一种针对自动测试机的异步频谱泄漏的抑制方法
文献发布时间:2023-06-19 11:13:06
技术领域
本发明涉及半导体测试技术领域,具体地说是一种针对自动测试机的异步频谱泄漏的解决方法。
背景技术
通常在半导体自动测试过程中为了获得稳定的信号,测试端被测芯片和自动测试设备需使用同一个时钟源,以保证双方信号同步,以避免因为不能达到同步,而使被测信号的频率发生变化,导致信号的频谱泄漏,从而造成分析困难和测试失败。
然而仍有客户的由于测试方案本身的需要,自己提供了晶振时钟源,而该晶振时钟源却不能给芯片提供有效稳定的时钟,与自动测试机的时钟异步,从而造成待测信号不稳定。这样的信号在被采样之后不能完美采样整周期,造成了频谱泄漏,影响测试结果。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足,提供一种针对自动测试机的异步频谱泄漏的解决方法,在自动测试机采样模块进行采样时增加汉宁窗函数,并进行傅里叶转换,能够针对非周期性信号的频谱泄漏有抑制作用,有利于分析信号的频率特性。
为实现上述目的,设计一种针对自动测试机的异步频谱泄漏的解决方法,其特征在于:具体解决方法如下:
S1:启动被测芯片的测试工作;
S2:启动自动测试机的采样模块进行数据采样,采样数据长度为16384点;其中,FFT 基本要求为2的n次方,采样需满足采样定理Fs/Ft = N/M,Fs为采样频率,Ft为信号频率,N为采样点数,M为采样周期;Ft = 1KHz输出,一般要求观察25KHz的频谱,系统采样频率大概为Fs = 51.2KHz(因为FFT是对称半频谱,采样频率需大于2倍的25KHz),采样周期个数一般要求至少300个以上的周期,与此最接近的采样点为 300*25*2 ≥16000,因此,最接近此数的值为16384;
S3:根据采样数据长度为16384点,记录计算长度为16384,并添加汉宁窗函数计算得出采样点加权系数;
S4:将计算得出的采样点加权系数应用在时域采样数据的公式中;
S5:得出各项数据后,进行傅里叶变换,得出SNR及THD的数据;
S6:根据SNR及THD的数据,计算得出RMS值,其中RMS为有效值,能量
这两个参数是在信号处理或者信号分析中比较关键的2个特征量,一般要求SNR越大越好,THD越小越好,当频谱泄漏时候在频谱图中信号会被噪声淹没,噪声比较大,SNR,THD比较差,加了窗之后,噪声被抑制,SNR和THD表现就好。
所述的汉宁窗函数为W(n)=1/2 *[1−cos(2π(n−1)/N)],其中,N为窗的长度,n为当前采样点,W(n)为通过汉宁窗计算出的当前采样点加权系数。
所述的时域采样数据的公式为H(n) = S(n)* W(n),其中,S(n) 为采样的原始数据,H(n)为应用了汉宁窗的采样数据。
所述的SNR为信噪比,THD为总谐波失真。
所述的SNR = 20Log(Sum(MAG_AMP[Bx] * MAG_AMP[Bx] )/ Sum(MAG_AMP[n] *(MAG_AMP[n] ),其中,Sum(MAG_AMP[Bx] * MAG_AMP[Bx]为主瓣加旁瓣信号能量,Sum(MAG_AMP[n] * (MAG_AMP[n]为噪音能量和。
所述的THD = 20Log(Sum(MAG_AMP[Hx] * MAG_AMP[Hx] )/ Sum(MAG_AMP[Bx] *(MAG_AMP[Bx] ),其中,Sum(MAG_AMP[Hx] * MAG_AMP[Hx]为谐波能量和。
本发明同现有技术相比,提供一种针对自动测试机的异步频谱泄漏的抑制方法,在自动测试机采样模块进行采样时增加汉宁窗函数,并进行傅里叶转换,能够针对非周期性信号的频谱泄漏有抑制作用,有利于分析信号的频率特性。
