快速构建混合信号测试系统
集成电路综合自动测试系统硬件平台设计
分系统$测试头 内 所 有 的 硬 件 资 源 汇 集 到 -/A 接 口 板& 通 过接口板完成与被测芯片的测试接入适配功能% ?AC! 配 电 监 控 分 系 统
配电单元)外部供电分成两路&一路用于液冷单元供 电&另一路接入 稳 压 配 电 单 元& 进 行 稳 压 和 9W+-W 转 换& 分别用于显控分系统*测试头等供电$
测试与故障诊断
计 算 机 测 量 与 控 制 !"#"$!$%!&"! !"#$%&'( )'*+%('#',& - !",&(".!
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集成电路综合自动测试系统硬件平台设计
基于RFSoC的脉冲雷达采集与测量系统设计与实现
第 22 卷 第 2 期2024 年 2 月太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information TechnologyVol.22，No.2Feb.，2024基于RFSoC的脉冲雷达采集与测量系统设计与实现孟翔麒1，汪兴海*2，薛伟*1，陈小龙2(1.哈尔滨工程大学烟台研究院，山东烟台265500；2.海军航空大学航空作战勤务学院，山东烟台264001)摘要：探讨射频系统级芯片(RFSoC)在脉冲雷达系统设计中的应用，设计实现一个具有高性能数模混合信号处理能力的雷达测距系统。
采用IW-RFSoC-49DR高性能RFSoC开发板(包括背景干扰滤除算法的设计)，测试环境设置在空间狭窄、多金属设备干扰的实验室内。
实验结果显示，在未经处理的复杂室内环境中，实验数据受到显著干扰；实现背景干扰滤除算法后，频谱图的显示分辨能力得到显著提升。
随着测试目标距离由3 m提高至12 m，测距误差值从53 cm降低至5 cm。
RFSoC技术在脉冲雷达系统设计中展现出显著优势，实现了高集成度低功耗设计，为后续基于RFSoC设计便携式雷达打下了基础。
关键词：射频系统级芯片；线性调频信号；数据采集；参数估计中图分类号：TN957 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2024027Design and implementation of a pulse radar acquisition andmeasurement system based on RFSoCMENG Xiangqi1，WANG Xinghai*2，XUE Wei*1，CHEN Xiaolong2(1.Yantai Research Institute，Harbin Engineering University，Yantai Shandong 265500，China；2.College of Aviation Combat Service，Naval Aeronautical University，Yantai Shandong 264001，China)AbstractAbstract：：To investigate the application of RF system level chip—Radio Frequency System-on-Chip (RFSoC) in pulse radar system, a radar ranging system with high performance digital-analog hybridsignal processing capability is designed. The high-performance RFSoC development board—IW-RFSoC-49DR(including the design of the background interference filtering algorithm) is adopted, and the testenvironment is set in a laboratory with narrow space and disturbed multimetallic equipments. The resultsof the experiments show that the experimental data are significantly disturbed in an untreated, complexindoor environment; after implementing the background interference filtering algorithm, the displayresolution