第8单元-模拟集成电路测试基础
模拟集成电路版图设计基础
三、版图与线路图、工艺的关系
• 1、逻辑图（线路图）------版图-----工艺（流片，形成实物产品） • 2、版图决定于线路图，版图必须和线路图完全一一对应，
根据版图提出的线路图，必须完全实现需求的逻辑功能 • 3、版图受工艺的限制，要么按照特征尺寸画版图，
要么对应具体工艺的特征长度，给出每一种情况的具体数值 • 4、版图的两大任务：
4.相关设置
七、如何绘制版图
5.从原理图将器件导入版图 • 待前面基本设置完成之后便可从原理图将器件导入版图中 • 导入后版图中的器件排布位置和原理图中一致 • 有三种方法可以完成导入
七、如何绘制版图
6.连接器件（常用快捷键）
七、如何绘制版图
6.连接器件（常用快捷键）
七、如何绘制版图
7.实际操作
NMOS晶体管的3倍。 • 两种晶体管的长度看似相同，但却不同，我们很难辨别它们的差异； • 对于N阱来说，N＋区域实际上是与VDD相连接的，而电路图中没有显
示这一连接关系； • 对于衬底来说，P＋区域实际上是与VSS相连接的。而电路图中没有显
示这一连接关系。
七、如何绘制版图
1.需要的软件工具
七、如何绘制版图
光刻胶 Si3 N4
（1）对P型硅片进行氧化， 生成较 薄 的 一 层 Si3N4 ， 然 后进 行 光 刻 ， 刻出有源区后进行场氧化。
紫外线照射
掩膜版 掩膜版图形
P-Si
Si3 N4
P-Si
Si3 N4
P-Si
SiO2
集成电路工艺基础
P-Si (b)
P-Si (c)
P-Si
N＋ (d )
多晶硅 0.5 ～2m
3.1 匹配中心思想 3.2 匹配问题 3.3 如何匹配 3.4 MOS管 3.5 电阻 3.6 电容 3.7 匹配规则
模拟电子技术电子教案
模拟电子技术电子教案第一章：模拟电子技术基础1.1 模拟电子技术的概念与发展1.2 模拟电子电路的组成与特点1.3 模拟电子技术的基本定律与分析方法第二章：放大器电路2.1 放大器的作用与分类2.2 放大器的性能指标2.3 放大器的基本电路分析2.4 常用放大器电路实例第三章：滤波器电路3.1 滤波器的作用与分类3.2 滤波器的性能指标3.3 滤波器的基本电路分析3.4 常用滤波器电路实例第四章：振荡器电路4.1 振荡器的作用与分类4.2 振荡器的性能指标4.3 振荡器的基本电路分析4.4 常用振荡器电路实例第五章：模拟电子技术的应用5.1 模拟电子技术在通信领域的应用5.3 模拟电子技术在视频设备中的应用5.4 模拟电子技术在其他领域的应用第六章：模拟集成电路6.1 集成电路概述6.2 模拟集成电路的类型与特点6.3 集成电路的封装与测试6.4 常用模拟集成电路介绍第七章：模拟信号处理7.1 信号处理的基本概念7.2 模拟信号处理技术7.3 信号处理电路实例7.4 信号处理在实际应用中的案例分析第八章：模拟电路设计方法与实践8.1 模拟电路设计的基本原则8.2 电路设计的一般步骤8.3 电路仿真与实验8.4 电路设计实例分析第九章：模拟电子技术在现代科技中的应用9.1 模拟电子技术在生物医学领域的应用9.2 模拟电子技术在工业控制领域的应用9.3 模拟电子技术在新能源领域的应用第十章：模拟电子技术的未来发展趋势10.1 模拟电子技术的发展历程10.2 当前模拟电子技术面临的挑战10.3 模拟电子技术的未来发展趋势10.4 我国在模拟电子技术领域的发展现状与展望重点和难点解析教案中的重点环节包括：1. 模拟电子技术的概念与发展：了解模拟电子技术的基本定义和发展历程，理解模拟电子技术与数字电子技术的区别。
2. 放大器电路的分析：掌握放大器的作用、性能指标和基本电路分析方法，了解不同类型的放大器电路及其应用。
集成电路设计与制造技术作业指导书
