[发明专利]一种基于过零检测的数模转换器静态测试方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于混合信号测试技术领域，具体涉及一种基于过零检测的数模转换器静态测试方法及系统。

背景技术

随着社会经济的不断发展，技术的不断提高，作为消费类电子产品中重要的一部分的混合信号集成电路发展快速，功能日趋强大，主要体现在速度的不断提升，精度的不断提高，14位，16位，20位，24位的数模转换器(DAC)层出不穷。技术的快速发展和市场竞争的加剧，电子产品市场寿命相对于开发周期变得越来越短，测试对电子产品的上市时间、开发周期的影响将越来越大。因此，混合信号测试在整个混合信号IC产业链中意义重大。数模转换器(DAC)的静态测试，通常是通过对每一个编码测试器对应的电压值来完成的。静态参数描述了相对于数模转换器(DAC)每个输入码，输出端电压的表现，包括了增益，失调，绝对误差，积分非线性INL，和差分非线性DNL。其中，DNL和INL是测量的主要参数，这两个参数体现了数模转换器(DAC)的设计水平和制造工艺。在大规模的半导体生产过程中，广泛使用自动测试设备(ATE)进行芯片的量产测试，ATE是一套由计算机控制的高性能测试设备，可以说是一套高精度的万用表，数据采集系统，波形发生器，示波器，分析仪等电子设备与计算机的集合体，计算机通过一套称为测试程序的指令来控制这些电子设备。这些测试程序的主体是由一些周期化的测试向量构成的，ATE的架构灵活，可以根据不同的需求配置不同的模块及板卡。因为设计产业的发展迅速，传统的测试方法亟需更新换代。但是现有的大部分测试方法仍然停留在传统的方案基础上，就是用更高精度的ADC来测试高精度数模转换器(DAC)，评估数模转换器(DAC)的特性。这无疑给混合信号IC测试带来了限制，如果比被测数模转换器(DAC)具有更高分辨率的ADC无法得到，那么很难保证测试结果的准确性。如果不使用很高分辨率的ADC能够同样测得高精度数模转换器(DAC)，并且测试误差和使用高精度ADC不相上下，那么无疑，这种方法给测试带来了巨大的便利。为此，寻找一种便利的低成本的测试方法，能够利用低精度ADC测试高精度数模转换器(DAC)，是测试工程师们当前一个重要的课题方向和研究目标。

发明内容

本发明目的是：提供一种评估精度高，测试结果准确，成本低廉，结构简单的数模转换器静态测试方法及系统。

本发明的技术方案是：一种基于过零检测的数模转换器静态测试方法，其特征在于，通过过零点检测法记录过零点的时间，得到过零点的时间间隔，再通过对时间间隔的测试计算出输出幅值，评估数模转换器的静态特性。

进一步的，具体步骤包括：

(1)将待测数模转换器输出的电压与校准仪提供的标准的参考正弦波进行叠加；

(2)叠加后的信号经过比较器，得到矩形波信号；

(3)测量所述矩形波信号的时间间隔；

(4)根据所述时间间隔计算出数模转换器的输出幅值，评估数模转换器的静态特性。

进一步的，所述参考正弦波为待测数模转换器输出的电压Δt_k的值可以通过测量过零点t_k1，t_k2，t_k3得到。

进一步的，参考正弦波的幅值大于数模转换器的满量程电压范围。

一种基于过零检测的数模转换器静态测试系统，其特征在于，包括：波形发生器、加法器、过零比较器以及时差测量器，所述波形发生器产生的正弦波与待测数模转换器输出的电压通过加法器叠加后送到过零比较器得到矩形波信号，所述时差测量器测量矩形波信号的时间间隔，并送到PC计算出数模转换器的输出幅值。

进一步的，所述时差测量器包括TDC-GP2芯片以及外围电路。

本发明的优点是：

通过将高精度的幅度测试转换为高精度的时间测试，评估高精度数模转换器(DAC)，并且保证测试结果的准确性。成本低廉，结构简单。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是数模转换器测试原理框图；

图2是叠加后的波形在时域上的描述；

图3是经过过零比较器之后的矩形波波形示意图；

图4是时间数字转换器(TDC)绝对时间测量系统框架；

图5是TDC-GP2外围电路设计框图；

图6是TDC-GP2单元测量控制流程图；

图7是本发明系统框图。

具体实施方式