德思特方案 | Spectrum NETBOX：一体化源响应测试，精准解锁半导体性能验证

一、行业背景

在电子测试领域，测试主要分为两类：

1. 自激式电子设备（如电源、振荡器、发射器和信号发生器）测试，需使用数字化仪、示波器或频谱分析仪等数据采集类仪器；
2. 放大器、滤波器、接收器和数字接口等设备测试，需先通过外部信号源激励，再用信号采集仪器测试，这类测试称为 信号源响应测试 。

信号源响应测试是半导体器件（芯片、晶体管、集成电路等）性能验证的关键环节，核心目的是验证器件在不同输入信号条件（幅度、频率、波形、相位等）下的输出行为是否符合设计规格，保障器件实际应用中的稳定性与准确性。

二、快速了解源响应测试

（一）测试项目

1. 幅度响应 ：测试器件对不同幅度输入信号的输出线性度（如增益误差、非线性失真）。例如运算放大器的“输入幅度-输出幅度”曲线线性度，射频功率放大器的输出功率随输入功率的增益变化。
2. 频率响应 ：评估器件在不同频率输入信号下的增益、相位变化（如带宽、截止频率、相位偏移）。例如滤波器的通带/阻带频率响应，高速ADC对高频输入信号的转换精度。
3. 时间响应 ：测试器件对瞬态信号的响应速度（如上升时间、下降时间、过冲）。例如数字逻辑门对输入脉冲的输出延迟，比较器的响应时间。
4. 失真与噪声 ：测量输出信号的非线性失真（如谐波失真、互调失真）及固有噪声（如信噪比SNR）。例如音频芯片的总谐波失真（THD），射频芯片的噪声系数（NF）。
5. 阈值与灵敏度 ：确定器件对输入信号的最小响应阈值。例如传感器的检测灵敏度，开关管的导通/截止电压。

（二）测试原理与流程

1. 测试系统组成

• 信号源：生成可控参数的输入信号（如模拟信号发生器、射频信号发生器、脉冲发生器等）；
• 被测器件（DUT）：待测试的半导体芯片或组件；
• 测量仪器：采集输出信号并分析（如示波器、数字化仪、万用表、矢量网络分析仪等）。

2. 基本流程

1. 校准：校准信号源和测量仪器，消除系统误差（如信号源幅度精度、示波器探头衰减）；
2. 连接DUT：按测试规范连接信号源、DUT、测量仪器，注意阻抗匹配（高频场景尤为重要）；
3. 施加信号：设置信号源参数（如频率f=1MHz，幅度Vpp=2V的正弦波），输入至DUT；
4. 测量输出：用仪器记录DUT的输出信号（幅度、频率、波形畸变等）；
5. 参数扫描：改变信号源参数（扫频、扫幅），重复测量获取响应曲线（如Bode图、幅频特性曲线）；
6. 合规性判断：对比测量结果与器件规格书（Datasheet），判定是否合格。

（三）典型应用场景

• 模拟芯片测试：运算放大器（增益带宽积GBW、压摆率Slew Rate）、滤波器（截止频率、纹波）；
• 射频/微波芯片测试：功率放大器（频率响应、线性度）、混频器（互调失真）；
• 数字芯片测试：逻辑门（传输延迟、建立/保持时间）、高速SerDes（高速差分信号响应）；
• 传感器与转换器测试：ADC（输入信号频率对转换精度的影响）、光传感器（光强信号响应灵敏度）。

三、德思特半导体源响应测试方案

（一）方案核心设备

半导体源响应测试的核心仪器为 模拟信号发生器 （生成模拟信号输入待测器件）和 数字化仪 （采集输出模拟信号并转化为数字信号）。

德思特合作伙伴Spectrum的hybridNETBOX，将多通道数字化仪和任意波形发生器（AWG）集成于LXI标准通用仪器中，可同步完成激励与响应测量。

hybridNETBOX提供6种配置选择，核心参数如下：

• 采样和输出时钟速率：40、180、125 MS/s；
• 信号生成与采集通道：2+2、4+4、8+8通道；
• 通用参数：16位分辨率，带宽高达60 MHz（与采样率成比例）。