of the frequency spectrum map has been significantly improved. As the test target distanceincreases from 3 m to 12 m, the ranging error decreases from 53 cm to 5 cm. RFSoC technology showssignificant advantages in the design of pulsed radar system, realizing the high integration and low powerconsumption design, and laying a foundation for the subsequent design of portable radar based on RFSoC.KeywordsKeywords：：Radio Frequency System-on-Chip；linear frequency modulation signal；data acquisition；parameter estimation脉冲雷达系统凭借其卓越的距离分辨能力和测量精准度，在军事与民用领域均展现出重要的应用价值[1]。
PXIExpress电子产品的技术优势
PXIExpress仪器利用其所使用的快速PCI总线，为PXI平台新添了许多技术优势。
该总线至多个仪器系统的数据吞吐量能够高达2 GB/s，并支持那些曾经只能通过定制硬件实现的应用。
名目一、PXIExpress的技术优势二、软件定义的测量：RF与通信测试三、多仪器集成：混合信号ASIC特征四、高数据吞吐量：数据流盘应用五、总结六、PXIExpress常见咨询题解答一、PXIExpress的技术优势PXI标准在不断开展，引进了快速PCI技术之后，使得PXI自动化测试系统拥有了前所未有的高性能。
在有些情况下，它支持PXI仪器执行一些往常一直无法完成的测量。
PXIExpress是PXI的拓展局部。
新型PXIExpress机箱提供了混合兼容的插槽，使得PXI与PXIExpress模块能够协同工作于同一系统。
故PXI与PXI Express系统均具有面向自动化测试应用的三个要害技术优势。
这些技术优势包*灵活的、软件定义的仪器*模块化仪器的集成*高数据吞吐量软件定义的仪器系统所具备的灵活性，使得用户能够为各种不同的测量重新配置测试系统。
这关于RF/通信制造测试尤为重要，该领域经常需要对同一台设备针对多个协议标准进行特定测量。
其次，将模块化仪器集成到同一系统，使得用户能够从超过1500种现有的PXI仪器中选择适宜的仪器。
这些仪器包括测试与测量行业中最高性能的仪器：*18-位高精度多功能数据采集*采样率为500kS/s，精度高达24位的高精度数字化仪*具有pA精度和1000V测量范围的快速7位半数字毫表*高密度开关，在单个3U插槽中具有512个交叉点*高达6.6GHz的RF信号分析与发生器*高密度通道数与同步〔高达5000个动态通道〕这种在同一系统中使用多个PXI仪器的能力使得单个测试系统能够用于测试多种混合信号设备。
一个常见应用是PXI系统用于混合信号半导体ASIC最后，PXI与PXIExpress仪器均具有一条用于仪器到主机PC传输信息的高性能数据总线。
基于Ngspice引擎的混合信号电路仿真软件设计与实现
基于Ngspice引擎的混合信号电路仿真软件设计与实现随着电子技术的发展，混合信号电路在各个领域中得到广泛应用，对于混合信号电路的仿真与分析成为了电子工程师的重要任务。
为了提高仿真的准确性和效率，本文设计并实现了一种基于Ngspice引擎的混合信号电路仿真软件。
Ngspice引擎是一款开源的电路仿真工具，具有强大的仿真能力和高效的计算性能。
本软件利用Ngspice引擎作为仿真核心，实现了混合信号电路仿真的功能。
用户可以通过软件界面搭建电路原理图，设置仿真参数，并进行仿真运行。
软件内部将用户输入的电路原理图转化为Ngspice引擎可以识别的格式，并将仿真结果进行可视化展示。
在软件设计与实现过程中，我们主要考虑了以下几个方面的功能：电路原理图的绘制、仿真参数的设置、仿真结果的展示以及仿真性能的优化。
在电路原理图的绘制方面，采用了直观简洁的界面，用户可以通过拖拽和连接元件来构建电路。
仿真参数的设置可以灵活地调整电源电压、元件参数等，以满足不同的仿真需求。
仿真结果的展示部分，我们提供了图表和波形的展示方式，同时还可以导出仿真结果供用户进一步分析。
为了提高仿真性能，我们对Ngspice引擎进行了优化，使其能够更快速、准确地完成仿真。
