一、行業(yè)背景

在電子測試領(lǐng)域，測試主要分為兩類：

1. 自激式電子設(shè)備（如電源、振蕩器、發(fā)射器和信號發(fā)生器）測試，需使用數(shù)字化儀、示波器或頻譜分析儀等數(shù)據(jù)采集類儀器；
2. 放大器、濾波器、接收器和數(shù)字接口等設(shè)備測試，需先通過外部信號源激勵，再用信號采集儀器測試，這類測試稱為 信號源響應(yīng)測試 。

信號源響應(yīng)測試是半導(dǎo)體器件（芯片、晶體管、集成電路等）性能驗證的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，核心目的是驗證器件在不同輸入信號條件（幅度、頻率、波形、相位等）下的輸出行為是否符合設(shè)計規(guī)格，保障器件實際應(yīng)用中的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。

二、快速了解源響應(yīng)測試

（一）測試項目

1. 幅度響應(yīng) ：測試器件對不同幅度輸入信號的輸出線性度（如增益誤差、非線性失真）。例如運算放大器的“輸入幅度-輸出幅度”曲線線性度，射頻功率放大器的輸出功率隨輸入功率的增益變化。
2. 頻率響應(yīng) ：評估器件在不同頻率輸入信號下的增益、相位變化（如帶寬、截止頻率、相位偏移）。例如濾波器的通帶/阻帶頻率響應(yīng)，高速ADC對高頻輸入信號的轉(zhuǎn)換精度。
3. 時間響應(yīng) ：測試器件對瞬態(tài)信號的響應(yīng)速度（如上升時間、下降時間、過沖）。例如數(shù)字邏輯門對輸入脈沖的輸出延遲，比較器的響應(yīng)時間。
4. 失真與噪聲 ：測量輸出信號的非線性失真（如諧波失真、互調(diào)失真）及固有噪聲（如信噪比SNR）。例如音頻芯片的總諧波失真（THD），射頻芯片的噪聲系數(shù)（NF）。
5. 閾值與靈敏度 ：確定器件對輸入信號的最小響應(yīng)閾值。例如傳感器的檢測靈敏度，開關(guān)管的導(dǎo)通/截止電壓。

（二）測試原理與流程

1. 測試系統(tǒng)組成

• 信號源：生成可控參數(shù)的輸入信號（如模擬信號發(fā)生器、射頻信號發(fā)生器、脈沖發(fā)生器等）；
• 被測器件（DUT）：待測試的半導(dǎo)體芯片或組件；
• 測量儀器：采集輸出信號并分析（如示波器、數(shù)字化儀、萬用表、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等）。

2. 基本流程

1. 校準(zhǔn)：校準(zhǔn)信號源和測量儀器，消除系統(tǒng)誤差（如信號源幅度精度、示波器探頭衰減）；
2. 連接DUT：按測試規(guī)范連接信號源、DUT、測量儀器，注意阻抗匹配（高頻場景尤為重要）；
3. 施加信號：設(shè)置信號源參數(shù)（如頻率f=1MHz，幅度Vpp=2V的正弦波），輸入至DUT；
4. 測量輸出：用儀器記錄DUT的輸出信號（幅度、頻率、波形畸變等）；
5. 參數(shù)掃描：改變信號源參數(shù)（掃頻、掃幅），重復(fù)測量獲取響應(yīng)曲線（如Bode圖、幅頻特性曲線）；
6. 合規(guī)性判斷：對比測量結(jié)果與器件規(guī)格書（Datasheet），判定是否合格。

（三）典型應(yīng)用場景

• 模擬芯片測試：運算放大器（增益帶寬積GBW、壓擺率Slew Rate）、濾波器（截止頻率、紋波）；
• 射頻/微波芯片測試：功率放大器（頻率響應(yīng)、線性度）、混頻器（互調(diào)失真）；
• 數(shù)字芯片測試：邏輯門（傳輸延遲、建立/保持時間）、高速SerDes（高速差分信號響應(yīng)）；
• 傳感器與轉(zhuǎn)換器測試：ADC（輸入信號頻率對轉(zhuǎn)換精度的影響）、光傳感器（光強信號響應(yīng)靈敏度）。

三、德思特半導(dǎo)體源響應(yīng)測試方案

（一）方案核心設(shè)備

半導(dǎo)體源響應(yīng)測試的核心儀器為 模擬信號發(fā)生器 （生成模擬信號輸入待測器件）和 數(shù)字化儀 （采集輸出模擬信號并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號）。

德思特合作伙伴Spectrum的hybridNETBOX，將多通道數(shù)字化儀和任意波形發(fā)生器（AWG）集成于LXI標(biāo)準(zhǔn)通用儀器中，可同步完成激勵與響應(yīng)測量。

hybridNETBOX提供6種配置選擇，核心參數(shù)如下：

• 采樣和輸出時鐘速率：40、180、125 MS/s；
• 信號生成與采集通道：2+2、4+4、8+8通道；
• 通用參數(shù)：16位分辨率，帶寬高達60 MHz（與采樣率成比例）。