附图说明
图1为现有音频芯片测试状态示意图。
图2为本发明工作流程示意图。
图3为现有技术的频谱图。
图4为本发明增加汉宁窗后的频谱图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示,为一音频芯片测试,被测芯片的一部分输入是以自动测试机时钟C1为基础;而另一部分部分由晶振C2输入提供clock输入,输出是1kHz,Vpp电压幅值为2V的正弦波。被测芯片的输出端接入自动测试机,并由自动测试机采样,然后做频谱分析。而被测芯片由于两部分功能模块输入异步,从而引起被测芯片输出信号会有偏差,同时采样频率又是一个恒定的频率,这样造成了频谱泄漏的结果。
如图2所示,一种针对自动测试机的异步频谱泄漏的抑制方法,具体解决方法如下:
S1:启动被测芯片的测试工作;
S2:启动自动测试机的采样模块进行数据采样,采样数据长度为16384点;其中,FFT 基本要求为2的n次方,采样需满足采样定理Fs/Ft = N/M,Fs为采样频率,Ft为信号频率,N为采样点数,M为采样周期;Ft = 1KHz输出,一般要求观察25KHz的频谱,系统采样频率大概为Fs = 51.2KHz(因为FFT是对称半频谱,采样频率需大于2倍的25KHz),采样周期个数一般要求至少300个以上的周期,与此最接近的采样点为 300*25*2 ≥16000,因此,最接近此数的值为16384;
S3:根据采样数据长度为16384点,记录计算长度为16384,并添加汉宁窗函数计算得出采样点加权系数;汉宁窗函数为W(n)=1/2 *[1−cos(2π(n−1)/N)],其中,N为窗的长度,n为当前采样点,W(n)为通过汉宁窗计算出的当前采样点加权系数;
S4:将计算得出的采样点加权系数应用在时域采样数据的公式中;时域采样数据的公式为H(n) = S(n)* W(n),其中,S(n) 为采样的原始数据,H(n)为应用了汉宁窗的采样数据;
S5:得出各项数据后,进行傅里叶变换,得出SNR及THD的数据;SNR为信噪比,THD为总谐波失真;
S6:根据SNR及THD的数据,计算得出RMS值,其中RMS为有效值,能量
SNR = 20Log(Sum(MAG_AMP[Bx] * MAG_AMP[Bx] )/ Sum(MAG_AMP[n] * (MAG_AMP[n] ),其中,Sum(MAG_AMP[Bx] * MAG_AMP[Bx]为主瓣加旁瓣信号能量,Sum(MAG_AMP[n] * (MAG_AMP[n]为噪音能量和。
THD = 20Log(Sum(MAG_AMP[Hx] * MAG_AMP[Hx] )/ Sum(MAG_AMP[Bx] * (MAG_AMP[Bx] ),其中,Sum(MAG_AMP[Hx] * MAG_AMP[Hx]为谐波能量和。
能量
汉宁窗汉宁(Hanning)窗又称升余弦窗,汉宁窗可以看作是3个矩形时间窗的频谱之和,它可以使用旁瓣互相抵消,消去高频干扰和漏能。汉宁窗与矩形窗的谱图对比,可以看出,汉宁窗主瓣加宽(第一个零点在2π/T处)并降低,旁瓣则显著减小。第一个旁瓣衰减一32dB,而矩形窗第一个旁瓣衰减-13dB。此外,汉宁窗的旁瓣衰减速度也较快,约为60dB/(10oct),而矩形窗为20dB/(10oct)。汉宁窗的特点在于对于非周期信号的频谱泄漏有抑制作用,有利于分析信号的频率特性。
如图3,图4所示,在信号频率为1KHz左右波动信号,采样频率为51.2KHz,采样16384点,采样约320个周期(频谱主瓣为320)的测试条件下,可以明显看出如图4所示,在使用了汉宁窗的情况下,噪音的得到有效的抑制。
- 一种针对自动测试机的异步频谱泄漏的抑制方法
- 一种抑制频谱泄漏的采样间隔补偿方法及系统