集成电路设计与制造技术作业指导书第1章集成电路设计基础 (3)1.1 集成电路概述 (3)1.1.1 集成电路的定义与分类 (3)1.1.2 集成电路的发展历程 (3)1.2 集成电路设计流程 (4)1.2.1 设计需求分析 (4)1.2.2 设计方案制定 (4)1.2.3 电路设计与仿真 (4)1.2.4 布局与布线 (4)1.2.5 版图绘制与验证 (4)1.2.6 生产与测试 (4)1.3 设计规范与工艺限制 (4)1.3.1 设计规范 (4)1.3.2 工艺限制 (4)第2章基本晶体管与MOSFET理论 (5)2.1 双极型晶体管 (5)2.1.1 结构与工作原理 (5)2.1.2 基本特性 (5)2.1.3 基本应用 (5)2.2 MOSFET晶体管 (5)2.2.1 结构与工作原理 (5)2.2.2 基本特性 (5)2.2.3 基本应用 (5)2.3 晶体管的小信号模型 (5)2.3.1 BJT小信号模型 (6)2.3.2 MOSFET小信号模型 (6)2.3.3 小信号模型的应用 (6)第3章数字集成电路设计 (6)3.1 逻辑门设计 (6)3.1.1 基本逻辑门 (6)3.1.2 复合逻辑门 (6)3.1.3 传输门 (6)3.2 组合逻辑电路设计 (6)3.2.1 组合逻辑电路概述 (6)3.2.2 编码器与译码器 (6)3.2.3 多路选择器与多路分配器 (6)3.2.4 算术逻辑单元（ALU） (7)3.3 时序逻辑电路设计 (7)3.3.1 时序逻辑电路概述 (7)3.3.2 触发器 (7)3.3.3 计数器 (7)3.3.5 数字时钟管理电路 (7)第4章集成电路模拟设计 (7)4.1 放大器设计 (7)4.1.1 放大器原理 (7)4.1.2 放大器电路拓扑 (7)4.1.3 放大器设计方法 (8)4.1.4 放大器设计实例 (8)4.2 滤波器设计 (8)4.2.1 滤波器原理 (8)4.2.2 滤波器电路拓扑 (8)4.2.3 滤波器设计方法 (8)4.2.4 滤波器设计实例 (8)4.3 模拟集成电路设计实例 (8)4.3.1 集成运算放大器设计 (8)4.3.2 集成电压比较器设计 (8)4.3.3 集成模拟开关设计 (8)4.3.4 集成模拟信号处理电路设计 (8)第5章集成电路制造工艺 (9)5.1 制造工艺概述 (9)5.2 光刻工艺 (9)5.3 蚀刻工艺与清洗技术 (9)第6章硅衬底制备技术 (10)6.1 硅材料的制备 (10)6.1.1 硅的提取与净化 (10)6.1.2 高纯硅的制备 (10)6.2 外延生长技术 (10)6.2.1 外延生长原理 (10)6.2.2 外延生长设备与工艺 (10)6.2.3 外延生长硅衬底的应用 (10)6.3 硅片加工技术 (10)6.3.1 硅片切割技术 (10)6.3.2 硅片研磨与抛光技术 (10)6.3.3 硅片清洗与检验 (10)6.3.4 硅片加工技术的发展趋势 (11)第7章集成电路中的互连技术 (11)7.1 金属互连 (11)7.1.1 金属互连的基本原理 (11)7.1.2 金属互连的制备工艺 (11)7.1.3 金属互连的功能评价 (11)7.2 多层互连技术 (11)7.2.1 多层互连的原理与结构 (11)7.2.2 多层互连的制备工艺 (11)7.2.3 多层互连技术的挑战与发展 (11)7.3.1 铜互连技术 (12)7.3.2 低电阻率金属互连技术 (12)7.3.3 低电阻互连技术的发展趋势 (12)第8章集成电路封装与测试 (12)8.1 封装技术概述 (12)8.1.1 封装技术发展 (12)8.1.2 封装技术分类 (12)8.2 常见封装类型 (12)8.2.1 DIP封装 (12)8.2.2 QFP封装 (13)8.2.3 BGA封装 (13)8.3 集成电路测试方法 (13)8.3.1 功能测试 (13)8.3.2 参数测试 (13)8.3.3 可靠性测试 (13)8.3.4 系统级测试 (13)第9章集成电路可靠性分析 (13)9.1 失效机制 (13)9.2 热可靠性分析 (14)9.3 电可靠性分析 (14)第10章集成电路发展趋势与展望 (14)10.1 先进工艺技术 (14)10.2 封装技术的创新与发展 (14)10.3 集成电路设计方法学的进展 (15)10.4 未来集成电路的发展趋势与挑战 (15)第1章集成电路设计基础1.1 集成电路概述1.1.1 集成电路的定义与分类集成电路（Integrated Circuit，IC）是指在一个半导体衬底上，采用一定的工艺技术，将一个或多个电子电路的组成部分集成在一起，以实现电子器件和电路的功能。
