摘  要： 設計了一款針對學校實驗室常用的中規模集成電路芯片的功能測試儀。測試儀的核心AT89C55單片機管理和控制整個測試流程，對測試數據進行處理、判斷，并通過LCD、LED顯示和指示其測試結果。詳細介紹了測試儀的總體設計思路，給出了ADC0809、DAC0832、LM555、SG3524等芯片的詳細測試電路圖。
　　關鍵詞： 中規模集成電路; 功能測試; 單片機; D/A轉換器

 　　集成電路的測試技術隨著集成電路開發應用的飛速發展而發展。集成電路測試儀也從最初測試小規模集成電路發展到測試中規模、大規模和超大規模集成電路。集成電路測試儀按測試門類可分為：數字集成電路測試儀、存儲器測試儀、模擬與混合信號電路測試儀、在線測試系統和驗證系統等。目前市場上的測試儀產品功能較單一，價格非常昂貴，給電路的測試、維護帶來不便。因此，研究開發簡單快捷、具有一定智能化的集成電路測試儀有很高的實用價值^[1-2]。
　　在高等學校的電子實驗教學中，經常要用到如模數轉換器(ADC）、數模轉換器(DAC)、555集成定時電路、3524開關電源控制器等中規模集成電路。由于學生通常是初次接觸使用芯片，經常會由于操作不當造成電路芯片的損傷或損壞，而表面上卻無法作出正確的判斷。在這種情況下，非常需要有適當的集成電路的測試儀，用于測試、判斷芯片的好壞。而市面上又沒有合適的測試儀可供選購。因此，本文設計制作了可用于一些特定的中規模電路的測試儀。根據具體的需要選取了ADC0809、DAC0832、LM555、WC3524等幾種芯片作為測試對象，并設計了相應的專門測試儀。
　　測試儀的結構示意框圖如圖1所示。該測試儀器的控制器采用了Atmel 公司的八位單片機89C55，用于完成界面管理和自動檢測控制功能^[3]。其中采用了Maxim公司的MAX197高精度的A/D轉換器來完成模擬信號的測試^[4]。下面分別介紹各類器件的測試原理和方法。

1 測試原理和測試電路
　　測試一個器件的功能或特性參數，通常采取該器件的典型應用電路，把功能體現出來，把參數值直接或間接地反映出來。
1.1 模數轉換器ADC0809的測試
　　模數轉換器ADC0809的測試電路圖如圖2所示。根據測試電路，ADC0809的8個通道輸入同樣的模擬量，該模擬量同樣也輸送給MAX197?？刂破鬟x擇ADC0809的1個模擬通道，并發出啟動轉換信號，使ADC0809開始轉換，然后控制MAX197也開始轉換。等待轉換結束，分別讀取兩者的轉換結果，并進行數值比較，根據誤差限確定器件功能是否正常。改變通道繼續測試，直到8個通道測試完畢，顯示其結果。

1.2 DAC0832的測試
　　D/A轉換器DAC0832是8位二進制數模轉換器，8個數字量輸入端分別為DI7~DI0，其中DI7為MSB,DI0為LSB。它的模擬量輸出端為電流輸出IOUT1和IOUT2，當輸入的數字量最大時，IOUT1端輸出的電流最大；當輸入的數字量為零時，輸出電流最小。IOUT2端的電流輸出情況正好相反。這兩個端子可以和外部的運算放大器相接實現電流/電壓的變換。此芯片內部還有1個反饋電阻，可以作為外部運算放大器的反饋電阻，DAC0832測試原理圖如圖3所示。芯片內有兩級輸入寄存器，使之具備雙緩沖、單緩沖和直通3種輸入方式，以適于各種電路的需要，例如要求多路D/A異步輸入、同步轉換等。

　　由單片機輸送1個8位的二進制數字量給DAC0832，使兩級緩沖的寫控制和片選控制都有效時，開始D/A轉換，轉換速度為微秒級。經過數模轉換后，輸出的電流再經過運放轉換成電壓，該電壓經過MAX197轉換成數字量讀回到單片機中，然后和原輸出的數字量相比較，以判斷被測芯片正常與否。
1.3 LM555定時電路的測試
　　集成定時電路LM555的應用非常廣，其測試電路如圖4所示。這是一個典型的定時電路接法，用于測試內部的2個比較器和RS觸發器是否正常，同時可以測試控制電壓是否正常。

參考文獻
[1] 時萬春. 集成電路測試技術的新進展[J]. 電子測量與儀器學報,2007，21(4)．
[2] 谷健，田延軍，史文，等.集成電路測試技術與應用[J]. 中國慣性技術學報，2002，10(1)．
[3] 李朝青. 單片機原理及接口技術（第三版）[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2005．
[4] Max197.pdf. http://www.maxim-ic.com. 1996．

　　單片機輸出1個負脈沖到LM555芯片的第2引腳，觸發定時電路。單片機讀取定時電路的輸出端信號，確定是否出現相應的上升沿和下降沿，從而可以判斷芯片的功能正常與否。
1.4 SG3524的測試
　　SG3524內部方框圖如圖5所示。輸入直流電源UIN從15腳進入后分2路：一路作為放大器、比較器、振蕩器以及邏輯電路和控制電路的電源；另一路作為基準電壓源，產生＋5 V基準電壓輸出到16引腳，作為外部電壓基準。在振蕩器部分的引腳7和引腳6上外接定時電容CT和定時電阻RT，得到所需的振蕩頻率。SG3524測試原理圖如圖6所示，連接成一個典型的降壓型開關電源電路，利用誤差放大器構成電壓負反饋。通過改變取樣比例系數就可以改變輸出電壓，單片機通過測取引腳3上的脈沖頻率，通過MAX197測取輸出端的電壓，即可判斷SG3524芯片的好壞。測試中暫時沒有考慮過流保護功能的測試。

2 操作和軟件結構
　　測試儀的基本工作流程是：接通電源后，電源指示燈亮，表明電源工作正常，顯示器顯示等待測試信息，表明可以開始測試操作。由按鍵1選擇所要測試的芯片，顯示光標停留的芯片型號表示是當前待測芯片。每按1次選擇鍵，光標指向下一個型號，不斷地按鍵可以循環選擇。當光標移到所要測試的芯片時，按下確定鍵2，接下來由單片機控制，開始自動測試該芯片，此時對應該芯片的指示燈亮;然后由外部電路或單片機給待測芯片一定的模擬或數字輸入量，經過每個芯片的測試電路后，通過MAX197進行處理（或直接送到單片機），與單片機中預存的標準值進行比較。如果測試值在標準值附近的一定范圍內，則芯片正常，測試指示燈常亮，液晶顯示器顯示OK；否則，芯片出錯，測試指示燈閃爍，液晶顯示器顯示BAD。此芯片測試完畢，按下復位鍵3，即回到初始狀態，可以進行下一輪測試。軟件流程圖如圖7所示。

　　實驗樣機經老師、學生使用，測試效果非常理想，測試準確率可達90%以上，給教學提供了方便。