CN102420610A - 测试数模及模数转换器的方法 - Google Patents

Abstract

一种测试数模或模数转换器的方法，包括分别与数字信号的较显著位及较不显著位对应的粗及细电压分配器。施加与随同粗电阻器元件的每一选择的细电阻器元件的第一选择对应的参考输入信号，测量转换器的对应输出信号，以及计算用于细及粗电阻器元件的这些选择的微分非线性值和积分非线性值。对于随同细电阻器元件的每一选择的粗电阻器元件的第一选择连续地进行相似的测量和计算。然后对于粗电阻器元件与细电阻器元件的其它组合使用所算出的微分非线性值和所算出的积分非线性值来计算微分非线性值和积分非线性值。

Description

测试数模及模数转换器的方法

技术领域

本发明针对测试数模及模数转换器的方法并且针对适合于测试转换器的包括数模转换器或模数转换器的集成电路。

背景技术

数模转换器(“DAC”)将数字输入信号转换成模拟输出信号。模数转换器(“ADC”)将模拟输入信号转换成数字输出信号。一种用于DAC和ADC的技术(称为电阻梯(resistor ladder))使用参考电压横跨其间施加的一组重复的电阻器元件以形成电压分配器(voltage divider)或电流分配器(current divider)。分配器的连续分接头产生连续的步进式变化的电压。在DAC中，分接头由作为数字输入信号的函数所控制的开关选择以产生DAC模拟输出信号。逐次逼近的寄存器ADC可以包括电阻梯DAC，其中数字信号被施加于该电阻梯DAC上并且被调整直到电阻梯DAC的模拟输出变成与待转换的模拟输入信号相等，施加于电阻梯DAC的数字信号然后变成ADC的输出。

DAC或ADC可以包括单组相同电阻的重复电阻器元件。但是，DAC或ADC可以包括两组重复电阻器元件，一组电阻器元件具有与另一组元件不同的电阻。由一组电阻器元件所限定的粗步(coarse step)大于由另一组电阻器元件所限定的细步(finestep)。细步组的分接头由数字输入信号的较不显著的位所选择以便插入在粗步组的分接头处的电压之间，该粗步组的分接头由数字输入信号较显著位所选择。DAC或ADC甚至可以包括多于两组的此类电阻各自不同的重复电阻器元件。这种DAC或ADC称为粗-细DAC或ADC。

此类电路的精确性和功能性需要在设计验证阶段、系统验证阶段并且还在包括DAC或ADC的集成电路(“IC”)的生产期间测试。此类混合信号电路的测试呈现了困难，并且特别是既昂贵又耗时。为了便于测试，含有DAC或ADC的IC可以包括使激励生成及测量能够在IC中执行的内置自测试(“BIST”)特征。BIST的主要目的是降低复杂度，并且由此降低测试成本以及减少对外部(模式编程的)测试设备的依赖。通过减少在测试器控制之下必须驱动或检查的输入/输出(“I/O”)信号的数量，BIST特征减少了测试循环持续时间并且降低了测试/探针建立的复杂度。这两项导致了自动测试设备(“ATE”)服务的成本降低。