集成电路基础知识概述
集成电路基础知识概述集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是指将多个电子元件（如晶体管、电阻、电容等）以一种特定的方式集成在单一的半导体芯片上的电路。
IC的出现和发展对现代电子技术的发展起到了重要的推动作用。
本文将对集成电路的基础知识进行概述，介绍其定义、分类、制造工艺和应用领域。
一、集成电路的定义集成电路是指将多个电子元件集成在单一芯片上，实现特定功能的电路。
它可以分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。
模拟集成电路处理连续信号，数字集成电路处理离散信号。
集成电路的核心是晶体管，其作为开关元件存在于集成电路中，通过控制晶体管的导通与截止实现电路的功能。
二、集成电路的分类1. 按集成度分类根据集成度的不同，集成电路可以分为小规模集成电路（Small Scale Integration，SSI）、中规模集成电路（Medium Scale Integration，MSI）、大规模集成电路（Large Scale Integration，LSI）和超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI）等几种。
随着技术的发展，集成度不断提高，芯片上可容纳的元件数量也不断增加。
2. 按构成元件分类按照集成电路中所使用的主要元件类型，可以将集成电路分为晶体管-电阻-电容（Transistor-Resistor-Capacitor，TRC）型集成电路、金属-氧化物-半导体 (Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)型集成电路、双极性晶体管 (Bipolar Junction Transistor，BJT)型集成电路等。
不同类型的集成电路适用于不同的应用场景。
三、集成电路的制造工艺集成电路的制造工艺主要包括晶圆制备、掩膜生成、光刻、腐蚀、离子注入、金属蒸镀、电火花、封装测试等步骤。
其中，晶圆制备过程是整个制造工艺的基础，它包括晶体生长、切片和研磨抛光等步骤。
集成电路EDA与验证技术课件：模拟集成电路设计与仿真
模拟集成电路设计与仿真
常用命令格式： (1) DEFINE 格式：DEFINE <库名> <库路径> 例： DEFINE sample /export/cadence/IC615USER5/tools.lnx86/dfII/samples/cdslib/sa mple (2) INCLUDE 格式：INCLUDE <另外一个cds.lib 的全路径>
模拟集成电路设计与仿真
图3.2 Spectre中包含的各种仿真器
模拟集成电路设计与仿真
2．精确的晶体管模型 Spectre为所有的仿真器提供一致的器件模型，这有利于 消除不同模型间的相关性，从而得到快速收敛的仿真结果。 模型的一致性也保证了器件模型在升级时可以同时应用于所 有的仿真器。 3．高效的程序语言和网表支持 Spectre仿真平台支持多种设计提取方法，并兼容绝大多 数SPICE输入平台。Spectre可以读取Spectre、SPICE以及 Verilog-A格式的器件模型，并支持标准的Verilog-AMS、 VHDL-AMS、Verilog-A、Verilog以及VHDL格式的文本输 入。
模拟集成电路设计与仿真