通过对软件的测试和验证，我们发现该软件在混合信号电路仿真方面具有较高的准确性和效率。
用户可以通过该软件进行各种类型的混合信号电路仿真，包括模拟电路和数字电路的混合仿真。
此外，软件还支持多种元器件模型的选择，以适应不同的仿真需求。
综上所述，本文设计并实现了一种基于Ngspice引擎的混合信号电路仿真软件。
该软件具有简洁直观的界面、灵活可调的仿真参数、准确展示的仿真结果以及高效的仿真性能。
相信该软件将为电子工程师的混合信号电路仿真工作提供有力的支持。
集成电路综合自动测试系统软硬件接口设计
@A@! 自 动 测 试 模 型 总 体 设 计 ?B 测试程序开发 R/主要满足用 户 在软 件平 台开 发 测 试 程
序的需要%自动测试模型接口则是采用建模方法&在测试 程序开发之前&即完成全部测试内容模型构建&并生成测 试模型&可用于通过模型检查发现测试配置冲 突 等 问 题& 并通过测试模型导入解析直接生成测试程序%
交互管理层提供友好的人机交互界面&用于人机交互 管理和维护操作&包括用户信息管理*状态监控管理*系 统自检+自校准管理和软件 对 外 围 程 序 的 接 口 管 理 功 能% 测 试需求与策略层从仿真设计文件出发&最终生成测试系统 可以识别的测试程序策略文件$基于测试需求分析&通过 对测试资源和测试方法进行描述&生成测试激励数据&相 应配置测试资源参数&编译*链接生成测试程序策略文件& 主要包含测试开 发 软 件 子 平 台 的 " 个 功 能 模 块)测 试 矢 量 生成和测试程序生成%测试执行层的核心功能是将测试需 求与策略层生成的程序文件下载到测试头硬件资源的存储
台具备开发运行*数据分析*状态监测*硬件管理等功能&
其对外接口 主 要 包 含 测 试 程 序 开 发 R/和 自 动 测 试 模 型 接
口%超大规模集成电路综合测试验证系统对外接口组成如
图%所示%
图"! 软 件 功 能 层 次 架 构 图
图%! 超 大 规 模 集 成 电 路 综 合 测 试 验 证 系统对外接口组成图
@! 基 于 模 型 描 述 的 软 件 接 口 设 计
@A?! 软 件 总 体 组 成 综合自动测 试 软 件'%% 采 %$( 用 开 放 式* 模 块 化 的 软 件 架
MSP430单片机入门例程
MSP430单片机入门例程MSP430单片机是一款低功耗、高性能的16位单片机，广泛应用于各种嵌入式系统。
下面是一个简单的MSP430单片机入门例程，可以让大家初步了解MSP430单片机的基本使用方法。
所需材料：1、MSP430单片机开发板2、MSP430单片机编译器3、MSP430单片机调试器4、电脑和相关软件步骤：1、安装MSP430单片机编译器首先需要安装MSP430单片机的编译器，该编译器可以将C语言代码编译成MSP430单片机可以执行的机器码。
在安装编译器时，需要选择与您的单片机型号匹配的编译器。
2、编写程序下面是一个简单的MSP430单片机程序，可以让LED灯闪烁：c本文include <msp430.h>int main(void)本文P1DIR |= 0x01; //设置P1.0为输出while(1){P1OUT ^= 0x01; //反转P1.0的状态，LED闪烁__delay_cycles(); //延时一段时间，控制闪烁频率}本文上述程序中，首先定义了P1DIR寄存器，将P1.0设置为输出。
然后进入一个无限循环，在循环中反转P1.0的状态，使LED闪烁。
使用__delay_cycles()函数实现延时，控制LED闪烁频率。
3、编译程序使用MSP430单片机编译器将程序编译成机器码，生成可执行文件。
在编译时，需要注意选择正确的编译器选项和单片机型号。
4、调试程序使用MSP430单片机调试器将可执行文件下载到单片机中，并使用调试器进行调试。
在调试时，可以观察单片机的输出口状态和LED灯的闪烁情况，确保程序正常运行。
随着嵌入式系统的发展，MSP430单片机作为一种低功耗、高性能的微控制器，在各种应用领域中得到了广泛的应用。
为了更好地理解和应用MSP430单片机，我在学习过程中积累了一些经验，现在分享给大家。
MSP430单片机是一种超低功耗的微控制器，由德州仪器（Texas Instruments）推出。
【NI资料】选择模块化源测量单元(SMU)的几大测量考虑
【NI资料】选择模块化源测量单元(SMU)的几大测量考虑目录1. IV范围2. 精确度3. 源测量准确度4. 测量速度5. 源更新率6. 瞬态响应7. 序列或扫频8. 脉冲生成9. 通道密度10. 定时和同步11. 软件、分析功能和自定义化12. 针对高精确度测量的连接功能1. IV范围针对设备选用具有适当电压电流范围的源测量单元(SMU)对于应用的成功至关重要。
