专利名称：测试模块、测试方法以及测试系统的制作方法
技术领域：
本发明有关于对装置的特定功能进行测试，特别是有关于一种产生模拟测试信号至外部待测装置的测试模块以及相关的测试方法与测试系统。
背景技术：
关于内含有模拟数字转换器(analog-to-digital converter, ADC)的芯片的功能测试，模拟测试信号需要被输入至所述芯片的模拟输入引脚。一般而言，正弦波测试信号普遍地被用来作为所述模拟测试信号，以确认所述芯片是否能够满足实际应用所要的规格与功能需求。当所述正弦波测试信号的频率变得较高时，所述正弦波测试信号的信号品质要求也将会变得更加严格，此外，所述正弦波测试信号的频率和/或电压摆幅(voltageswing)也有可能需要在进行功能测试的过程中进行调整。 一般而言，用以测试芯片的功能的现有测试方法，会使用电路板(例如载板(loadboard))来承载要被测试的芯片以及额外的测试相关(testing-related)电路组件(其是用以确保可获得所要的测试性能)，然而，如此的设计会具有一些缺点/坏处，举例来说，在设置于电路板之上的芯片的测试性能与电路板上需要用来设置其它电路组件的可用电路面积之间必须有所取舍(tradeoff)。因此，现有的测试方法仍具有改善空间。

发明内容
由此，本发明的目的在于提供一种产生模拟测试信号至外部待测装置的测试模块以及相关的测试方法与测试系统，以解决上述问题。一种测试模块的范例实施方式，用以针对待测装置来产生模拟测试信号。所述测试模块包括控制电路、核心电路与连接器。所述核心电路耦接至所述控制电路，用以在所述控制电路的控制之下产生所述模拟测试信号。所述连接器耦接至所述核心电路，用以接收由所述核心电路所产生的所述模拟测试信号，并输出所接收的所述模拟测试信号。一种测试方法的范例实施方式，用以针对待测装置来产生模拟测试信号。所述测试方法包括使用具有连接器的测试模块，来产生所述模拟测试信号；以及通过所述连接器来输出所述模拟测试信号。—种测试系统的范例实施方式，所述测试系统包括待测装置以及测试模块。所述测试模块包括控制电路、核心电路与连接器。所述核心电路耦接至所述控制电路，用以在所述控制电路的控制之下产生模拟测试信号。所述连接器耦接于所述核心电路与所述待测装置之间，用以接收由所述核心电路所产生的所述模拟测试信号，并输出所接收的所述模拟测试信号至所述待测装置。相较于使用具有模拟信号源与采集仪器可供选用的自动化测试设备的测试方法，本发明所提出的测试模块、测试方法以及测试系统具有较低的功能测试成本、较高的模拟测试信号的信号品质、较小的被占用的电路面积以及较高的便利性/弹性。另外，相较于使用内建于板上的专用集成电路的解决方案的测试方法，本发明所提出的测试模块、测试方法以及测试系统则是具有较小的被占用的电路面积以及较高的便利性/弹性。对于已经阅读后续由各附图及内容所显示的较佳实施方式的本领域的技术人员来说，本发明的各目的是明显的。


图I为本发明测试模块的实施例的示意图。图2为具有操作于第一操作模式的测试模块的测试系统的示意图。图3为在第一操作模式下所执行的测试方法的流程图。图4为具有操作于第二操作模式的测试模块的测试系统的示意图。 图5为在第二操作模式下所执行的测试方法的流程图。
具体实施例方式在之前的权利要求和说明书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。之前的权利要求和本说明书并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在之前的权利要求和通篇说明书中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。此外，「耦接」一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表所述第一装置可直接电性连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电性连接至所述第二装置。如图I所示，其为本发明测试模块的实施例的示意图。测试模块100包括(但不局限于)控制电路102、核心电路104 (其耦接至控制电路102)以及连接器106 (其耦接至核心电路104)，其中控制电路102、核心电路104与连接器106均设置于同一电路板101上。