5．有力衔接了版图设计平台 对于完整的版图设计平台而言，Spectre是不可或缺的重 要环节，它能方便地利用提取的寄生元件参数来快速完成后 仿真(post-layout simulation)的模拟，并与前仿真(pre-layout simulation)的模拟结果作比较，紧密的连接了电路 (Schematic)和版图(layout)的设计。 6．交互的仿真模式 设计者可以在仿真过程中快速改变参数，并在不断调整 参数和模拟之中找到最佳的电路设计结果，减少电路设计者 模拟所花费的时间。
《模拟集成电路设计》教学大纲
《模拟集成电路设计》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程编码：2、课程名称（中/英文）：模拟集成电路设计/ Design of Analog integrated Circuits3、学时/学分：56学时/3.5学分4、先修课程：电路基础、信号与系统、半导体物理与器件、微电子制造工艺5、开课单位：微电子学院6、开课学期（春/秋/春、秋）：秋7、课程类别：专业核心课程8、课程简介（中/英文）：本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。
本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS集成电路的最新研发动态。
通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。
9、教材及教学参考书：教材：《模拟集成电路设计》，魏廷存，等编著教学参考书：1）《模拟CMOS集成电路设计》（第2版）.2）《CMOS模拟集成电路设计》二、课程教学目标本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。
通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。
本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS模拟集成电路的最新研发动态。
主要内容有：1）模拟CMOS集成电路的发展历史及趋势、功能及应用领域、设计流程以及仿真分析方法；2）CMOS元器件的工作原理及其各种等效数学模型（低频、高频、噪声等）；3）针对典型模拟电路模块，包括电流镜、各种单级放大器、运算放大器、比较器、基准电压与电流产生电路、时钟信号产生电路、ADC与DAC电路等，重点介绍其工作原理、性能分析（直流/交流/瞬态/噪声/鲁棒性等特性分析）和仿真方法以及电路设计方法；4）介绍模拟CMOS集成电路设计领域的最新研究成果，包括低功耗、低噪声、低电压模拟CMOS集成电路设计技术。
2022年全国职业院校技能大赛高职组集成电路开发及应用赛项赛题(试卷8)
GZ-2022***集成电路开发及应用赛项赛题8集成电路开发及应用赛项来源于集成电路行业真实工作任务，由“集成电路设计与仿真”、“集成电路工艺仿真”、“集成电路测试”及“集成电路应用”四部分组成。
第一部分集成电路设计与仿真使用集成电路版图设计软件，根据表1-1所示的集成电路真值表（输出值Y0~Y15随机抽取），使用指定工艺PDK，设计集成电路原理图和版图，并进行功能仿真。
设计要求如下：1.芯片引脚：4个输入端A、B、C、D；1个信号输出端Y；1个电源端VCC；1个接地端GND。
2.功能：按照表1所示的集成电路真值表，A、B、C、D输入不同的逻辑电平，Y输出对应逻辑电平。
上述逻辑电平为“正逻辑”，即低电平用“0”表示、高电平用“1”表示。
Y端的输出值Y0~Y15由比赛现场裁判长抽取的任务参数确定。
3.仿真设置：VCC为+5V，A为1kHz，B为2kHz，C为4kHz，D为8kHz。
4.通过DRC检查和LVS验证。
5.使用MOS管数量应尽量少。
6.所设计版图面积应尽量小。
现场评判要求：1.只允许展示已完成的电路图、仿真图、DRC检查和LVS验证结果、版图及尺寸。
2.不能进行增加、删除、修改、连线等操作。
