数字信号处理信号的采样与重建

当我们成功将模拟电路和数字电路集成在同一颗电路芯片上时，便诞生了混合信号集成电路。这种集成所对应的测试系统则被专业人士称为混合信号测试系统。得益于数字信号处理（DSP）技术的飞速发展，现代混合信号测试系统相较于传统系统展现出更多的优势。

现代混合信号测试系统可以高度并行地进行参数测试，显著缩短测试时间，进而降低测试成本。系统能够精确区分各个频率的信号分量，即将噪声和谐波分量从测试频率中精准分离出来，从而大大提高产品的可测试性。它还能运用不同的函数处理数据，以满足各种测试需求。

我们周围的许多信号，如声波、光束、温度、压力等，均为模拟信号。现今的电子系统基于信号处理，必须先将这些模拟信号转换为能与数字存储、数字传输和数学处理兼容的离散数字信号。这些离散数字信号随后被存储在计算机阵列中，并经由数字信号处理函数进行必要的数学处理。

在纯数学理论上，如果满足特定条件，连续信号在采样后可以通过重建完全恢复到原始信号，几乎没有任何信号本质上的损失。现实世界中，连续信号和离散信号之间的转换总会带来一定的信号损失。

采样是将信号从连续（模拟）信号转换为离散（数字）信号的过程，而重建则执行相反的操作。自动测试设备（ATE）依赖采样和重建向待测芯片施加激励信号并测量其响应。这一过程涉及数学和物理上的采样和重建。

混成电路测试所使用的混合测试系统架构如下图所示，它包括数字子系统和模拟子系统、时钟及时序同步控制、系统控制电源、用户使用控制界面和系统接口五个部分。

混合信号测试机系统图↑

在模拟与数字子系统中，传统的模拟部分测量通常通过施加单一频率的连续波形（如正弦波）进行，然后使用均方根（RMS）仪表测量输出。尽管这种方式简便，但它也存在一些固有的缺点。例如，多频点的测量会增加测试时间，而RMS测量无法区分信号与噪声。

基于DSP的测试系统通常需要两种设备：任意波形发生器（AWG）和波形采集器（DGT）。模拟子系统包括波形采集器、波形数据存储器、DSP、波形发生器以及可连接到模拟引脚的高精度AC量测单元。

在混合信号IC测试中，需要使用AWG提供模拟波形，使用DGT采集输出管脚信号的波形数据，并使用DSP处理这些数据。

AWG的结构如下图所示。波形存储器通过D/A转换器将波形数据转换为阶梯电压输出，然后经过低通滤波器处理成平滑的连续波信号，作为模拟器件测试时的输入。通常，AWG还包含差分输出和偏置电路，以满足不同的信号要求。

波形采集器DGT的结构与AWG相反，它将获得的模拟信号经缩放和平移，然后通过抗混叠滤波器进行连续时间的滤波处理，再经A/D转换器转换为数字信号并存储。处理后的数据再经DSP进行波形数据分析处理。DGT在信号采集端通常包含增益可调电路来处理不同的信号，以确保处理后的信号满足DGT的信号输入要求。DGT还包含保持电路，以便根据“欠”采样定理完成高频信号的采集。

数字子系统的结构与数字测试机相同，用于向被测器件提供控制信号以使其进入相应的工作状态，提供D/A的数字输入并采集A/D的输出。