控制电路102是用以控制核心电路104的操作，并包括(但不局限于)微控制器108与储存装置110。储存装置110可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，例如电可擦可编程只读存储器(electrically-erasabIe programmable read-only memory,EEPR0M)。微控制器108对储存装置110进行存取(读取/写入)，以将数据储存至储存装置110以及从储存装置110读出所储存的数据。核心电路104是用以针对待测装置(deviceunder test, DUT)来产生模拟测试信号，并包括(但不局限于)直接数字合成器(directdigital synthesizer,DDS) 112、低通滤波器(low-pass filter,LPF) 114、可变增益放大器(variable gain amplifier, VGA) 116 以及带通滤波器(band-pass filter, BPF)118。连接器106可以是高速连接器，并用以接收核心电路104所产生的模拟测试信号以及输出所接收的模拟测试信号，换句话说，连接器106是作为测试模块100的输出接口。在本实施例中，测试模块100可在两种操作模式下进行操作，例如调试模式(debugging mode)以及测试模式(testing mode)。进一步的细节将于下描述。如图2所示，其为具有操作于第一操作模式的测试模块的测试系统的示意图。当图I所示的测试模块100操作于第一操作模式(例如调试模式)时，外部的电脑(例如笔记本电脑)202会通过连接接口 204而耦接至测试模块100。举例来说，连接接口 204可以是推荐标准232 (Recommended Standard 232, RS232)连接或者是通用异步收发器(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter, UART)连接，然而，此仅作为范例说明，而非作为本发明的限制条件，即，任何可允许电脑202与微控制器108两者之间进行通讯的手段均可被本发明的测试系统200所采用。通过电脑202与微控制器108两者所同时支持的连接接口204的辅助，外部的电脑202便允许执行定制(customized)软件程序PROG来控制测试模块100中的微控制器108，换句话说，对于图2所示的测试系统200来说，图I所示的测试模块100会响应外部的电脑202的软件控制来运作。在调试模式中，电脑202产生模拟测试信号的多个基于软件的(software-based)控制设定(例如CSl、CS2、CS3与CS4)至微控制器108，接着，微控制器108便将所接收的基于软件的控制设定CS1、CS2、CS3与CS4储存至储存装置110中，并依据所接收的基于软件的控制设定CSl、CS2、CS3与CS4来控制核心电路104。请注意，基于软件的控制设定的个数仅作为范例说明，而非用来作为本发明的限制。举例来说(但本发明并不以此为限)，基于软件的控制设定CS1、CS2、CS3与CS4中的每一控制设定包括频率控制参数以及电压摆幅控制参数，因此，根据基于软件的控制设定CSl，微控制器108会控制直接数字合成器112来产生正弦波信号(其具有基于软件的控制设定CSl中的频率控制参数所指定的频率)，并且会控制可变增益放大器(例如超低失真中频可变增益放大器(ultralow distortionintermediate-frequency VGA)) 116来使得所述正弦波信号具有基于软件的控制设定CSl中的电压摆幅控制参数所指定的电压摆幅。换句话说，直接数字合成器112会产生具有所指定的频率的正弦波信号，以及可变增益放大器116使得所产生的正弦波信号具有所指定的电压摆幅。低通滤波器114与带通滤波器118会被适当地设计以增进所述正弦波信号的信号品质，其中所述正弦波信号作为核心电路104在微控制器108的控制之下所产生的模拟测试信号SI。在调试模式下所产生的模拟测试信号SI会经由连接器106而输出至外部监测/测量仪器(图未示)，例如示波器(scope)与分析仪(analyzer)。