第二部分集成电路工艺仿真选择题应根据工艺问题或视频片断选择适合的答案，漏选、多选、错选均不得分。
仿真操作题应根据题目要求，按照集成电路工艺规范，在交互仿真平台进行仿真操作。
1.（单选）在视频中，①标注的是哪个环节的内容？A.软烘B.曝光后烘焙C.坚膜D.墨点烘烤2.（单选）视频中正在进行塑封作业，若①部件闭合压力不足，可能会造成（）。
A.塑封料填充不足B.开模失败C.溢料D.塑封体变色3.（单选）视频中是某台正在作业的设备，当该区域的液体供应不足时，可能会造成下列选项中的哪种现象？（）A.切割崩边B.晶粒脱离蓝膜C.划片位置偏移D.蓝膜开裂4.（单选）在显影后检查的视频中，发现有异常现象，其中造成①标注现象的原因可能是什么？A.选错对位标记B.对准偏差C.颗粒沾污D.前道涂胶异常5.（单选）视频结尾处为某工艺设备的操作界面，若此时需要打开该设备载片台的真空系统，应点击（）号位置的按键。
模电电子教案,康华光
模电电子教案康华光第一章：模拟电子技术基础1.1 课程介绍介绍模拟电子技术的基本概念和重要性概述本章内容和学习目标1.2 模拟电子技术的基本概念模拟信号与数字信号的区别模拟电路与数字电路的区别1.3 模拟电子技术的基本元件电阻、电容、电感的作用和特性半导体器件二极管、晶体管的工作原理和应用1.4 模拟电路的基本分析方法电压电流分析法节点分析和支路分析法第二章：放大电路分析2.1 放大电路的基本概念放大电路的作用和分类放大电路的主要参数和性能指标2.2 放大电路的组成和工作原理单级放大电路的组成和分析多级放大电路的组成和分析2.3 放大电路的设计与调整放大电路的设计原则和方法放大电路的调整方法和技巧2.4 放大电路的应用实例音频放大电路的设计和应用模拟信号处理电路的设计和应用第三章：振荡电路分析3.1 振荡电路的基本概念振荡电路的作用和分类振荡电路的主要参数和性能指标3.2 振荡电路的组成和工作原理LC振荡电路的组成和分析RC振荡电路的组成和分析3.3 振荡电路的设计与调整振荡电路的设计原则和方法振荡电路的调整方法和技巧3.4 振荡电路的应用实例信号发生器的原理和应用无线通信电路的振荡器和调制器的设计和应用第四章：滤波电路分析4.1 滤波电路的基本概念滤波电路的作用和分类滤波电路的主要参数和性能指标4.2 滤波电路的组成和工作原理低通滤波电路的组成和分析高通滤波电路的组成和分析4.3 滤波电路的设计与调整滤波电路的设计原则和方法滤波电路的调整方法和技巧4.4 滤波电路的应用实例模拟信号滤波处理电路的设计和应用数字信号滤波处理电路的设计和应用第五章：模拟集成电路分析5.1 模拟集成电路的基本概念模拟集成电路的作用和分类模拟集成电路的主要参数和性能指标5.2 模拟集成电路的组成和工作原理放大集成电路的组成和分析滤波集成电路的组成和分析5.3 模拟集成电路的设计与应用模拟集成电路的设计原则和方法模拟集成电路的应用实例5.4 模拟集成电路的测试与维护模拟集成电路的测试方法和指标模拟集成电路的维护和故障排除第六章：数字电子技术基础6.1 课程介绍介绍数字电子技术的基本概念和重要性概述本章内容和学习目标6.2 数字电子技术的基本概念数字信号与模拟信号的区别数字电路与模拟电路的区别6.3 数字电子技术的基本元件逻辑门电路的作用和特性逻辑函数和逻辑门电路的表示方法6.4 数字电路的基本分析方法逻辑函数的化简方法逻辑电路的分析和设计方法第七章：数字电路设计7.1 数字电路设计的基本概念数字电路设计的作用和分类数字电路设计的主要参数和性能指标7.2 数字电路设计的组成和工作原理组合逻辑电路的设计和分析时序逻辑电路的设计和分析7.3 数字电路设计的工具和技术数字电路设计软件的使用硬件描述语言VHDL和Verilog的使用7.4 数字电路设计的应用实例微处理器的设计和应用数字系统的集成和测试第八章：数字电路仿真8.1 数字电路仿真的基本概念数字电路仿真的作用和分类数字电路仿真的主要参数和性能指标8.2 