[發明專利]一種高精度數模轉換器測試系統及測試方法

在審

• 申請號: 202011351854.6
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112367082A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 陳志培
• 申請（專利權）人: 西安太乙電子有限公司;西安微電子技術研究所
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發明提供了一種高精度數模轉換器測試系統及測試方法，自動測試設備ATE包括數字信號發生器及波形數字化儀，自動測試設備ATE的測試通道與測試載板的輸入連接，線性參考DAC、待測DAC及儀表運算放大器均安裝在測試載板上；線性參考DAC及待測DAC的輸入端均與數字信號發生器的輸出端連接；線性參考DAC及待測DAC的輸出端分別與儀表運算放大器輸入端連接，儀表運算放大器的輸出端與波形數字化儀連接；本發明利用儀表運算放大器對其同相輸入端與反相輸入端之間的差分電壓進行放大，最大限度減小直流共模成分，有效提高差分電壓的測試精度；利用波形數字化儀對轉換電壓誤差數據的采集，實現了對高精度DAC的準確測試，測試效率較高，成本較低，通用性強。

技術領域

本發明屬于信號測試技術領域，特別涉及一種高精度數模轉換器測試系統及測試方法。

背景技術

數字模擬轉換器Digital-to-Analog Converter，簡稱DAC；如附圖1所示，傳統的DAC測試方法采用將待測DAC的輸入端通過相連的數字通道，逐個施加全部輸入數碼，轉換完成后，在待測DAC的輸出端用數字電壓表逐個測試對應的模擬電壓值；上述方法的優點是操作簡單，缺點是測試時間長，效率低下；以七位半數字電壓表3458A為例，其單次測試時間為16.6ms，加上建立時間、數據讀取時間和傳送時間等，整個測試過程約需73ms；對于16位DAC來說，測試65536個數碼約需1.33小時，全碼測試不具備量產可操作性。

自動測試設備Automatic Test Equipment，簡稱ATE；隨著電子產品的飛速發展，ATE的能力也日新月異，DAC的測試方法也隨之水漲船高；如附圖2所示，現有的DAC的測試方法采用將待測DAC的輸入端與ATE的數字信號發生器連接，通過數字信號發生器產生全碼輸入數字波形，轉換完成后，在待測DAC的輸出端用ATE的波形數字化儀采集對應的模擬電壓波形；這種方法大大縮短了測試時間，提高了測試效率；缺點是測試精度依賴于波形數字化儀的能力。

現階段，國內外中低檔ATE波形數字化儀的分辨率一般為16位，其只能實現12位DAC的精度測試；國外高端ATE的波形數字化儀的分辨率有高達24位的，但是其實際直流DC精度大都在17位-18位之間；再加上數字信號、模擬信號、功率信號、微波信號及地的相互干擾，在通用性能板上，按附圖2的測試方法，也只能實現12位-14位DAC的精度測試。基于國外高端ATE設計專用測試板，通過數模信號分離、數字信號同步、阻抗匹配及干擾屏蔽等方法，按附圖2的測試方法，才能實現16位-20位高精度DAC的直接測試，但是一塊專用測試板的制作費用在10萬元以上，成本太高且不具備通用性。

因此，現階段16位-20位高精度DAC測試面臨的難題是：ATE無法提供能直接測試16位-20位DAC的高精度數字電壓表或波形數字化儀；ATE全碼測試16位-20位DAC的時間太長，效率太低；測試成本太高且不具備通用性。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一種高精度數模轉換器測試系統及測試方法，以解決現有的ATE全碼測試16位-20位高精度DAC時，測試時間長，效率低，測試成本較高，且無法實現通用的技術問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

本發明提供了一種高精度數模轉換器測試系統，包括自動測試設備ATE、測試載板、線性參考DAC及儀表運算放大器；自動測試設備ATE包括數字信號發生器及波形數字化儀，自動測試設備ATE的測試通道與測試載板的輸入連接，測試載板的輸出與波形數字化儀連接；線性參考DAC、待測DAC及儀表運算放大器均安裝在測試載板上；

線性參考DAC的輸入端與數字信號發生器的第一輸出端連接，待測DAC的輸入端與數字信號發生器的第二輸出端連接；線性參考DAC的輸出端與儀表運算放大器的反相輸入端連接，待測DAC的輸出端與儀表運算放大器的同相輸入端連接；儀表運算放大器的輸出端與波形數字化儀連接。