因此，模拟测试信号SI的频率与电压摆幅便可以被检验，以判断模拟测试信号SI是否符合所要的规格，举例来说，假若模拟测试信号SI的频率和/或电压摆幅偏离理想值(desired value),则执行定制软件程序PROG的电脑202便会对基于软件的控制设定CSl进行更新，并将更新后的基于软件的控制设定CSl传输至微控制器108。当接收到包括更新后的频率控制参数和/或更新后的电压摆幅控制参数的更新后的基于软件的控制设定CSl时，微控制器108便会更新储存于储存装置110中的基于软件的控制设定CS1，并控制核心电路104来产生具有更新后的频率和/或更新后的电压摆幅的模拟测试信号SI。测试模块100会不断地校正模拟测试信号SI，直到模拟测试信号SI符合所要的规格为止。同样地，根据由执行定制软件程序PROG的电脑202所产生和/或更新的基于软件的控制设定CS2 CS4，微控制器108会控制核心电路104来产生相应的正弦波信号，其会作为符合所要规格的模拟测试信号S2 S4。在模拟测试信号SI S4成功地经由校正而具有所指定的频率与电压摆幅之后，经由外部的电脑202所适当设定的基于软件的控制设定CSl CS4现在便会储存于储存装置110之中。如图3所示，其为在第一操作模式下所执行的测试方法的流程图。假若可得到大致上相同的结果，则步骤不一定要遵照图3所示的次序来依序执行。测试方法可被操作于第一操作模式(例如调试模式)的测试模块100所采用，并可简单归纳如下、
步骤300:开始。步骤302 :从执行定制软件程序的电脑接收基于软件的控制设定。步骤304 :将所述基于软件的控制设定储存至储存装置。步骤306 :依据所述基于软件的控制设定，来产生具有特定频率与特定电压摆幅的模拟测试信号。步骤308 :检查所述模拟测试信号是否符合要求。若是，则执行步骤316 ;否则，执行步骤310。步骤310 :从执行所述定制软件程序的电脑接收更新后的基于软件的控制设定。步骤312 :依据所述更新后的基于软件的控制设定，来更新储存于所述储存装置中的所述基于软件的控制设定。 步骤314:依据所述更新后的基于软件的控制设定，来产生具有特定频率与特定电压摆幅的模拟测试信号。接着，执行步骤308。步骤316:结束。由于本领域的技术人员在阅读上述针对图2所示的测试系统200的段落之后应可轻易地了解图3中每一步骤的操作，故进一步的说明便在此省略以求简洁。如图4所示，其为具有操作于第二操作模式的测试模块的测试系统的示意图。当图I所示的测试模块100操作于第二操作模式(例如测试模式)时，内含模拟数字转换器(analog-to-digital converter, ADC)406 与数字信号处理器(digital signalprocessor, DSP) 408的待测装置402会通过连接器409而耦接至连接器106。举例来说，待测装置402可以是一个具有中频解调器模拟数字转换器(intermediate-frequencydemodulator ADC)的芯片。在本实施例中，待测装置402设置于电路板(例如载板)401上，而电路板401不同于设置有测试模块100的电路板101。在一个设计范例中，待测装置402通过连接器106、连接器409和连接线(cable) 403而耦接至核心电路104 ;然而，在另一个设计范例中，电路板101上的连接器106也可以直接连接至电路板401上的连接器409，换句话说，连接器106与连接器409中的一个为公连接器(male connector),另一个为母连接器(female connector)。所以，通过连接器106与连接器409,电路板101以可移除的方式来附加至电路板401。此外，测试系统200还包括待测装置402的测试设备(tester)404，且微控制器108通过引脚SS#、引脚RXD与引脚TXD而耦接至测试通道，举例来说(但本发明并不以此为限)，测试设备404可以是一个不具有任何模拟仪器(analog instrument)可供选用的低阶(low-end)测试设备，换句话说，待测装置402所需的模拟测试信号是由测试模块100所产生，而不是由测试设备404来提供。当测试模块100操作于第二操作模式(例如测试模式)时，微控制器108还用以接收由测试设备404所产生的基于硬件的(hardware-based)控制设定。