中心議題:

• ADSL集成電路關鍵參數的測試策略

解決方案:

• 采用IMD測試方法
• 采用多音測試方法

• 利用ASL 3000測試平台進行測試

目前全球ADSL用戶數量在迅速增長
，為了刺激ADSL的持續增長，市場需要低成本的ADSL集成電路
，本文介紹如何利用先進的測試平台來對ADSL芯片的某些關鍵參數進行測試
，從而使半導體製造商能夠降低ADSL器件的測試成本。

ADSL是一種充分利用普通電話雙絞線上未用資源容量的調製解調器技術

，它采用不對稱傳輸方式，從中心局(CO)到遠端(RT)的下行速度最高能達到上行速度的4倍(bei)。這(zhe)種(zhong)不(bu)對(dui)稱(cheng)性(xing)能(neng)在(zai)視(shi)頻(pin)和(he)互(hu)聯(lian)網(wang)訪(fang)問(wen)等(deng)以(yi)市(shi)場(chang)為(wei)導(dao)向(xiang)的(de)消(xiao)費(fei)類(lei)寬(kuan)帶(dai)應(ying)用(yong)中(zhong)是(shi)非(fei)常(chang)理(li)想(xiang)的(de)
，因(yin)為(wei)在(zai)這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)中(zhong)下(xia)行(xing)數(shu)據(ju)速(su)率(lv)必(bi)須(xu)非(fei)常(chang)高(gao)，而(er)從(cong)用(yong)戶(hu)到(dao)中(zhong)心(xin)局(ju)(CO)的上行數據一般都比較少。這種使用模型同樣也適用於從公司服務器到雇員、合作夥伴和客戶的業務通信往來。

與模擬調製解調器不同，ADSL 調製解調器不進入公共交換電話網絡(PSTN)，同時采用了先進的調製技術，其發送的信號頻率以及數據速率都遠高於模擬調製解調器。ADSL支持的下行速率最高可達8Mbps，上行速率最高可達 832kbps。不過隨著信號傳輸距離的增加，采用這種技術的數據傳輸速率也會很快下降。例如，當用戶端與局端的距離在12,000英尺以下時，ADSL 的速率能夠保持8Mbps
，當距離增加到18,000英尺時
，其速率隻能達到1.5Mbps。

ADSL采用人們熟悉的頻分複用(FDM)方法提供寬帶服務，同時支持傳統的“普通電話服務”(POTS)網絡。ADSL 采用的FDM方法主要是離散多音(DMT)調製。DMT調製方法將大約1.1MHz的頻譜分成256個間距相等的子信道或音調，每個子信道占 5.3125KHz。在DMT頻譜中每個信道都以獨立的信道方式工作，並采用正交幅度調製(QAM)的調製方法來編碼數字信息。

這zhe些xie信xin道dao除chu了le用yong於yu數shu據ju傳chuan輸shu外wai，還hai能neng用yong於yu獨du立li的de網wang絡luo管guan理li或huo性xing能neng測ce試shi。較jiao低di頻pin率lv的de信xin道dao不bu用yong於yu傳chuan輸shu信xin號hao
，一yi般ban留liu作zuo保bao護hu帶dai寬kuan以yi避bi免mian與yu處chu於yu頻pin譜pu低di端duan的de傳chuan統tongPOTS設(she)備(bei)發(fa)生(sheng)幹(gan)擾(rao)。在(zai)緊(jin)鄰(lin)並(bing)高(gao)於(yu)這(zhe)些(xie)保(bao)護(hu)信(xin)道(dao)頻(pin)率(lv)的(de)頻(pin)段(duan)

，被(bei)分(fen)配(pei)的(de)是(shi)少(shao)量(liang)用(yong)於(yu)上(shang)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)的(de)信(xin)道(dao)
，剩(sheng)餘(yu)較(jiao)高(gao)頻(pin)率(lv)的(de)信(xin)道(dao)則(ze)用(yong)於(yu)下(xia)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)。就(jiu)象(xiang)V.32和V.34 調製解調器等其它調製解調器技術一樣
，ADSL 調tiao製zhi解jie調tiao器qi也ye需xu要yao采cai用yong回hui波bo抵di消xiao技ji術shu解jie決jue上shang行xing和he下xia行xing信xin道dao的de重zhong疊die問wen題ti。而er要yao同tong時shi提ti供gong電dian話hua和he數shu據ju業ye務wu就jiu必bi須xu依yi靠kao低di通tong濾lv波bo器qi或huo分fen離li器qi來lai實shi現xian分fen離li。

