果是通过(PASS),反之在74LS32测试状态下测试74LS125,会发现测试结果也是通过(PASS)。而这两种IC芯片毫无相同之处!原因就在于功能测试仪把“Z”当作“1”来处理。显然IC功能测试仪,对输出有“三态”的IC测试无效!

在SIMI-100仪器上进行上述操作,就不会出现这个结果,原因是:SIMI-100对74LS125进行了有效的“三态”漏电流测试。因此绝对不会将这两种IC混为一谈。

3、由于数字IC功能测试仪不能进行直流参数测试,因此无法进行电源端功耗电流测试。许多功能相同但直流参数(芯片材料不同)不相同的数字IC,是不能替换使用的。比如COMS与TTL 芯片,通常在定型的电子产品中是不能替换使用的。

例如:74LS00 与74HC00 电源端功耗电流相差甚大,在实际应用中是不能替换使用的,而不测试电源端功耗电流就难以能识别这两种IC。

上述种种问题只是数字IC功能测试仪测试问题的一部分,还有例如:“OC”也是一种功能,“OC”门如何测试 功能测试仪是否也将管脚相同的“OC”门与非“OC”门混淆了呢 有些计数器的输入端也是输出端,对此类端口如何测试 双向总线如何测试 等等。在此笔者不做探究。

另外IC测试仪有具备下面两个基本特征:

1、 集成电路测试仪的测试(插座)管脚,除了正在测试以外的状态,应该维持高阻状态,因为许多被测试的IC是不允许带电插拔,否则会造成IC的损坏。

2、 IC测试仪应该保证被测试的IC芯片即便完全损坏,也不应该损坏测试仪。

由于数字IC功能测试仪的管脚电路成本低廉,因此一些此类测试仪,无法保证这两个基本要求。

由于数字IC功能测试仪的价格低廉,因此被一些需要配备测试仪(如:需要通过某种认证),但又不实际使用(仅仅是摆设)的单位所采购。此类功能测试仪对电子产品的质量保障毫无意义!笔者认为用数字IC功能测试仪测试IC芯片,不如不测!他会给IC使用者带来新的麻烦。

有关数字IC有效的参数测试请参见《电子产品质量问题的最佳解决方案—数字集成电路参数测试》一文。笔者极力建议使用IC测试仪的企业;建议将IC测试仪用于教学实验的高校:选用IC参数测试仪。

数字IC功能测试仪并未在产品名称中标明“功能测试仪”的字样,还请测试仪的使用者仔细甄别。

笔者在此提供读者选择IC(参数)测试仪的两个简单的标准:

1、 单台仪器的重复性要好:用同一台仪器测试同一个IC芯片重复性要好。

2、 多台仪器的一致性要好:用多台同一机型的仪器,测试同一IC芯片,结果要基本一致。

点击浏览:矢量网络分析仪、频谱仪、示波器,使用操作培训教程

上一篇:热电阻在烟叶初烤炕房温度控制中的应用
下一篇:汽车制造业中的检测技术(下)

微波射频测量操作培训课程详情>>
射频和天线工程师培训课程详情>>

  网站地图