IV范围通常由图1中象限图来表示，它指的是SMU可以拉或灌的电压和电流值。
拉和灌这两个词描述的是设备的功率流入和流出。
拉电流的设备可为负载提供电流，而灌电流的设备就像一个负载，被动吸收流入的电流，且可为电流提供返回路径。
图 1. 四个象限区域表示设备拉灌的电流或电压值在上面的象限图中，I和III象限代表设备处于拉电流状态，而象限II和IV代表设备处于灌电流状态。
在象限I和III内均能够拉电流的设备有时也称其具有两极性，因为这些设备能够既能产生正电压和电流，也能产生负电压和电流。
“四象限SMU”这个词通常用语描述可拉灌电流的双极SMU。
例如，NI PXI-4132四象限SMU的最大电压输出是100 V，最大电流输出是100 mA；但是，它不能同时输出100 V的电压和100 mA的电流。
在这种情况下，象限图就提供了所需的信息，帮助您轻松地确定SMU可以提供或灌入的最大电压和电流组合。
仅仅是简单地列出具有多个量程的SMU的最大电压和电流并无法为您提供足够的信息来确定该仪器是否符合设备的IV要求。
图 2. NI PXI-4132 IV 范围表1 归纳了每种NI电源和SMU设备每个通道的输入输出能力。
表 2. NI PXIe-4139电流编程和测量精确度/分辨率3. 源测量准确度电源或SMU的测量或输出电平与实际或要求的值可能会有所不同。
准确度表示的是一定测量或输出电平下的不确定度，也可以指与理想传递函数的偏差，如下所示：y = mx + b其中 m 是指系统的理想增益x 是指系统的输入b 是指系统的偏置y 是系统的输出该公式用于电源或SMU信号测量时，y 是指设备的输出读数值，其中 x 作为输入， b 为偏置误差，可在测量之前将其归零。
中国EDA软件行业市场现状及未来发展前景预测分析报告
中国EDA软件行业市场现状及未来发展前景预测分析报告博研咨询&市场调研在线网中国EDA软件行业市场现状及未来发展前景预测分析报告正文目录第一章、EDA软件行业定义 (3)第二章、中国EDA软件行业综述 (4)第三章、中国EDA软件行业产业链分析 (5)第四章、中国EDA软件行业发展现状 (6)第五章、中国EDA软件行业重点企业分析 (8)第六章、中国EDA软件行业发展趋势分析 (9)第七章、中国EDA软件行业发展规划建议 (10)第八章、中国EDA软件行业发展前景预测分析 (12)第九章、中国EDA软件行业分析结论 (13)第一章、EDA软件行业定义1.1 行业概述电子设计自动化（Electronic Design Automation, EDA）软件是一种用于集成电路（IC）和印刷电路板（PCB）设计的计算机辅助工具。
它涵盖了从概念到最终产品的整个设计流程，包括系统级设计、逻辑设计、电路设计、版图设计等多个阶段。
随着半导体技术的快速发展，EDA软件已成为现代电子产品开发不可或缺的核心工具之一。
1.2 市场规模与发展历程自20世纪70年代初第一款商用EDA工具诞生以来，该行业经历了数十年的快速增长。
2021年全球EDA市场规模达到约110亿美元，预计到2026年这一数字将增长至150亿美元左右，复合年增长率约为6%。
北美地区占据了最大市场份额，约为40%，亚太地区，占比接近30%。
1.3 主要参与者全球EDA市场上存在几家主导型企业，包括Cadence Design Systems、Synopsys以及Mentor Graphics（现已被西门子收购）。
这些公司在各自领域内拥有强大的技术实力和广泛的客户基础。
例如，Synopsys在2021年的营业收入达到了40亿美元，而Cadence Design Systems同期收入也超过了25亿美元。
1.4 技术发展趋势随着人工智能、云计算等新兴技术的发展，EDA行业正迎来新的变革机遇。
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混合信号电路的测试挑战
• 混合信号电路的测试 (Mixed Signal Test) 涉及
– 数字信号 – 模拟信号 (可能包含直流、音频、中频、射 频等)
• 针对某一特定芯片/PCB的测试系统需要定 制化开发
•
普通数字I/O
– 不同电平, 不同驱动能力
模拟信号
数字化仪
• • • 最高12.5GS/s采样率, 5GHz 带宽 高吞吐量 集成与同步 (T-Clock技术)
任意波形发生器
• 最高400MS/s刷新速率下高 达16位的分辨率 • 容量高达512 MB的波形和 指令存储器 • 集成与同步 (T-Clock技术)
待测设备:
一个机载通信接口Hub, 为机载的数字和模拟信号提供路 由, 包括内部通化装置, 外部无线电信号, RADAR, 以及其 他数字设备等. 需要能在具有干扰和噪声的情况下正常 工作.