測試方法

為了提高ADSL的(de)性(xing)價(jia)比(bi)
，製(zhi)造(zao)商(shang)需(xu)要(yao)提(ti)供(gong)能(neng)夠(gou)延(yan)長(chang)中(zhong)心(xin)局(ju)與(yu)用(yong)戶(hu)端(duan)距(ju)離(li)的(de)設(she)備(bei)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)終(zhong)端(duan)點(dian)的(de)數(shu)量(liang)
，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)鋪(pu)設(she)扇(shan)形(xing)用(yong)戶(hu)線(xian)所(suo)需(xu)的(de)成(cheng)本(ben)。另(ling)外(wai)，ADSL設備的覆蓋性能是最具競爭性的一個因素。較長的電話線會對ADSL所使用的高端頻帶信號造成多達90dB的衰減。因此，半導體製造商在ADSL設備的設計中通常會采用較高動態範圍和較低噪聲指標的模數轉換器(ADC)和數模轉換器(DAC)。

在ADSL 調製解調器中，模擬前端(AFE)的噪聲和線性性能是ADSL tiaozhijietiaoqinengzaijiaochangxianlanshanghuodelixiangshujusulvdeguanjiansuozai。bingbukuanyudezaoshengyuxianxingshejiyuliangwangwanghuitigaoceshidetiaozhanxing
，yinweizhizaoshangxuyaotigonggengkuandongtaifanweihegenggaojingdudeADSL測試儀器，總之其測試成本要小於或至少等於前一代低性能ADSL設備的測試成本。

製造商可以采用單音測試方法來判定ADSL的純動態範圍、標準失真和噪聲基底電平。這種直接測試方法足夠用來快速發現各種缺陷。單音測試方法對測試設備的信噪比(SNR) 比較有效。雖然ADSL轉換器的線性指標比較嚴格，但SNR仍然是確保ADSL正確工作所必需的重要器件參數。單音測試還能測得設備的總體諧波失真 (THD)和無失真動態範圍(SFDR)。
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在計算SNRhouzhexiejibendedongtaixianxingceshizhiyaoqiushaoliangdeewaichuliguocheng，yincizhezhongceshijibenbuhuihuataiduodeceshishijiankaixiao。yejiushishuo，danyinceshideceshishijianyaoqiuxiangduiyutadexiaolvlaishuoshifeichangshizhongde。ciwai，xuduoyejielingxiandeceshixitongdoutigongyuxianzuohaodelicheng，yifangbianzhexiedanyinceshidekaifa。youyudanyinceshifangfaliyongyitaoshujujiunenggouceshiduogeguanjiancanshu
，yincidabufenyouquexiandeshebeidoutongbuguodanyinceshi。

雖然靜態的線性測試是ADC規範的傳統內容，但對ADSL設備來說
，不太適合用於設備的評估。ADSL ADC的高轉換速率通常會被高分辨率所抵消。這時需要捕獲大量的數據，從而占用大量的DSP運算時間。另外需要考慮的因素是ADSL設備中使用的高頻信號

，靜態線性測試與器件的動態響應會有很大的區別。

比bi較jiao這zhe類lei器qi件jian的de各ge種zhong測ce試shi可ke以yi發fa現xian，最zui有you實shi際ji效xiao果guo的de仍reng然ran是shi基ji本ben的de環huan回hui測ce試shi。工gong程cheng師shi將jiang發fa送song器qi連lian接jie到dao接jie收shou器qi，然ran後hou檢jian查zha輸shu出chu端duan送song出chu的de編bian碼ma數shu據ju能neng否fou在zai輸shu入ru端duan得de到dao正zheng確que解jie碼ma。雖sui然ran這zhe種zhong高gao度du實shi用yong性xing的de測ce試shi方fang法fa並bing不bu能neng提ti供gong複fu雜za設she計ji中zhong隔ge離li故gu障zhang設she備bei所suo必bi需xu的de信xin息xi，但dan它ta執zhi行xing起qi來lai速su度du非fei常chang快kuai，費fei用yong也ye最zui低di。

IMD測試

雖然積分非線性(INL)和差分非線性(DNL)等傳統的靜態線性測量方法非常重要，但它們不足以表征AFE的性能。對於 ADSL設備來說

，THD規範並不能提供足夠的有關DUT非線性如何影響輸入信號的信息。在多音ADSL中，整個帶寬的動態線性範圍決定了調製解調器的容量。
在(zai)非(fei)線(xian)性(xing)係(xi)統(tong)中(zhong)
，輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)中(zhong)會(hui)出(chu)現(xian)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)中(zhong)並(bing)不(bu)存(cun)在(zai)的(de)許(xu)多(duo)頻(pin)率(lv)分(fen)量(liang)，其(qi)中(zhong)最(zui)常(chang)見(jian)的(de)頻(pin)率(lv)分(fen)量(liang)是(shi)諧(xie)波(bo)。利(li)用(yong)單(dan)音(yin)正(zheng)弦(xian)波(bo)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)能(neng)夠(gou)很(hen)容(rong)易(yi)地(di)估(gu)測(ce)諧(xie)波(bo)信(xin)號(hao)。交(jiao)調(tiao)分(fen)量(liang)是(shi)另(ling)外(wai)一(yi)種(zhong)會(hui)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)信(xin)號(hao)保(bao)真(zhen)度(du)的(de)頻(pin)率(lv)分(fen)量(liang)。

