[发明专利]一种高精度数模转换器测试系统及测试方法

说明书

本发明提供了一种高精度数模转换器测试系统及测试方法，自动测试设备ATE包括数字信号发生器及波形数字化仪，自动测试设备ATE的测试通道与测试载板的输入连接，线性参考DAC、待测DAC及仪表运算放大器均安装在测试载板上；线性参考DAC及待测DAC的输入端均与数字信号发生器的输出端连接；线性参考DAC及待测DAC的输出端分别与仪表运算放大器输入端连接，仪表运算放大器的输出端与波形数字化仪连接；本发明利用仪表运算放大器对其同相输入端与反相输入端之间的差分电压进行放大，最大限度减小直流共模成分，有效提高差分电压的测试精度；利用波形数字化仪对转换电压误差数据的采集，实现了对高精度DAC的准确测试，测试效率较高，成本较低，通用性强。

技术领域

本发明属于信号测试技术领域，特别涉及一种高精度数模转换器测试系统及测试方法。

背景技术

数字模拟转换器Digital-to-Analog Converter，简称DAC；如附图1所示，传统的DAC测试方法采用将待测DAC的输入端通过相连的数字通道，逐个施加全部输入数码，转换完成后，在待测DAC的输出端用数字电压表逐个测试对应的模拟电压值；上述方法的优点是操作简单，缺点是测试时间长，效率低下；以七位半数字电压表3458A为例，其单次测试时间为16.6ms，加上建立时间、数据读取时间和传送时间等，整个测试过程约需73ms；对于16位DAC来说，测试65536个数码约需1.33小时，全码测试不具备量产可操作性。

自动测试设备Automatic Test Equipment，简称ATE；随着电子产品的飞速发展，ATE的能力也日新月异，DAC的测试方法也随之水涨船高；如附图2所示，现有的DAC的测试方法采用将待测DAC的输入端与ATE的数字信号发生器连接，通过数字信号发生器产生全码输入数字波形，转换完成后，在待测DAC的输出端用ATE的波形数字化仪采集对应的模拟电压波形；这种方法大大缩短了测试时间，提高了测试效率；缺点是测试精度依赖于波形数字化仪的能力。

现阶段，国内外中低档ATE波形数字化仪的分辨率一般为16位，其只能实现12位DAC的精度测试；国外高端ATE的波形数字化仪的分辨率有高达24位的，但是其实际直流DC精度大都在17位-18位之间；再加上数字信号、模拟信号、功率信号、微波信号及地的相互干扰，在通用性能板上，按附图2的测试方法，也只能实现12位-14位DAC的精度测试。基于国外高端ATE设计专用测试板，通过数模信号分离、数字信号同步、阻抗匹配及干扰屏蔽等方法，按附图2的测试方法，才能实现16位-20位高精度DAC的直接测试，但是一块专用测试板的制作费用在10万元以上，成本太高且不具备通用性。

因此，现阶段16位-20位高精度DAC测试面临的难题是：ATE无法提供能直接测试16位-20位DAC的高精度数字电压表或波形数字化仪；ATE全码测试16位-20位DAC的时间太长，效率太低；测试成本太高且不具备通用性。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种高精度数模转换器测试系统及测试方法，以解决现有的ATE全码测试16位-20位高精度DAC时，测试时间长，效率低，测试成本较高，且无法实现通用的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种高精度数模转换器测试系统，包括自动测试设备ATE、测试载板、线性参考DAC及仪表运算放大器；自动测试设备ATE包括数字信号发生器及波形数字化仪，自动测试设备ATE的测试通道与测试载板的输入连接，测试载板的输出与波形数字化仪连接；线性参考DAC、待测DAC及仪表运算放大器均安装在测试载板上；

线性参考DAC的输入端与数字信号发生器的第一输出端连接，待测DAC的输入端与数字信号发生器的第二输出端连接；线性参考DAC的输出端与仪表运算放大器的反相输入端连接，待测DAC的输出端与仪表运算放大器的同相输入端连接；仪表运算放大器的输出端与波形数字化仪连接。