数字电路仿真的原理和工具数字电路仿真原理和方法数字电路仿真软件的使用8.3 数字电路仿真的过程和技巧数字电路仿真的一般步骤数字电路仿真中常见问题和解决方法8.4 数字电路仿真的应用实例数字系统功能验证和性能分析数字电路故障诊断和维修第九章：数字集成电路9.1 数字集成电路的基本概念数字集成电路的作用和分类数字集成电路的主要参数和性能指标9.2 数字集成电路的组成和工作原理数字集成电路的结构和制造工艺数字集成电路的信号传输和噪声分析9.3 数字集成电路的设计和应用数字集成电路的设计原则和方法数字集成电路的应用实例9.4 数字集成电路的测试和维护数字集成电路的测试方法和指标数字集成电路的维护和故障排除第十章：数字信号处理10.1 数字信号处理的基本概念数字信号处理的作用和分类数字信号处理的主要参数和性能指标10.2 数字信号处理的方法和算法数字滤波器的原理和设计方法快速傅里叶变换（FFT）的应用和算法10.3 数字信号处理的应用实例音频信号处理和噪声消除图像信号处理和图像增强10.4 数字信号处理的工具和软件数字信号处理软件的使用数字信号处理器（DSP）的应用和编程重点和难点解析1. 第一章至第五章的模拟电子技术基础部分，涉及了模拟信号与数字信号的区别、模拟电路与数字电路的区别、基本元件的工作原理和应用等。
《模拟集成电路设计》实验指导
尺寸 W/L
2um/0.7um=2.86 0.35um/2um=0.175 1um/0.7um=1.43 1um/1.4um=0.71
4、增益 AV 的估算
1 W AV g m1 ro1 / / ro3 2nCox I1 398 52dB ，符合要求。 L 1 n p I1
5、转换速率 Sr 的估算。 Sr=ISS/CL==1.2V/us 满足要求。 6、CMRR 的估算
CMRR ADM 1 1 W W g m3,4 (ro1,2 || ro3,4 )(1 2 g m1,2 RSS ) 2 pCox I3 (1 2 2nCox I 3 ) ACM L 3 n p I3 L 1 n I RSS
估算共模抑制比。 7、PSRR(电源抑制比)的估算 根据第 9 章 p275 对有源电流镜差动对的电源抑制比的计算和分析，电源抑制比的计算 公式为 PSRR gm1 ro1 / / ro3 。 8、输入共模电平和输出共模电平的确定。 根据题目要求，要求输入共模电平 Vin,CM=1.6V；Vout,CM=1.6V。 在以上的设计下，可以得到各个管子等的参数，从而确定电路参数的设计。 9、电路的总功率的估算。 电路的总功率为电压源和电流源的功率之和，即：
9、电路的总功率的估算。 电路的总功率为电压源和电流源的功率之和，即：
PD=PV+PI=VDD (ISS+IREF)-(VDD-VGS6) IREF
电压源的功率为：
Pv=VDD (ISS+IREF)=3.3V (6 3)A=29.7 W
电流源的功率为：
PI=-VI IREF=-(VDD-VGS6) IREF=-(3.3-0.9)V 3uA=-7.2uW
集成电路测试基本原理
集成电路测试基本原理
集成电路测试的基本原理是：被测电路DUT（Device Under Test）可作为一个已知功能的实体，测试依据原始输入X和网络功能集F（X），确定原始输出回应Y，并分析Y是否表达了电路网络的实际输出。
因此，测试的基本任务是生成测试输入，而测试系统的基本任务则是将测试输人应用于被测器件，并分析其输出的正确性。
测试过程中，测试系统首先生成输入定时波形信号施加到被测器件的原始输入管脚，第二步是从被测器件的原始输出管脚采样输出回应，最后经过分析处理得到测试结果。
集成电路测试的作用包括：
1. 检测：确定被测器件DUT是否具有或者不具有某些故障。
2. 诊断：识别表现于DUT的特性故障。
3. 器件特性的描述：确定和校正设计和/或者测试中的错误。
4. 失效模式分析（FMA）：确定引起DUT缺陷制造中的错误。