當輸入信號中包含有多個音調時就會產生交調失真(IMD)，所產生的IMD與輸入音調頻率呈一種數學關係
，並會在整個頻譜中擴散(如圖1所示)。一般來說
，第3階分量對信號的保真度影響最大。ADSL設備中使用的DMT調製方案是利用具有正常間距的多個正交信號分量，因此不僅第3階IMD，即使是第5階甚至第7階IMD也需要最小化。

測試IMD時需要2個純的單音輸入到DUT，此時必須仔細斟酌單音的選擇
、DUT的(de)取(qu)樣(yang)率(lv)和(he)樣(yang)本(ben)數(shu)量(liang)
，才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)正(zheng)確(que)地(di)從(cong)沒(mei)有(you)頻(pin)率(lv)分(fen)量(liang)重(zhong)疊(die)的(de)頻(pin)譜(pu)中(zhong)提(ti)取(qu)出(chu)必(bi)要(yao)的(de)信(xin)息(xi)。這(zhe)樣(yang)做(zuo)並(bing)不(bu)一(yi)定(ding)能(neng)正(zheng)確(que)表(biao)征(zheng)以(yi)整(zheng)數(shu)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)數(shu)學(xue)性(xing)能(neng)特(te)征(zheng)；因此通常還會用到啟發式的方案或強迫方式的整數搜索。象 ASL3000這樣先進的測試平台會提供具有高取樣率
、信號高保真度和時鍾靈活性的儀表操作套件

，這都是進行可接受的IMD測試配置所必需的。

多音測試

在ADSL的幾種測試中
，多音功率比(MTPR)測量是最具挑戰性的測試工作。這種方法主要用來測試某個頻率點(槽位)的信號功率，此時設備的激勵信號應該由除了對應被測頻點以外的所有單音組成(圖2)。正常間距下的所有單音都會在空閑頻點處產生大量的IMD分量。由於 ADSL技術依賴於通過每個頻率頻點的獨立傳輸，因此這種測試方法能夠有效地評估被測器件的性能。在一個完整的MTPR測試中
，所有256個頻率點都需要測量這樣的殘留功率。

測試方案

利用先進的測試平台可以非常方便地實現TOI和MTPR等測試。一些先進的混合信號平台如Credence ASL 3000所提供的工具就能產生和觀察這些測試所需的正確波形。工程師可以利用內部的DSP功能自動執行FFT測試或找出信號的幅度、相位和編寫C代碼，並使用某些工具產生和觀察與這些測試有關的高精度波形。這些先進的測試係統還能提供擴展分辨率以及可靠完成複雜ADSL部件的靈敏度測量所需的精度。

許多ADSL設備中的ADC和DAC動態性能特征要求提高發生器和量化器的帶寬和分辨率。例如
， ADSL標準規定MTPR測試中的信號電平隻有1V rms
，當這樣的信號擴展到255個Bin時，在目標頻率Bin中測到的任何殘留信號電平都非常低，因此通常要求16位的分辨率才能確保測試的正確性。

過去，12位ADC和DAC(72dB動態範圍)被認為比較適合DSL部件。雖然在大批量生產中14位ADC和DAC被認為是最具實用價值，但在具有很多電子噪聲的生產環境中采用16位ADC和DAC顯然具有很大的風險。為了完成這些測試工作，測試儀的電氣環境要求噪聲要很低
，應該足夠支持96dB以上的動態範圍。另外，工程師要能夠產生信號，並以非常低的抖動對DUT信號實施取樣，因為在這樣的動態範圍內，抖動會直接轉換成被測試信號上的等效噪聲。

Credence ASL 3000測試平台還有一個優點，即能夠測試ADSL設備的發送部分。除了其固有的靈敏度測量外，利用ASL 3000還hai能neng夠gou將jiang發fa送song信xin號hao通tong過guo某mou個ge陷xian波bo器qi，以yi進jin一yi步bu改gai進jin特te殊shu靈ling敏min度du測ce量liang下xia的de動dong態tai範fan圍wei。同tong樣yang地di，無wu失shi真zhen動dong態tai範fan圍wei等deng其qi它ta一yi些xie關guan鍵jian的de測ce量liang也ye能neng照zhao此ci辦ban理li。預yu置zhi於yu這zhe個ge測ce試shi儀yi器qi內nei的de測ce試shi例li程cheng還hai有you一yi個ge優you點dian
，即ji可ke快kuai速su完wan成cheng測ce試shi程cheng序xu。