1. AWG關(guān)鍵特性

• 支持共同時鐘和內(nèi)/外部觸發(fā)器完全同步；
• 輸出電平：2/4通道版本±6V（50Ω）/±12V（高阻抗），8通道版本±3V（50Ω）/±6V（高阻抗）；
• 4條數(shù)字I/O線路：支持可編程標(biāo)記脈沖、外部時鐘和觸發(fā)輸入。

2. 數(shù)字化儀關(guān)鍵特性

• 輸入范圍：±200mV至±10V，支持可調(diào)直流偏移；
• 輸入阻抗：用戶可選50Ω或1MΩ，提供單端和差分輸入；
• 外部接口：時鐘和觸發(fā)輸入，2條通用數(shù)字I/O接口。

3. 系統(tǒng)優(yōu)勢

• 符合LXI標(biāo)準(zhǔn)，通過Gbit以太網(wǎng)端口連接計算機/網(wǎng)絡(luò)，支持Windows和Linux系統(tǒng)驅(qū)動；
• 配套SBench 6軟件工具，內(nèi)置報告生成功能，提供C++、LabVIEW、MATLAB、Python等編程語言示例。

（二）應(yīng)用案例——測量運算放大器的交流開環(huán)增益

測試電路原理

用于測量運算放大器的AC開環(huán)增益的測試電路，使用AWG作為輸入源，使用數(shù)字化儀器采集響應(yīng)輸出信號測量。具體測試電路如下圖所示。

上圖為測量運算放大器AC開環(huán)增益的測試電路，其工作原理基于信號激勵與響應(yīng)測量的協(xié)同作用，具體如下：

1. 信號輸入與衰減：AWG產(chǎn)生的小交流波形（如正弦信號），經(jīng)R1和R2組成的10,000:1電阻分壓衰減80dB，避免放大器輸出失真；
2. 信號放大與穩(wěn)定：衰減后的信號輸入被測運算放大器（U1），輔助放大器（U2）穩(wěn)定U1輸出端平均直流電平；
3. 響應(yīng)采集與分析：數(shù)字化儀采集U1輸出信號，對比輸入（衰減后）與輸出信號，結(jié)合頻率特性計算AC開環(huán)增益（補償80dB衰減）。

四、方案價值

1. 提升測試精度與可靠性 ：AWG生成高精度激勵信號，數(shù)字化儀高保真采集輸出信號，結(jié)合先進算法，確保測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可信；
2. 提高測試效率 ：支持多通道同步測試和自動化流程，快速完成各類半導(dǎo)體器件測試，縮短量產(chǎn)測試周期；
3. 降低測試成本 ：一體化集成設(shè)計減少設(shè)備重復(fù)采購，配套軟件內(nèi)置報告生成功能，兼顧靈活性與擴展性。

五、LXI數(shù)字化儀&AWG一體機NETBOX

數(shù)字化儀和AWG二合一NETBOX
Spectrum Instrumentation NETBOX由多通道數(shù)字化儀和AWG組合而成，最高采樣率達500 MS/s。兩種儀器可獨立或同步使用，小體積設(shè)計集成雙功能，單個LXI/Ethernet設(shè)備即可在手動、自動或遠程控制場景中，同步實現(xiàn)電信號的產(chǎn)生、采集與分析。

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關(guān)于德思特

廣州德思特科技有限公司（簡稱“德思特”）正式成立于2023年，是原虹科測試測量事業(yè)部孵化的全新獨立公司，致力于成為全球領(lǐng)先的AI+測試測量解決方案供應(yīng)商，推動自動駕駛、低空經(jīng)濟、量子通信、6G關(guān)鍵技術(shù)、AI半導(dǎo)體芯片等領(lǐng)域發(fā)展。

主要業(yè)務(wù)范圍

• 無人駕駛/智能網(wǎng)聯(lián)汽車/低空經(jīng)濟領(lǐng)域的GNSS仿真及EMC測試；
• AD/DAC/IGBT/NVM等半導(dǎo)體測試；
• 6G關(guān)鍵技術(shù)、NTN等射頻微波及無線通信測試；
• 量子通信與量子計算、大物理及光電測試。

企業(yè)優(yōu)勢

• 申請知識產(chǎn)權(quán)10余項，技術(shù)團隊背靠世界500強PNT行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者Safran（賽峰）；
• 斬獲2024年廣州市創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽三等獎、廣州女性創(chuàng)客二等獎等榮譽；
• 參與多項GNSS標(biāo)準(zhǔn)和EMC標(biāo)準(zhǔn)制定，為多個行業(yè)協(xié)會會員；
• 服務(wù)客戶包括華為、大疆、清華大學(xué)、合肥國家實驗室等知名企業(yè)與科研機構(gòu)。

審核編輯 黃宇