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这些缺陷具有普遍性，但精确建模表示是不可能的，一 些缺陷，如灰尘或表面杂质等，具有局部影响效果。
2. 模拟故障机理和故障模型
如果灰尘较大使线条断裂，则为硬故障。图示腐蚀故障 属于软故障，导致线条变细，可靠性下降。
2. 模拟故障机理和故障模型
硬故障 “硬故障”明显地改变了电路的工作状态，例如下图中 的“开路”、“短路”、“多余器件”和“丢失器件”等。
3 4
5 6 7 8
开环增益 压摆率
单位增益能量响应 单位增益最小信号响应 过载恢复率 输入偏置电流
11 12
13 14 15 16
输入阻抗 电源灵敏度
共模反射 输入端最大电压 最大共模电压 温度漂移率
3. 模拟电路的测试
3. 模拟电路的测试
单位增益带宽的测量 单位增益带宽ft指的是开环增益为1时所对应的频率，也 叫“增益-带宽积”，对于一级运放 ft = Ao f3dB ft也被称为“小信号单位增益带宽”，信号放大未失真。
1. 模拟电路特性
没有合适的故障模型 对于数字电路，可以基于单故障假设提取若干故障模型 。对于模拟电路，没有简单有效的故障模型，不可能建立起 一个适用于所有电路和应用的模型。就算是同一种电路，主 要参数也可能不同。
需要精确测量
对于模拟信号的测量，某一个参数在被测量前，必须先 清楚它的精度，然后选用精度更高的仪器进行测量，例如一 个电压调节器，其输出电压精度为三位办，对它的测量就必 须选用四位以上精度的电压计进行测量。另外，模拟信号还 涉及到时域和频域，当测量电压、电流、振荡的时候，在时 域进行测量；而当测量频谱、网络参数时，就必须在频域进 行测量，所以就增加了侧量的成本和时间。
第八单元 模拟集成电路测试基础
第八单元 模拟集成电路测试基础
1. 模拟电路特性2.来自模拟故障机理和故障模型3. 模拟电路的测试
1. 模拟电路特性
在SoC时代 ，模拟电路所占比例越来越少，但其设计、 工艺和测试均逐渐变成整个系统最难的部分，需要一些特殊 的测试方法。 数字集成电路可用相同的基本模块搭建各种电路，而模 拟集成电路则对不同应用采用相对应的电路结构，如音频放 大电路具有高分辨率和低带宽、视频放大电路具有低分辨率 和高带宽。因此，不同的电路需要不同的测试方法。
在频域内基波的幅度就是最大输出幅度。
3. 模拟电路的测试
频率响应测量 频率响应通常用网络和频谱分析仪进行测量。四种基本 的滤波器如下所示：
实际带通滤波器频率转换函数如下所示
3. 模拟电路的测试
3. 模拟电路的测试
多谐测试信号
如果所有取样点均位于上下限之间，则测试通过。
3. 模拟电路的测试
3. 模拟电路的测试
最大输出幅度测量 最大输出幅度，也称为最大摆幅，是指未发生失真的输 出波形的最大幅度。 最直接的方式是通过缓慢增加输入波形幅度直到输出失 真，但这种方法太费时间，因为需要不断重复进行测量最准 确的点，另外还要失真仪进行实际测量。 用DSP方法更方便
3. 模拟电路的测试
测量步骤如下： • 用一个大输入正弦波，通常为1 kHz频率，加载输入端 • 用数字化仪对输出波形数字化 • 快速傅里叶变换（FFT）将时域响应波形转换到频域
3. 模拟电路的测试
模拟电路测试方法 模拟电路测试可以分为两大类：参数化测试和波形化测 试。 参数化测试时测试对应芯片数据表中列举出来的所有参 数，从而决定该芯片是好是坏。
3. 模拟电路的测试
3. 模拟电路的测试
波形化测试是给定输入波形，然后根据响应波形中的特 殊参数进行测量，从而确定待测器件是否正常工作。
1. 模拟电路特性
模拟电路的一些关键特性如下： • 信号具有连续性 • 电路品种多 • 非线性特性
• 反馈不明确
• 复杂的因果关系 • 没有合适的故障模型 • 需要精确测量
1. 模拟电路特性
信号具有连续性
在数字环境中，有用的信号是逻辑高电压VH和逻辑低电 压VL，上升时间tLH和下降时间tLH 。 在模拟环境中，有用的信号是幅度VA、压摆率SR、过冲 VOV、设置时间tSettle、带宽、相位等。
