数字测试仪下的参数测试单元的设计

2 高精度信号测量模块的实现
要实现高精度信号测量模块，必须具有高精度的DAC和ADC转换芯片，这里采用了TI公司的DAC702和ADI公司的AD976来进行16位精度的信号输出和回采。测量模块原理如图3所示，测试单元搭配了5个千分之一精度的精密电阻：50Ω、500Ω、50kΩ、500kΩ和5MΩ来划分不同的测试范围。为了保证足够的测试精度，本测量单元还专门划分JDQF和JDQS，使得整个测试系统具备Kelvin连接要素，可以分别向DUT（待测单元）提供FORCE线、SENCE线、LOW FORCE和LOW SENCE线，具备了当负载为小电阻情况下进行精确测量的能力。

参数测试单元软件设计
1 通信协议
与传统测试仪不同，该测试仪采用了Altera系列的FPGA芯片作为主控制芯片，这意味着该测试系统无法借助MCU核自身的指令系统来简化整个系统的指令系统。本测试仪的内部指令，全部采用了自定义的指令系统，能够完整的对系统测试时的各个动作进行操作和切换,同时可以灵活地根据客户需要进行各种设计和改进，不会因为受限于MCU内核而出现系统瓶颈，在整个设计中具备了非常强的自主知识产权。

图3 测量模块原理图

整个测试仪是基于PLX9054芯片进行的32位数据的PCI通信。为了协同整个测试系统控制，参数测试单元的控制设备采用了32位PCI数据中的24位作为内部总线来控制各种测试动作，实现控制状态的转换。整个数据流如图4所示，每个数据包包含了24位数据，其中高8位定义为地址码，用来解释整个系统的各种操作，包含了数字和模拟参数测试的各个动作。低16位为测试数据位，用来传输测试必须的各种数据。
其中，参数测量的指令包含了FVPMU加电压测量指令，该指令包含了5个命令地址：0011_1100、0011_1101、0011_1110、0011_1111、0100_0000依次表示测量中选取采样电阻命令、加压命令、电流保护命令、上限电流和下限电流保护命令。此外参数测量指令还有类似的FIPMU加电流测量指令等各种测量指令。

图4 数据流格式