脉冲发生器的评价

发布: 2010-10-21 00:13 | 作者: Todd Stocker & | 来源: | 字体: 小中大

　　最近几年，人们研制出了新的测试技术，以迎接业界新标准快速发展所带来的挑战，例如半导体和通信技术。脉冲测试就是其中一种技术。

脉冲测试

　　高级半导体器件以及RF器件（例如高速串行通信链路）的测试广泛应用在具有脉冲产生功能的仪器中。无论是在实验室中还是在生产线上，脉冲生成器或测试图案生成器都被广泛用于各种应用场合。

　　研究人员常常需要给DUT（待测器件）加载单个脉冲或一系列脉冲，或者以特定速率加载某些已知的数据矢量，从而测试器件的性能。例如，脉冲发生器可以产生单个脉冲，用于瞬态测试，判断该器件的传递函数，进而测试待测材料的特性。脉冲/码型发生器常常配置在包含源测量单元、数字万用表、伏特计、转换器和示波器的测试系统。

脉冲测试的需求

　　电子电路的工作速度越来越快，这就导致器件尺寸不断缩小，新材料不断投入使用，设计也更加复杂。这些变化提高了电路的功耗密度，降低了其可靠性，带来了新的失效机制，所有这些因素对于器件寿命都有重要的影响。同样，这些电路中的模拟部件在高速情况下具有完全不同的特性，因此不能使用传统的直流测试方法来进行测试。

　　要想检验新的设计，设计者所使用的测试设备必须能够产生具有较高速度的仿真时钟和数据信号，这样被测电路的工作情况才会比较真实。脉冲的宽度必须非常小，达到几个纳秒的量级，脉冲测试才能克服直流测试技术所固有的缺陷问题。

　　此外，由于器件尺寸变得越来越小，人们对脉冲测试技术的要求也变得越来越苛刻。较小的DUT更容易受到器件自身发热的影响，从而可能会破坏或损伤该部件，或者改变其对测试信号的响应，掩盖用户希望得到的响应结果。脉冲测试常用于测试纳米器件的特性。

　　先进的IC技术采用了新的材料，具有新的失效机制，这是常规的直流测试技术难以胜任的。直流测试方法对于半导体器件栅介质的电荷捕获特性具有明显的局限性。问题在于，这些直流测试技术需要相对较长的时间周期。

　　在器件发展过程中，诸如SET（single-electron transistor，单电子晶体管）、传感器和其他一些实验性器件常常表现出独特的性质。要想表征这些性质而不破坏其结构，就要求测试系统能够密切控制信号源的强度，防止器件自身发热过大。为了控制器件的产生功耗，就需要高度精确和可编程的上升和下降时间。
电压脉冲产生的脉冲宽度比电流脉冲窄得多，因此它常用于热迁移之类的实验中，其中人们所关注的时间帧一般不足几百纳秒。

追求的目标

　　半导体、纳米器件和高速部件测试中所使用的仪器在价格预算和上市时间方面都有很大的限制。但是，这些测试仪器的测量质量、机架结构或测试台空间、易用性等指标都不能因此而打折扣。设计者需要使用脉冲发生器来满足当前以及今后的测试需求。

　　除了脉冲上升和下降时间这类参数之外，我们在评价某个脉冲/码型发生器时必须注意三个关键的特性：灵活性、保真度和易用性。首先，灵活性对于一个好的脉冲发生器是十分必要的，因为用户可以控制一些重要的信号参数，例如幅值、上升和下降时间、脉冲宽度和输出信号的占空比。

　　如果改动一个参数，另一个参数也会随之而改变，这种参数之间的相关性会降低仪器的灵活程度。因此，当你调整某个脉冲信号的上升时间时，它的幅值应该保持不变，这种受控的测试功能是非常必要的。对关键信号参数的相关性控制能够提高测试仪器在不同应用场合的灵活性和可用性。

　　脉冲发生器的保真度受脉冲信号过冲（overshoot）或下降（droop）幅度的影响，这有可能使测试仪无法满足应用场合的需求。而且，应用所需的配置和电缆连接情况可能使这些不良影响变得更糟糕。这时，如果采用一种能够把这些不良影响降至最小的测试仪器将有助于解决配置上的问题。

　　当涉及测试仪器的保真度时，要仔细阅读它的说明规范。诸如上升时间或下降时间这样的参数一般设定为10%～90%，或者20%～80%，但是使用20%～80%能够使较慢的脉冲看上去具有较快的上升时间，这种脉冲的实际保真度可能大大降低了。

作者：Todd Stocker 来源：今日电子