一种数字发声芯片的测试系统与方法与流程

本发明涉及mems测试，特别是涉及一种数字发声芯片的测试系统与方法。

背景技术：

1、数字发声芯片是由n个阵列排布的像素单元构成的发声器件，通过更改多个像素单元振膜的振动幅度，使得不同声压大小的脉冲声波叠加重构形成所需音频。由此可见，各像素单元振膜的运动情况直接影响声音的质量，如声压级大小、声音精准度等。因此，各像素单元振动幅度的检测尤为重要。

2、在由数字发生芯片构成的单个扬声器设计中，由于其设计原理与传统扬声器不同，因此，现有技术如传统动圈铁圈等扬声器测试方案不适用于数字发声芯片，无法进行相关检测。

3、另外，现有技术只能检测数字发生芯片的电连接以及发声功能，而不能进行像素单元工作状态检测，不利于芯片性能的升级提升，更无法针对性地进行工艺、算法改进。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

2、提供一种数字发声芯片的测试系统与方法，其包括：主控计算机、测试装置；

3、主控计算机：提供测试系统的运行环境，用于控制测试系统完成测试的执行、数据读取，生成测试报表并进行各项数据处理工作；其包括驱动控制单元与检测控制单元，驱动控制单元部分负责驱动芯片，检测控制单元部分负责执行检测功能；

4、测试装置包括用于驱动芯片工作的驱动模块以及用于执行检测功能的检测模块，检测模块包括用于实时检测pf级电容的测试模块。

5、在本发明一个较佳实施例中，驱动模块包括驱动控制模块、开关电路模块以及电源模块，测试模块包括电容测试仪器；检测模块还包括自动控制模块，自动控制模块包括自动机械手、自动探针。

6、一种数字发声芯片的测试系统的测试方法，其步骤包括：

7、（1）将待检测的数字发声芯片与测试系统进行连接，并进行接触检测；

8、（2）接触检测通过后，获取待检测数字发声芯片的测试点信息，并遍历各个测试点进行电容检测，以得到不同状态下各测试点的测试信息；

9、（2.1）原始状态检测：未驱动芯片之前，依次对芯片的所有测试点进行电容检测，得到各测试点的原始状态电容值，以便与下电后检测到的数据比对；

10、（2.2）芯片处于工作状态时进行检测：根据预设的检测频率，在每个测试点检测得到体现像素单元中振膜在不同位置状态时的电容值，以得到当振膜最远离电极时的电容最大值以及当振膜最靠近电极时的电容最小值；

11、（2.3）下电后检测：芯片断电，检测像素单元结束工作状态后各测试点的电容值，以确认振膜是否回到原始位置；

12、（2.4）不同电压检测：根据预设的不同电压值，重复步骤（2.1）-（2.3），完成不同驱动电压时的检测，以便评估不同驱动电压对振膜运动状态的影响；

13、（3）根据获取到的测试信息，判断芯片中各个像素单元的状态；

14、（3.1）在每个测试周期中，根据预设的样本取值数量分别提取每个测试点的最大值以及最小值的样本，并对样本进行筛选；

15、（3.2）分别计算所选取的所有最大值的平均值和所选取的所有最小值的平均值，则所得的最大值的平均值和最小值的平均值即分别为该测试点的最大测试值和最小测试值；

16、（3.3）将各测试点所有测试周期的所有最大测试值和所有最小测试值分别取平均，并根据得到的平均值和每个测试点的像素单元数量计算得到每个像素单元的最终最大测试值和最终最小测试值；

17、（3.4）根据预设的最大电容基准值和最小电容基准值，计算得到各像素单元的最终最大测试值之间差异和/或最终最大测试值与最大电容基准值之间差异，计算得到各像素单元的最终最小测试值之间差异和/或最终最小测试值与最小电容基准值之间差异；

18、（4）根据得到的差异数据生成芯片像素单元运动状态一致性报告。

19、在本发明一个较佳实施例中，最大/小电容基准值为多次测量的像素单元最终最大/小测试值的平均值。

20、在本发明一个较佳实施例中，在步骤（3.1）中，样本筛选的方法包括：

21、（a）通过预设的最大选取阈值和最小选取阈值来判断样本值是否符合要求，如果不在预设的阈值范围内，则删除该样本；

22、（b）计算当前样本的电容值与其他样本的电容值之间的差值，若差值或者差值平均值不在预设的选取阈值范围内，则删除该样本；

23、（c）在一个测试周期内，若样本的电容最大值和/或电容最小值无变化或波动幅度小于预设的波动阈值时，则剔除该样本。

24、在本发明一个较佳实施例中，在步骤（3.3）中，差异的计算方法包括：

25、（a）分别计算所有像素单元的最终最大测试值的方差和最终最小测试值的方差，以量化像素一致性，方差值越小则像素单元的一致性越好；

26、（b）将各像素单元的最终测试值分别与基准值进行比较，计算并反馈差值，差值越小表示越接近基准值，则该则像素单元的一致性越好。

27、在本发明一个较佳实施例中，采用不同的驱动方式进行测试并执行步骤（2）-（3），以得到在不同驱动方式下各像素单元的最终最大测试值和最终最小测试值；计算同一个像素单元在不同驱动方式下的最终最大测试值之间的差值以及最终最小测试值之间的差值，以评估各像素单元相互之间的影响并用于生成一致性报告；其中，差值越大，一致性越差；差值越小，一致性越高。