利用ASL 3000測試平台可以簡化MTPR等複雜的測試工作。ASL 3000提供一個帶簡化測試例程的DSP庫。事實上，這個DSP庫與Credence Quartet測試係統提供的庫是相同的
，因此可以簡化不同平台間的移植工作。過去
，要產生ADSL測(ce)試(shi)所(suo)需(xu)的(de)具(ju)有(you)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)的(de)音(yin)調(tiao)是(shi)十(shi)分(fen)困(kun)難(nan)的(de)
，而(er)如(ru)今(jin)先(xian)進(jin)的(de)波(bo)形(xing)發(fa)生(sheng)器(qi)設(she)備(bei)的(de)出(chu)現(xian)也(ye)使(shi)之(zhi)變(bian)得(de)簡(jian)單(dan)了(le)。多(duo)音(yin)測(ce)試(shi)用(yong)到(dao)的(de)儀(yi)器(qi)要(yao)比(bi)其(qi)它(ta)測(ce)試(shi)複(fu)雜(za)，在(zai)多(duo)音(yin)測(ce)試(shi)中(zhong)不(bu)能(neng)使(shi)用(yong)濾(lv)波(bo)器(qi)
，因(yin)此(ci)工(gong)程(cheng)師(shi)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)仔(zai)細(xi)地(di)權(quan)衡(heng)精(jing)度(du)和(he)測(ce)試(shi)時(shi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)。

IMD測試的建立一般要比其它測試複雜
，幸運的是這些IMDceshizhishizengjialeshaoliangdeewaiceshishijian，dangaozhiliangdeceshijieguoshitawuyousuozhi。gaileixingdeceshiyouzhuyugongchengshihenhaodilijieshebeidefeixianxing，binggenghaodigaishanshijixingneng。
事實上，在最近一次Credence測試方法演示中



，向Credence工程師提供的5個ge部bu件jian及ji其qi它ta裝zhuang置zhi都dou通tong過guo了le測ce試shi。當dang工gong程cheng師shi用yong上shang述shu更geng高gao級ji的de方fang法fa測ce試shi時shi發fa現xian
，其qi中zhong一yi個ge部bu件jian實shi際ji上shang是shi有you缺que陷xian的de。一yi般ban來lai說shuo
，晚wan一yi些xie發fa現xian缺que陷xian可ke能neng沒mei什shen麼me太tai大da影ying響xiang，但dan如ru果guo那na個ge產chan品pin部bu件jian通tong過guo正zheng常chang渠qu道dao銷xiao售shou出chu去qu的de話hua，就jiu會hui影ying響xiang到dao用yong戶hu對dui品pin牌pai質zhi量liang的de認ren知zhi程cheng度du。
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一體化設備

ASL 3000測試平台可以測試ADSL器件中用到的複雜調製信號。它的高性能和高測試精度非常適合用來測試高性能的ADSL部(bu)件(jian)，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)高(gao)吞(tun)吐(tu)量(liang)的(de)多(duo)點(dian)配(pei)置(zhi)中(zhong)。對(dui)於(yu)具(ju)有(you)集(ji)成(cheng)模(mo)擬(ni)前(qian)端(duan)和(he)較(jiao)多(duo)數(shu)量(liang)數(shu)字(zi)管(guan)腳(jiao)的(de)複(fu)雜(za)混(hun)合(he)信(xin)號(hao)器(qi)件(jian)來(lai)說(shuo)

，測(ce)試(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)通(tong)常(chang)可(ke)以(yi)選(xuan)擇(ze)Quartet
、SZ M3650或Octet等測試係統。

Quartet能夠滿足具有大量數字管腳和模擬前端並要求大動態範圍的混合信號器件的低抖動測量要求。而SZ M3650則比較適合測試具有更多數字引腳的設計，因為這種情況下在提供測試信號方麵需要很大的靈活性。還有就是Octet
，它支持對那些同時具有重要數字內容和嵌入式DSL元件的混合信號器件的高吞吐量並行測試。除了這些產品化測試平台外

，還有IMS Gemini MS等工程校驗係統還可提供加快複雜ADSL器件的芯片調試速度所需的一些特殊功能。

在高級混合信號測試儀中使用的先進技術提供了許多專用的資源
，可以用來滿足複雜ADSL器件的多點測試所需的複雜單音、多音和IMD測試要求。充分利用這些豐富的測試手段
，工程師可以從故障器件中提取出重要的信息，從而更好地理解性能問題和影響產量的因素。

換句話講
，工程師也因此能更加專注於他們關心的那些特殊領域，取長補短，增強自己的開發能力

，以提供更高性能和質量的 ADSL產品。利用具有良好性價比的測試係統進行相對較少量的複雜測試
，ADSL製造商就能獲得最大的吞吐性能和較低的測試成本，從而充分滿足快速發展的 ADSL市場需求。