[發明專利]一種基于參數提取的快速ADC測試方法

在審

• 申請號: 201710902624.6
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107800434A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 黃成;陳啟蒙;郭展鴻;馮雪;張軒
• 申請（專利權）人: 東南大學;東南大學-無錫集成電路技術研究所
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳國強

技術領域

本發明涉及ADC測試領域，具體涉及一種ADC動態參數估算算法以及 改進的ADC測試架構。

背景技術

模數轉化器(簡稱A/D轉換器或者ADC)作為將連續的模擬信 號轉換為計算機可以處理的數字信號器件，即現實世界與機器語 言之間的重要接口，已經成為現代電子系統中不可或缺的重要組 成部分。隨著電子技術的不斷發展，ADC在無線通信、醫療設備、 控制系統以及數字消費類產品(如數碼相機，數字電視)等方面 有著廣泛的應用。為了滿足更高層次的應用需求，ADC芯片的集 成度以及內部復雜度不斷提高，這就需要更高效、可靠的ADC測 試方法對芯片進行性能測試以保證芯片的穩定性應用。

ADC主要有兩類性能指標。一類性能指標是基于ADC轉移特 性曲線命名，包括積分非線性(INL)、微分非線性(DNL)、偏移 誤差(offset error)以及增益誤差(gain error)。根據IEEE標準， 這些參數主要將正弦信號或者斜坡信號作為輸入信號，利用直方 圖方法獲得。另一類是根據ADC頻譜性能命名，主要包括總諧波 失真(THD)，無雜散動態范圍(SFDR)、信噪比(SNR)等。這 些參數主要是將高純度的正弦信號作為輸入信號源，利用快速傅 里葉變換(FFT)方法測得。根據傳統的測試方法，若要測得A/D 轉換器的所有性能指標往往需要兩次測試過程，使得測試成本大 大增加。為了降低測試成本，開始研究ADC靜態參數與動態參 數之間的關系，試圖僅通過一次靜態測試或者一次動態測試過程， 獲得ADC所有性能參數。有很多文章提出利用動態測試方法通過 估算得到積分非線性曲線,能夠避免進行靜態測試過程以減少測試 成本。但是，由于動態測試所需采樣點數少，這些方法只能粗略 的描繪積分非線性曲線，并不能準確的得到積分非線性誤差，與 直方圖測試方法相比，計算精度低。雖然，這些方法被許多學者 進行廣泛的研究，但是還沒有一種方法被單獨的使用去計算ADC 的所有性能參數。在需要精確積分非線性誤差值的情況下，還需 要用直方圖方法進行測試，也就是說，并沒有真正實現一次測試 過程測得ADC所有性能參數。因此，人們開始研究基于靜態測試 估算動態參數的估算方法。由于此類方法基于靜態測試過程，能 夠利用大量的采樣點數精確的得到靜態參數和動態參數值，達到 了一次測試過程測得所有性能參數的目的，減少了動態測試過程 所需成本。

綜上所述，研究基于靜態測試估算動態參數的測試方法，能 夠在保證測試精度的前提下，避免動態測試過程以達到減少測試 成本的目的，具有很高的研究價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于參數提取的快速ADC測試方法，以解決 傳統的ADC測試方法存在的測試時間過長、成本過高等問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于參數提取的快速ADC測試方法，包括如下步驟：

步驟一，通過仿真實驗確定現有動態參數估算算法的最佳測試條件，并 進行仿真分析，得到在此最佳測試條件下的動態參數值；其中，所 述現有動態參數估算算法為基于INL值估算動態參數算法；

步驟二，通過理論推導以及實驗仿真，明確靜態參數與動態參數 之間存在的關系，為現有動態參數估算算法的優化作鋪墊；

步驟三，對現有動態參數估算算法進行優化，具體為：通過對靜 態測試所采集的靜態碼值，進行數據處理，使其能夠進行頻譜分 析進而得出動態參數指標，并通過對12位ADC模型進行MATLAB 仿真驗證所提優化算法的可行性以及精確性；

步驟四，在上述步驟優化算法的基礎上，采用移動平均濾波器法 優化直方圖方法，從而達到優化測試時間的目的；

步驟五，選擇一款ADC芯片，搭建ADC測試系統，通過具體的 實驗對優化算法做性能驗證。

步驟一中，確定最佳測試條件的方法為：在不同的采樣點數下，其 他測試條件相同，計算INL誤差。

步驟三中，在靜態測試時，采用的測試條件是輸入信號幅度略高 于ADC滿量程幅度。步驟四中，優化的直方圖方法即是利用較 少的采樣點數，通過平均移動濾波器法，得出ADC靜態參數。

步驟五中，ADC芯片為ADI公司生產的AD9258芯片。