[發明專利]一種基于過零檢測的數模轉換器靜態測試方法及系統

無效

• 申請號: 201110198237.1
• 申請日: 2011-07-15
• 公開（公告）號: CN102324935A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 黃成;鄒宇杰;王薇;李全雷;徐亞飛
• 申請（專利權）人: 蘇州博聯科技有限公司;東南大學蘇州研究院
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明屬于混合信號測試技術領域，具體涉及一種基于過零檢測的數模轉換器靜態測試方法及系統。

背景技術

隨著社會經濟的不斷發展，技術的不斷提高，作為消費類電子產品中重要的一部分的混合信號集成電路發展快速，功能日趨強大，主要體現在速度的不斷提升，精度的不斷提高，14位，16位，20位，24位的數模轉換器(DAC)層出不窮。技術的快速發展和市場競爭的加劇，電子產品市場壽命相對于開發周期變得越來越短，測試對電子產品的上市時間、開發周期的影響將越來越大。因此，混合信號測試在整個混合信號IC產業鏈中意義重大。數模轉換器(DAC)的靜態測試，通常是通過對每一個編碼測試器對應的電壓值來完成的。靜態參數描述了相對于數模轉換器(DAC)每個輸入碼，輸出端電壓的表現，包括了增益，失調，絕對誤差，積分非線性INL，和差分非線性DNL。其中，DNL和INL是測量的主要參數，這兩個參數體現了數模轉換器(DAC)的設計水平和制造工藝。在大規模的半導體生產過程中，廣泛使用自動測試設備(ATE)進行芯片的量產測試，ATE是一套由計算機控制的高性能測試設備，可以說是一套高精度的萬用表，數據采集系統，波形發生器，示波器，分析儀等電子設備與計算機的集合體，計算機通過一套稱為測試程序的指令來控制這些電子設備。這些測試程序的主體是由一些周期化的測試向量構成的，ATE的架構靈活，可以根據不同的需求配置不同的模塊及板卡。因為設計產業的發展迅速，傳統的測試方法亟需更新換代。但是現有的大部分測試方法仍然停留在傳統的方案基礎上，就是用更高精度的ADC來測試高精度數模轉換器(DAC)，評估數模轉換器(DAC)的特性。這無疑給混合信號IC測試帶來了限制，如果比被測數模轉換器(DAC)具有更高分辨率的ADC無法得到，那么很難保證測試結果的準確性。如果不使用很高分辨率的ADC能夠同樣測得高精度數模轉換器(DAC)，并且測試誤差和使用高精度ADC不相上下，那么無疑，這種方法給測試帶來了巨大的便利。為此，尋找一種便利的低成本的測試方法，能夠利用低精度ADC測試高精度數模轉換器(DAC)，是測試工程師們當前一個重要的課題方向和研究目標。

發明內容

本發明目的是：提供一種評估精度高，測試結果準確，成本低廉，結構簡單的數模轉換器靜態測試方法及系統。

本發明的技術方案是：一種基于過零檢測的數模轉換器靜態測試方法，其特征在于，通過過零點檢測法記錄過零點的時間，得到過零點的時間間隔，再通過對時間間隔的測試計算出輸出幅值，評估數模轉換器的靜態特性。

進一步的，具體步驟包括：

(1)將待測數模轉換器輸出的電壓與校準儀提供的標準的參考正弦波進行疊加；

(2)疊加后的信號經過比較器，得到矩形波信號；

(3)測量所述矩形波信號的時間間隔；

(4)根據所述時間間隔計算出數模轉換器的輸出幅值，評估數模轉換器的靜態特性。

進一步的，所述參考正弦波為待測數模轉換器輸出的電壓Δt_k的值可以通過測量過零點t_k1，t_k2，t_k3得到。

進一步的，參考正弦波的幅值大于數模轉換器的滿量程電壓范圍。

一種基于過零檢測的數模轉換器靜態測試系統，其特征在于，包括：波形發生器、加法器、過零比較器以及時差測量器，所述波形發生器產生的正弦波與待測數模轉換器輸出的電壓通過加法器疊加后送到過零比較器得到矩形波信號，所述時差測量器測量矩形波信號的時間間隔，并送到PC計算出數模轉換器的輸出幅值。

進一步的，所述時差測量器包括TDC-GP2芯片以及外圍電路。

本發明的優點是：

通過將高精度的幅度測試轉換為高精度的時間測試，評估高精度數模轉換器(DAC)，并且保證測試結果的準確性。成本低廉，結構簡單。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

圖1是數模轉換器測試原理框圖；

圖2是疊加后的波形在時域上的描述；

圖3是經過過零比較器之后的矩形波波形示意圖；

圖4是時間數字轉換器(TDC)絕對時間測量系統框架；

圖5是TDC-GP2外圍電路設計框圖；

圖6是TDC-GP2單元測量控制流程圖；

圖7是本發明系統框圖。

具體實施方式