S卩，关于图4所示的测试系统200，图I所示的测试模块100会响应外部测试设备404的硬件控制来运作，举例来说，引脚SS#会接收所述基于硬件的控制设定的两个位(two bits)，以选取储存装置110中所储存的四个基于软件的控制设定CSl CS4的其中之一。因此，模拟测试信号(例如正弦波信号)的频率和/或电压摆幅便可通过所储存的多个基于软件的控制设定之间的切换而实时地变更。当接收到所述基于硬件的控制设定时，微控制器108会依据所述基于硬件的控制设定来从储存装置110中读取所储存的基于软件的控制设定，并依据所储存的所述基于软件的控制设定来控制核心电路104。举例来说，当测试设备404需要模拟测试信号SI (其为具有所要频率与电压摆幅的正弦波信号)来测试内含模拟数字转换器的待测装置402的功能时，由引脚SS#所接收到的两个位会指示储存装置110中所储存的基于软件的控制设定CSl应该要被使用，所以，微控制器108便会从储存装置110中读取基于软件的控制设定CSl，并依据基于软件的控制设定CSl来控制核心电路104中的直接数字合成器112与可变增益放大器116，如此一来，直接数字合成器112会产生具有所要频率的正弦波信号，以及可变增益放大器116会使得所产生的正弦波信号会具有所要的电压摆幅。换句话说，具有所要频率与电压摆幅的模拟测试信号SI会由核心电路104来产生，而后再通过连接器106来输出至待测装置402，接着，待测装置402中的数字信号处理器408会执行自动化内建自我测试(autonomous built-in self-test, ABIST)来检验待测装置402是否通过功能测试。如图5所示，其为在第二操作模式下所执行的测试方法的流程图。假若可得到大致上相同的结果，则步骤不一定要遵照图5所示的次序来依序执行。测试方法可被操作于第二操作模式(例如测试模式)的测试模块100所采用，并可简单归纳如下步骤500:开始。步骤502 :接收由待测装置的测试设备所产生的基于硬件的控制设定。步骤504 :依据所述基于硬件的控制设定，从储存装置中读取所储存的基于软件的控制设定。步骤506 :依据所储存的所述基于软件的控制设定，来产生具有所要频率与所要电压摆幅的模拟测试信号。步骤508 :将所述模拟测试信号输出至所述待测装置。步骤510 :执行自动化内建自我测试来决定所述待测装置是否通过测试。步骤512:结束。由于本领域的技术人员在阅读上述针对图4所示的测试系统200的段落之后应可轻易地了解图5中每一步骤的操作，故进一步的说明便在此省略以求简洁。举例来说，一种现有的测试芯片的功能的测试方法是采用具有模拟信号源 (analog source)与采集仪器(capture instrument)可供选用的自动测试设备(automatictest equipment, ATE),例如测试设备(例如自动测试设备)经由探针(probe)来稱接至设置有待测装置(例如内含模拟数字转换器的芯片)的电路板，以将模拟测试信号(例如正弦波测试信号)输入至所述待测装置并读取由所述待测装置所产生的测试结果，接着，所述测试结果会由所述测试设备进行分析以判断所述待测装置是否通过功能测试。然而，采用如此的测试方法将会增加功能测试的成本，此外，由于需要在载板上布建较长的信号线，所述模拟测试信号便极易遭受到信号衰减和/或噪声干扰的影响。因此，用以传递所述模拟测试信号的信号线便需要屏蔽(shielding)且会具有较高的优先级(priority)，如此一来，将会影响同一载板上其它电路组件的摆放和/或增加载板的层数。再者，为了符合所述模拟测试信号的信号品质要求，载板上便需要设置复杂的滤波器来滤除不想要的噪声，因而无可避免地会占用所述载板上可供使用的电路面积的一部份并会影响同一载板上其它电路组件的摆放。所以，一般而言，测试方法会牺牲功能测试的性能，以便换取可供其它电路组件摆放的电路面积的增加，举例来说，具有较低频率的模拟测试信号会输入至设置于载板上的待测装置，而在载板上没有设置复杂的滤波器的情形下，信号品质要求便可因为采用低频的模拟测试信号而获得满足，故原本会被复杂的滤波器所占用的电路面积便可用来摆放其它的电路组件。此外，另一种现有的测试芯片的功能的测试方法是使用内建于板上(on-board)的专用集成电路(application specific integrated circuit, ASIC)的解决方案。专用集成电路与待测装置(例如内含模拟数字转换器的芯片)均设置于同一载板之上，其中所述专用集成电路是用以产生模拟测试信号(例如正弦波测试信号)至所述待测装置。对于所述待测装置来说，其可具有数字信号处理器来执行模拟的内建自我测试，以检验所述待测装置是否通过功能测试。然而，采用如此的测试方法需要将专用集成电路设置于具有待测装置的载板上，因而无可避免地会占用载板上很大的电路面积并会影响同一载板上其它电路组件的摆放。另外，待测装置需要特别设计，以便具有控制内建于板上的专用集成电路来动态调整正弦波测试信号的频率和/或电压摆幅的能力。