模拟测试波形
3. 模拟电路的测试
直流参数测量 不同电路的共同参数，例如I/O中的输出电压/电流变化率 、电流变化率、输入偏置电压/电流、输入/输出阻抗等。 各电路的特定待测项，如运算放大器的开环增益和单位 增益带宽等，电压调节器的线调整和负载调整等。
编号 1 2 参数 输出电流变化率 输出电压变化率 编号 9 10 参数 输入偏置电压 输入噪声
硬故障和软故障并无严格界限。如连线故障可建模为一 个电阻，电阻值小于（大于）无故障时电阻的1/10（10倍） ，则可认为是电阻型短路（开路）；电阻值介于两者之间则 可认为是参数型故障。
2. 模拟故障机理和故障模型
第八单元 模拟集成电路测试基础
1. 模拟电路特性
2. 模拟故障机理和故障模型
3. 模拟电路的测试
第八单元 模拟集成电路测试基础
1. 模拟电路特性
2. 模拟故障机理和故障模型
3. 模拟电路的测试
2. 模拟故障机理和故障模型
模拟电路可能的故障包括以下几方面。
材料方面 • • • • 裂痕 晶体缺陷 表面杂质 离子迁移 • • • • • • • • 制程方面 氧化层厚度 迁移率变化 杂质密度变化 扩散深度 介电常数 金属电阻率 未接触 灰尘 时间相关 • 绝缘介质击穿 • 电迁移 封装故障 • 接触不良 • 密封泄露
3. 模拟电路的测试
3. 模拟电路的测试
3. 模拟电路的测试
交流参数测试 交流参数测试指的是对电路的交流特性进行测试。交流 参数往往和频率、时间相关，包括带宽、相位、失真、噪声 等。 现在常用的测试仪器都内嵌有数字信号处理（DSP）模 块，通用的结构框图如下，核心单元是AWG和数字化仪。
2. 模拟故障机理和故障模型
软故障 “软故障”主要是改变相应器件的参数，例如的灰尘使 多晶硅连线变窄，导致其下沟道长度变短，MOS晶体管的器 件特性发生变化。 另一个例子时，大宽长比的管子做成并联结构，其中一 个小晶体管开路，不会导致电路整体功能失效，属于“软故 障”。
2. 模拟故障机理和故障模型
因此，在模拟信号测试时，需要考虑的参数会更多。
1. 模拟电路特性
1. 模拟电路特性
1. 模拟电路特性
1. 模拟电路特性
与上述负反馈类似的应用，包括锁相环（PLL）、自动 增益控制（AGC）、电源调节器等，必须通过专门的测量手 段来确定故障的具体原因。 复杂的因果关系 电路的非线性和反馈，导致电路的因果关系非常复杂， 另外，与信号参数相关的电路参数也会是因果关系复杂化。 某一单个器件故障可能会影响电路中的很多参数，因此，对 于模拟电路来说，确定故障向量是非常困难的，所以，大多 数情况下，仍然进行针对某一类模拟电路的专门测试，包括 专门的测试台和测试程序，很少有通用的模拟信号测试系统 存在。
待测芯片是Sallen-Key二阶低通滤波器，测试激励是一个 方波，对输出波形进行四点采样，如果采样点都在预先设定 的范围内，则认为待测器件合格，否则失效。
采样点 A B 对应参数 直流参数、输入偏差 压摆率、阻尼系数 采样点 C D 对应参数 过冲、阻尼系数、带宽 设置时间、直流增益
3. 模拟电路的测试
软故障可细分为“参数型故障”和“偏离型故障”。 参数型故障可以用来模拟对应器件参数的偏离影响。例 如电流镜偏置电流从预计的100 μA降至80 μA，或者灰尘使 对应器件的沟道长度从130 nm缩短至100 nm。 偏离型故障指的则是整体电路性能的改变。例如，可能 参数型故障，导致整个电路的工作频率从100 MHz降到了70 MHz，直流增益从80 dB降到了70 dB。在电路分析中，子电 路中的偏离型故障在整个电路中也许就是参数型故障。
信噪比和失真测量 信噪比（SNR：Signal Noise Ratio）是信号能量和噪声能 量的比率，代表信号的纯净度。噪声来源包括热噪声、闪烁 噪声、碰撞噪声、电源噪声、开关噪声和衬底噪声等。另外 ，失真也会导致SNR降低。
纯正弦信号激励得到的响应波形如下
3. 模拟电路的测试
3. 模拟电路的测试