基于伪随机测试的混合信号BIST研究

论文摘要

随着微电子制造工艺和先进设计技术的迅速发展,使得包括各种数字、存储器、模拟和混合信号内核的系统可集成在单个芯片上,即系统芯片SOC（System-on-a-Chip）,给混合信号系统的发展带来了强大的动力,但也对测试设备的速度和性能提出了更高的要求,急需运用新的理论、新的方法来解决此问题。BIST被认为是解决模拟混合信号电路测试有效的方法之一,它的基本原理是由电路自己生成测试矢量,而不需外部施加测试矢量,并依靠自身逻辑来判断待测电路有无故障。它不仅克服了外部自动测试设备低速测试时无法检测出实时故障的问题,而且提供了更便捷和更有效的测试方法。因此,内建自测试近年来不断受到人们的重视,并已成为研究的热门课题。本论文来源于广西区自然科学基金项目“SOC中的MSCBIST伪随机测试方法研究”,本文研究了伪随机测试技术,用LFSR生成伪随机序列作为测试激励,用乘累加器与比较器作为响应分析器,构建了混合信号BIST结构,计算输入激励信号与输出响应序列的互相关函数求取特征值并构建特征空间,通过空间映射,在特征空间根据容差范围对电路有无故障进行判断,并在Pspice环境下仿真验证。仿真结果表明,所设计的混合信号BIST是可行的,达到了预定的研究目标,并可以应用到混合信号电路测试中,对混合信号电路测试具有积极的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 混合信号电路测试的研究现状
• 1.2.2 混合信号BIST的研究现状
• 1.3 课题来源及本文主要研究工作
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 混合信号测试及混合信号BIST
• 2.1 模拟电路测试
• 2.1.1 模拟电路测试的难点
• 2.1.2 模拟电路故障分类
• 2.1.3 模拟电路的测试方法
• 2.2 内建自测试结构及分类
• 2.3 混合信号BIST
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于伪随机测试的混合信号BIST结构设计
• 3.1 伪随机测试相关基本理论
• 3.1.1 随机过程及其统计描述
• 3.1.2 平稳随机过程
• 3.1.3 各态历经过程
• 3.1.4 线性时不变系统
• 3.2 基于伪随机测试的BIST结构设计
• 3.2.1 BIST系统结构设计
• 3.2.2 BIST系统理论证明
• 3.3 伪随机测试激励生成设计
• 3.3.1 移位寄存器序列分析
• 3.3.2 本原多项式
• 3.3.3 LFSR 的结构
• 3.4 特征参数的选取与分割
• 3.5 响应分析器设计
• 3.6 伪随机测试相关问题
• 3.7 本章小结
• 第四章 BIST系统各模块设计
• 4.1 BIST控制器设计
• 4.2 测试激励生成器设计
• 4.3 ADC控制器设计
• 4.4 DAC控制器设计
• 4.5 MAC单元设计
• 4.6 FIFO存储器设计
• 4.7 比较器设计
• 4.8 本章小结
• 第五章 系统的仿真与数据分析
• 5.1 仿真环境Pspice介绍
• 5.2 空间映射与训练过程
• 5.3 被测电路的性能参数
• 5.4 样本点的选取
• 5.5 影响伪随机测试的参数分析
• 5.5.1 矩形脉冲宽度
• 5.5.2 序列长度L
• 5.5.3 K参数
• s'>5.5.4 采样频率f_s
• 5.5.5 采样精度
• 5.6 试验过程及数据分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 进一步研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间的主要研究成果
• 附录A:BIST系统Verilog HDL代码
• 附录B:Pspice网表文件及部分Matlab代码