相较于上述现有的测试方法，采用本发明所揭示的可提供所要的模拟测试信号予待测装置的测试模块(例如专用集成电路模块)可具有一些优点/好处。相较于上述使用具有模拟信号源与采集仪器可供选用的自动化测试设备的测试方法，本发明的测试方法具有较低的功能测试成本、较高的模拟测试信号的信号品质、较小的被占用的电路面积以及较高的便利性/弹性。另外，相较于上述使用内建于板上的专用集成电路的解决方案的测试方法，本发明的测试方法则是具有较小的被占用的电路面积以及较高的便利性/弹性。更进一步来说，由于测试模块100中每一电路组件的功能都已事先经过验证，因此，测试模块100的性能可充分获得保障而没有任何妥协。测试模块100设置于在电路板401之外的电路板101上，其中电路板401具有待测装置402设置其上，如此一来，由于载板仅会有一小部分的电路面积会被一个额外的电路组件(例如连接器409)所占用，因此载板上被占用的电路面积的大小便可被最小化。此外，由于不需要利用待测装置来控制内建于板上的专用集成电路，测试通道与控制通道之间的继电器开关(relay switching)便可以被省略，因而更进一步地降低被占用的电路面积以及避免自动化内建自我测试的控制固件的不确定性。另外，通过使用定制软件程序PROG来控制核心电路104的直接数字合成器112与可变增益放大器116以进行频率与电压摆幅的校正，调试能力便可大幅提升。由测试模块100所产生的模拟测试信号的信号品质可事先通过示波器与分析仪来仔细地检验，因而可降低模拟测试信号的生成的不确定性。再者，测试模块100是一个可移除的硬件模块，故可被应用于不同的产品上。另外，当测试模块100的电路设计需要一些变更时，测试模块100的前置时间(leadtime)会短于使用内建于板上的专用集成电路的解决方案的前置时间、测试模块100的成本会低于使用内建于板上的专用集成电路的解决方案的成本，以及测试模块100的便利性/弹性会高于使用内建于板上的专用集成电路的解决方案的便利性/弹性。以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明权利要求所做的均等变化和修饰，均应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.ー种测试模块，用以针对待测装置来产生模拟测试信号，其特征在于，包括 控制电路； 核心电路，耦接至所述控制电路，用以在所述控制电路的控制之下，产生所述模拟测试信号；以及 连接器，耦接至所述核心电路，用以接收由所述核心电路所产生的所述模拟测试信号，并输出所接收的所述模拟测试信号。
2.如权利要求I所述的测试模块，其特征在于，所述控制电路包括 微控制器，用以在所述测试模块操作于第一操作模式之下时，接收所述模拟测试信号的基于软件的控制设定，并依据所述基于软件的控制设定来控制所述核心电路。
3.如权利要求2所述的测试模块，其特征在干，所述基于软件的控制设定是在所述测 试模块操作于所述第一操作模式之下时，从执行软件程序的电脑所接收。
4.如权利要求2所述的测试模块，其特征在于，所述控制电路还包括 储存装置，用以储存所述基于软件的控制设定； 当所述测试模块操作于第二操作模式之下时，所述微控制器还用以接收基于硬件的控制设定，依据所述基于硬件的控制设定来从所述储存装置中读取所储存的所述基于软件的控制设定，并依据所储存的所述基于软件的控制设定来控制所述核心电路。
5.如权利要求4所述的测试模块，其特征在干，所述基于软件的控制设定是在所述测试模块操作于所述第一操作模式之下时，从执行软件程序的电脑所接收；以及所述基于硬件的控制设定是在所述测试模块操作于所述第二操作模式之下时，从所述待测装置的测试设备所接收。