测试系统需求:
• 对DUT注入有效信号及干扰信号, 测试其响应. 有效信 号包括模拟音频, 串口(9600波特率), 高速数字信号 (5MHz), 以及MIL-STD-1553等 • 设备具有自检功能 • 测试系统要通过一些列严格测试: 电磁兼容性测试, 加 速寿命试验(HALT), 易爆气体环境试验, 盐度环境试 验…
600
电压 - 高达600 V
带宽 - 高达26.5 GHz
26.5
300
150 100 60 30 10
10
4 2.5 0.5 1.3 2.7
5
32
24
0.5
1 2
128 196 256
5 7
8
通道数 – 最高达8,832 Xpt
544 and more
512
电流 – 高达40A
12
+
通过应用开发软件集成完整系统
• 举例:
– – – – DAC/ADC PLL 数字音频/视频芯片 Transceiver ASIC/PCB...
混合信号电路的设计挑战
• 集成了数字与模拟(甚至包含射频)电路, 对 设计经验有较高要求
– 相对数字电路设计而言, 模拟电路与混合信号 电路的系统级设计方法还不够成熟
• 集成电路的实现工艺挑战
–
对于新开发的 PCB 板 , 不需要频繁更 换测试硬件, 只需添加制作新的测试 夹具, 重新连接线路, 并修改软件即 可
PCB板功能测试 (FCT)系统
霍尼韦尔（中国）有限公司
•
具体I/O需求
– 多路双向高速I/O
• • • • • 实现对测试治具状态监测 模拟I2C等协议, 实现对PCB板上芯片的时序控制 模拟一些波形信号作为PCB板的的输入信号 可实现频率、波形采集 视频/音频信号的产生、采集分析
四通道视频DAC芯片验证测试系统
全方面的改进 (2)
• 以NI PXI-6542 HSDIO取代手动参数设置
四通道视频DAC芯片验证测试系统
全方面的改进 (3)
• 以NI PXI-2576多路复用器模块实现负载电阻 的切换和通道切换（可复用同一块DMM）
• 以NI PXI-4110 可编程电源模块取代传统电源
生产测试
ห้องสมุดไป่ตู้
正样测试
维护测试
型号升级
可复用的硬件模块，软件代码(算法IP等)
各种应用行业
消费电子
能源
半导体
航空航天
射频通信
音视频测试
国防
汽车
案例: PCB板功能测试 (FCT)系统
PCB板功能测试 (FCT)系统
霍尼韦尔（中国）有限公司
• 项目需求
– 构建一套安防类产品 PCB 板功能测试 系统, 实现对音视频以及各种静态参 数(电压, 电流, 频率)的综合性全自 动测试
射频信号分析仪 (VSA) WCDMA GSM IEEE 802.11g 高速数字接口 (HSDIO) 音频信号分析仪 (DSA) Bluetooth 软件分析 (LabVIEW)
参考架构的应用: 混合信号ASIC验证测试
PXI系统
PXI-6552 HSDIO 亚纳秒级同步 PXI-6552 HSDIO
“利用NI的硬体搭配软体产生的高效能自动
化测试平台, 大大降低了本部门的测试时间 , 使本部门能在开发IC初期验证阶段, 在最短的
时间内提供最精确、快速的测试数据. ”
Sam Yang Sunplus Technology Co.