28、在本发明一个较佳实施例中，根据预设的不同电压值进行测试并执行步骤（2）-（3），以得到在不同电压测试下各像素单元的最终最大测试值和最终最小测试值；计算同一个像素单元在不同电压测试下的最终最大测试值之间的差值以及最终最小测试值之间的差值，以判断不同驱动电压对像素单元的一致性的影响：差值越小，则一致性高；通过上述的比对，选取与芯片对应的最佳驱动电压，同时根据采集到的数据生成电容随电压变化的曲线图，以用于生成一致性报告。

29、在本发明一个较佳实施例中，在每次工作状态检测时采用的驱动方式包括：

30、a）只驱动对应像素单元行或列，使得只有对应行或列的像素单元处于工作状态，然后逐个对测试点进行测试，以得到测试数据；

31、b）驱动所有的像素单元阵列，让所有像素单元均处于工作状态，然后遍历测试所有测试点，以得到测试数据。

32、在本发明一个较佳实施例中，芯片像素单元运动状态一致性报告包括在不同驱动方式、不同电压测试下的体现像素单元运动状态差异的数值及其分布和变化的图表、异常测试点/像素单元信息。

33、本发明的有益效果是：通过遍历检测数字发声芯片的各像素单元在工作中的容值，将其与设定阈值进行比较，来判断像素单元的振膜运动状态，解决了现有技术无法进行数字发生芯片各像素单元状态检测的问题，可以精准定位异常像素单元，不仅有利于进一步提高芯片性能和声音质量，也有利于后期针对性地进行工艺、算法改进升级。

技术特征：

1.一种数字发声芯片的测试系统，其特征在于，包括：主控计算机、测试装置；

2.根据权利要求1所述的一种数字发声芯片的测试系统，其特征在于，驱动模块包括驱动控制模块、开关电路模块以及电源模块，测试模块包括电容测试仪器；检测模块还包括自动控制模块，自动控制模块包括自动机械手、自动探针。

3.一种数字发声芯片的测试系统的测试方法，其特征在于，步骤包括：

4.根据权利要求3所述的一种数字发声芯片的测试系统的测试方法，其特征在于，最大/小电容基准值为多次测量的像素单元最终最大/小测试值的平均值。

5.根据权利要求3所述的一种数字发声芯片的测试系统的测试方法，其特征在于，在步骤（3.1）中，样本筛选的方法包括：

6.根据权利要求3所述的一种数字发声芯片的测试系统的测试方法，其特征在于，在步骤（3.3）中，差异的计算方法包括：

7.根据权利要求3所述的一种数字发声芯片的测试系统的测试方法，其特征在于，采用不同的驱动方式进行测试并执行步骤（2）-（3），以得到在不同驱动方式下各像素单元的最终最大测试值和最终最小测试值；计算同一个像素单元在不同驱动方式下的最终最大测试值之间的差值以及最终最小测试值之间的差值，以评估各像素单元相互之间的影响并用于生成一致性报告；其中，差值越大，一致性越差；差值越小，一致性越高。

8.根据权利要求3所述的一种数字发声芯片的测试系统的测试方法，其特征在于，根据预设的不同电压值进行测试并执行步骤（2）-（3），以得到在不同电压测试下各像素单元的最终最大测试值和最终最小测试值；计算同一个像素单元在不同电压测试下的最终最大测试值之间的差值以及最终最小测试值之间的差值，以判断不同驱动电压对像素单元的一致性的影响：差值越小，则一致性高；通过上述的比对，选取与芯片对应的最佳驱动电压，同时根据采集到的数据生成电容随电压变化的曲线图，以用于生成一致性报告。

9.根据权利要求7所述的一种数字发声芯片的测试系统的测试方法，其特征在于，在每次工作状态检测时采用的驱动方式包括：

10.根据权利要求3所述的一种数字发声芯片的测试系统的测试方法，其特征在于，芯片像素单元运动状态一致性报告包括在不同驱动方式、不同电压测试下的体现像素单元运动状态差异的数值及其分布和变化的图表、异常测试点/像素单元信息。

技术总结本发明公开了一种数字发声芯片的测试系统与方法，通过遍历检测数字发声芯片的各像素单元在工作中的容值，将其与设定阈值进行比较，来判断像素单元的振膜运动状态，解决了现有技术无法进行数字发生芯片各像素单元状态检测的问题，可以精准定位异常像素单元，不仅有利于进一步提高芯片性能和声音质量，也有利于后期针对性地进行工艺、算法改进升级。技术研发人员：刘长华,乔文利,焦晔柯受保护的技术使用者：地球山（苏州）微电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25