6.如权利要求I所述的测试模块，其特征在于，所述控制电路包括 储存装置，用以储存所述模拟测试信号的控制设定；以及 微控制器，耦接至所述储存装置，用以接收基于硬件的控制设定，依据所述基于硬件的控制设定来从所述储存装置中读取所储存的所述控制设定，并依据所储存的所述控制设定来控制所述核心电路。
7.如权利要求6所述的测试模块，其特征在干，所述基于硬件的控制设定是从所述待测装置的测试设备所接收。
8.如权利要求I所述的测试模块，其特征在于，所述控制电路、所述核心电路以及所述连接器均设置于同一电路板上。
9.一种测试方法，用以针对待测装置来产生模拟测试信号，其特征在于，所述测试方法包括 使用具有连接器的测试模块，来产生所述模拟测试信号；以及 通过所述连接器来输出所述模拟测试信号。
10.如权利要求9所述的测试方法，其特征在于，产生所述模拟测试信号的步骤包括 在第一操作模式之下，接收所述模拟测试信号的基于软件的控制设定；以及 依据所述基于软件的控制设定，来产生所述模拟测试信号。
11.如权利要求10所述的测试方法，其特征在于，接收所述模拟测试信号的所述基于软件的控制设定的步骤包括 从执行软件程序的电脑来接收所述基于软件的控制设定。
12.如权利要求10所述的测试方法，其特征在于，产生所述模拟测试信号的步骤还包括 将所述基于软件的控制设定储存至储存装置；以及 所述测试方法还包括 在第二操作模式之下，接收基于硬件的控制设定； 依据所述基于硬件的控制设定来从所述储存装置中读取所储存的所述基于软件的控制设定；以及 依据所储存的所述基于软件的控制设定，来产生所述模拟测试信号。
13.如权利要求12所述的测试方法，其特征在于，接收所述模拟测试信号的所述基于 软件的控制设定的步骤包括从执行软件程序的电脑来接收所述基于软件的控制设定；以及接收所述基于硬件的控制设定的步骤包括从所述待测装置的测试设备来接收所述基于硬件的控制设定。
14.如权利要求9所述的测试方法，其特征在于，产生所述模拟测试信号的步骤包括 将所述模拟测试信号的控制设定储存至储存装置；以及 接收基于硬件的控制设定，依据所述基于硬件的控制设定来从所述储存装置中读取所储存的所述控制设定，并依据所储存的所述控制设定来产生所述模拟测试信号。
15.如权利要求14所述的测试方法，其特征在于，接收所述基于硬件的控制设定的步骤包括 从所述待测装置的测试设备来接收所述基于硬件的控制设定。
16.—种测试系统,其特征在于,包括 待测装置和测试模块，所述测试模块包括 控制电路； 核心电路，耦接至所述控制电路，用以在所述控制电路的控制之下，产生模拟测试信号；以及 连接器，耦接于所述核心电路与所述待测装置之间，用以接收由所述核心电路所产生的所述模拟测试信号，并将所接收的所述模拟测试信号输出至所述待测装置。
17.如权利要求16所述的测试系统，其特征在于，所述控制电路包括 储存装置，用以储存所述模拟测试信号的控制设定；以及 微控制器，耦接至所述储存装置，用以接收基于硬件的控制设定，依据所述基于硬件的控制设定来从所述储存装置中读取所储存的所述控制设定，并依据所储存的所述控制设定来控制所述核心电路。
18.如权利要求17所述的测试系统，其特征在于，还包括所述待测装置的测试设备，用以产生所述基于硬件的控制设定至所述微控制器。
19.如权利要求16所述的测试系统，其特征在于，所述待测装置设置于第一电路板上，并且所述控制电路、所述核心电路以及所述连接器均设置于同一个第二电路板上。
全文摘要
本发明公开一种测试模块、测试方法以及测试系统。所述测试模块，用以针对待测装置来产生模拟测试信号，包括控制电路、核心电路和连接器。所述核心电路耦接至所述控制电路，用以在所述控制电路的控制之下产生所述模拟测试信号。所述连接器耦接至所述核心电路，用以接收由所述核心电路所产生的所述模拟测试信号，并输出所接收的所述模拟测试信号。本发明所公开的测试模块、测试方法以及测试系统具有较低的功能测试成本、较高的模拟测试信号的信号品质、较小的被占用的电路面积以及较高的便利性/弹性。
文档编号G01R31/00GK102749531SQ20111038383
公开日2012年10月24日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年4月19日
发明者王景正, 石俊杰 申请人:联发科技股份有限公司