更多基于NI PXI的混合信号测试案例
1.美海军机载通信设备数字测试系统
霍尼韦尔（中国）有限公司
PCB板功能测试 (FCT)系统
霍尼韦尔（中国）有限公司
• •
系统优点
– – 结构清晰, 功能完善, 易于修改, 资源共享 经大量实验, 已有多台系统部署到产线, 并且稳定可靠
使用情况
“基于NI PXI和LabVIEW开发新型FCT系统，我们降低了工程中的重复操
作并且能够更轻松地共享软硬件资源。我们成功地将这项解决方案用于 生产线上，实现了稳定可靠的PCB测试。”
– 设备和开发成本较高 – 有可能无法重复利用
基于NI PXI实现混合信号测试
软件
• 与硬件无缝集成 • 多种现成算法与工具, 加速应用开发
PXI / PXI Express 总线
• 集成数据传输总线 (高数据带宽, 低延时) • 定时与同步
• 从直流到射频的各种测量模块; • Serial, CAN, FlexRay, ARINC-429, MIL-STD-1553等总线接口模块; • 各种数字I/O; 机器视觉; 运动控制
NI PXI模块化仪器: 覆盖从直流到射频
NI PXI-4071 7½-digit FlexDMM 业界最快、最精确的数字万用表 NI PXI-5922, 24-bit, 15 MS/s 业界最高分辨率数字化仪
28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4
分辨率 (Bits)
NI产品, 2004 NI产品, 2011
数字信号
• NI高速数字I/O
– – – – – – – 最高200MHz时钟速率 单通道数据速率高达400Mb/s (DDR模式) 可编程电平 最大128Mb/ch (总计256MB) 板载内存 多设备同步 (T-Clock技术) 可进行硬件比较和双向通信 灵活的握手方式
快速构建混合信号测试系统
National Instruments
议程
• 混合信号测试的概念与挑战 • 基于PXI的混合信号测试平台 • 基于NI PXI的混合信号测试应用案例
混合信号 (Mixed Signal)
• 混合信号集成电路/PCB板
– 在一块芯片或PCB模块上同时具有模拟电路 与数字电路 – 通常实现一个完整功能, 或某子系统功能
PXI-1420 26.5GHz 业界最高频PXI下变频器
1
10
100
1K
10K 100K 1M
10M 100M 1G
10G 100G
采样率 (S/s)
传统台式仪器 NI产品, 2005 NI产品, 1997 NI产品, 2010
NI PXIe-5186 8-bit, 12.5GS/s 业界最高性能PXI数字化仪
高级软件工程师 王伟 霍尼韦尔综合科技(中国)有限公司
案例:视频DAC芯片验证测试
四通道视频DAC芯片验证测试系统
• 原系统背景
– – – – 待测对象: 四通道视频DAC芯片 具有不同工作模式 (通过数字开关手动选择) 需要更换不同的负载电阻进行测试 通过GPIB连接四台数字万用表进行测量
模拟信号 数字信号 DAC 更换负载 模式选择
射频信号
PXI / PXI Express
6.6GHz矢量信号 发生器/分析仪
6GHz矢量 网络分析仪
FPGA I/O 及协处理
放大器/衰减器
射频开关
功率计
新: NI PXIe-5665矢量信号分析仪
– – – – – 频率范围: 分析带宽: 平均底噪: TOI: 相位噪声: 20 Hz to 14 GHz 50 MHz <-165 dBm/Hz > +24 dBm (700MHz to 3.6 GHz) -129 dBc/Hz (800 MHz @ 10kHz offset)
• 图形化开发软件NI LabVIEW
– – – – 与各种PXI硬件无缝集成 连接其他总线仪器 内置上千种数学与分析函数 各种工具包加速项目开发
• 如: 各种无线协议工具包、 报表生成工具包等…
•
基于文本编程
– NI LabWindows/CVI – NI Measurement Studio
参考架构的应用: 无线设备PCB测试
其他测量模块
• • • • 数字万用表与LRC表 可编程电源 SMU/PMU 数字协议接口
– CAN/LIN/FlexRay – ARINC-429 / MIL-STD-1553 – RS-232/422/485…
•
集成可编程FPGA的I/O模块
– 自定义数字协议接口 – 实时连续测量
开关/矩阵
1.美海军机载通信设备数字测试系统 (续)
解决方案: 硬件: NI PXI, PXI-6542 HSDIO, PXI-4060 DMM等 软件: NI LabVIEW, NI数字波形编辑器 优势 快速开发, 代码重用, 与原有系统无缝集成 软件工具加速项目进度 项目中最终客户的需求定义不断修改, 但客户可直接利 用NI数字波形编辑器快速修改HSDIO产生的数字波形, 再由集成商在系统中实现, 从而可以快速适应需求的变 化, 加速项目进度.