1. AWG关键特性

• 支持共同时钟和内/外部触发器完全同步；
• 输出电平：2/4通道版本±6V（50Ω）/±12V（高阻抗），8通道版本±3V（50Ω）/±6V（高阻抗）；
• 4条数字I/O线路：支持可编程标记脉冲、外部时钟和触发输入。

2. 数字化仪关键特性

• 输入范围：±200mV至±10V，支持可调直流偏移；
• 输入阻抗：用户可选50Ω或1MΩ，提供单端和差分输入；
• 外部接口：时钟和触发输入，2条通用数字I/O接口。

3. 系统优势

• 符合LXI标准，通过Gbit以太网端口连接计算机/网络，支持Windows和Linux系统驱动；
• 配套SBench 6软件工具，内置报告生成功能，提供C++、LabVIEW、MATLAB、Python等编程语言示例。

（二）应用案例——测量运算放大器的交流开环增益

测试电路原理

用于测量运算放大器的AC开环增益的测试电路，使用AWG作为输入源，使用数字化仪器采集响应输出信号测量。具体测试电路如下图所示。

上图为测量运算放大器AC开环增益的测试电路，其工作原理基于信号激励与响应测量的协同作用，具体如下：

1. 信号输入与衰减：AWG产生的小交流波形（如正弦信号），经R1和R2组成的10,000:1电阻分压衰减80dB，避免放大器输出失真；
2. 信号放大与稳定：衰减后的信号输入被测运算放大器（U1），辅助放大器（U2）稳定U1输出端平均直流电平；
3. 响应采集与分析：数字化仪采集U1输出信号，对比输入（衰减后）与输出信号，结合频率特性计算AC开环增益（补偿80dB衰减）。

四、方案价值

1. 提升测试精度与可靠性 ：AWG生成高精度激励信号，数字化仪高保真采集输出信号，结合先进算法，确保测试数据准确可信；
2. 提高测试效率 ：支持多通道同步测试和自动化流程，快速完成各类半导体器件测试，缩短量产测试周期；
3. 降低测试成本 ：一体化集成设计减少设备重复采购，配套软件内置报告生成功能，兼顾灵活性与扩展性。

五、LXI数字化仪&AWG一体机NETBOX

数字化仪和AWG二合一NETBOX
Spectrum Instrumentation NETBOX由多通道数字化仪和AWG组合而成，最高采样率达500 MS/s。两种仪器可独立或同步使用，小体积设计集成双功能，单个LXI/Ethernet设备即可在手动、自动或远程控制场景中，同步实现电信号的产生、采集与分析。

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01 ｜德思特应用 | 精准驱动，低抖动控制：AWG破解高能激光器核心技术困境
02 ｜德思特应用 | AWG精准掌控光爆：解锁高频捷变微波的终极密钥
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关于德思特

广州德思特科技有限公司（简称“德思特”）正式成立于2023年，是原虹科测试测量事业部孵化的全新独立公司，致力于成为全球领先的AI+测试测量解决方案供应商，推动自动驾驶、低空经济、量子通信、6G关键技术、AI半导体芯片等领域发展。

主要业务范围

• 无人驾驶/智能网联汽车/低空经济领域的GNSS仿真及EMC测试；
• AD/DAC/IGBT/NVM等半导体测试；
• 6G关键技术、NTN等射频微波及无线通信测试；
• 量子通信与量子计算、大物理及光电测试。

企业优势

• 申请知识产权10余项，技术团队背靠世界500强PNT行业领导者Safran（赛峰）；
• 斩获2024年广州市创业创新大赛三等奖、广州女性创客二等奖等荣誉；
• 参与多项GNSS标准和EMC标准制定，为多个行业协会会员；
• 服务客户包括华为、大疆、清华大学、合肥国家实验室等知名企业与科研机构。

审核编辑 黄宇