附图说明

本发明通过实例的方式说明并且并不限定于其在附图中示出的实施例，在附图中相似的参考指示相似的元素。附图中的元素出于简单及清晰起见而示出而并不一定按比例绘制。

图1是用于测试数模转换器或模数转换器的系统的示意性框图，该系统可以使用于根据本发明的一种实施例的测试方法中；

图2是数模转换器以及可以使用于根据本发明的另一实施例的数模转换器的测试方法中的测试设备的示意性框图；

图3是含有数模转换器的集成电路的，以及可以使用于根据本发明的又一实施例的数模转换器的测试方法中的测试设备的示意性框图；

图4是可以将本发明的一种实施例应用于其上的粗-细数模转换器的示意性框图；

图5是可以使用于可以将本发明的一种实施例应用于其上的数模转换器或模数转换器中的粗-细电阻梯电压分配器的电路图；以及

图6是测试根据本发明的实施例的数模转换器或模数转换器的方法的流程图。

发明内容

在一种实施例中，本发明提供了用于数字信号和模拟信号之间的转换的转换器的测试方法，其中数字信号和模拟信号中的一个是输入信号而其中另一个是输出信号。转换器包括具有一组重复的粗电阻器元件的粗电压分配器以及具有一组重复的细电阻器元件的细电压分配器，与所述重复的电阻器元件组中的各自位置连接的分接头，以及用于使分别对应于所述数字信号的较显著位及较不显著位的所述粗电阻器元件的选择与所述细电阻器元件的选择耦接的数字分接头选择器。测试方法包括连续地提供与随同所述粗电阻器元件的每一个所述选择的所述细电阻器元件的第一选择对应的参考输入信号，测量所述转换器的对应输出信号，以及使用所述参考输入信号及所述输出信号来给随同所述粗电阻器元件的每一个所述选择的所述细电阻器元件的所述第一选择提供所算出的微分非线性值及积分非线性值。方法还包括连续地提供与随同所述细电阻器元件的每一个所述选择的所述粗电阻器元件的第一选择对应的参考输入信号，测量所述转换器的对应输出信号，以及使用所述参考输入信号及所述模拟输出信号来给随同所述细电阻器元件的每一个所述选择的所述粗电阻器元件的所述第一选择提供所算出的微分非线性值及积分非线性值。方法还包括使用所述算出的微分非线性值以及所述算出的积分非线性值的组合来给所述粗电阻器元件与所述细电阻器元件的其它组合计算微分非线性值及积分非线性值。

本发明还提供包括用于数字信号与模拟信号之间的转换的转换器以及BIST(“内置自测试”)模块的集成电路，其中数字信号和模拟信号中的一个是输入信号而其中另一个是输出信号。转换器包括具有一组重复的粗电阻器元件的粗电压分配器以及含有一组重复的细电阻器元件的细电压分配器，与在所述重复的电阻器元件组中的各自位置连接的分接头，以及用于使分别与所述数字信号较显著位及较不显著位对应的所述粗电阻器元件的选择与所述细电阻器元件的选择耦接的数字分接头选择器。BIST模块包括用于连续地提供与随同所述粗电阻器元件的每一个所述选择的所述细电阻器元件的第一选择对应的参考输入信号的测试输入元件，用于测量所述转换器的对应输出信号的测试输出元件，以及使用所述参考输入信号及所述输出信号来给随同所述粗电阻器元件的每一个所述选择的所述细电阻器元件的所述第一选择的提供所算出的微分非线性值及积分非线性值的计算元件。测试输入元件连续地提供与随同所述细电阻器元件的每一个所述选择的所述粗电阻器元件的第一选择对应的参考输入信号，所述测试输出元件被布置为测量所述转换器的对应输出信号，以及所述计算元件被布置为使用所述参考输入信号及所述模拟输出信号来给随同所述细电阻器元件的每一个所述选择的所述粗电阻器元件的所述第一选择提供所算出的微分非线性值及积分非线性值。计算元件使用所述算出的微分非线性值及所述算出的积分非线性值的组合来计算所述粗电阻器元件与所述细电阻器元件的其它组合的微分非线性值及积分非线性值。

具体实施方式

图1示出用于测试DAC 102或ADC 104的系统100，该系统可以使用于根据本发明的一种实施例的测试方法中。系统100包括用于产生参考模拟电压的与低通滤波器108串联的参考DAC 106。在本实施例中，参考DAC 106是用于将由单位模式存储器110提供的数字单位值流转换成模拟脉冲流的Δ-∑调制器。滤波器108然后去除高频率噪音并且在其输出产生模拟斜坡(analog ramp)，即线性变化的电压。控制逻辑单元112控制模式存储器110以及，在测试DAC 102的情形中，控制生成参考数字输入信号或代码的模式计数器114，应用于参考DAC 106的单位值流从应用于被测DAC 102的参考数字输入多位代码导出。取决于被测器件是DAC还是ADC，由控制逻辑单元112所控制的开关116将滤波器108的输出施加于被测ADC 104或者，在测试DAC 102的情形中，施加于模拟比较器118的正输入，该模拟比较器118的负输入接收被测试的DAC 102的模拟输出。在测试DAC 102的情形中，变址计数器120对输入参考DAC 106的数字单位值流的时钟周期计数并且因此是提供表示滤波器108的模拟输出的数字等效信号的数字信号发生器。代码/变址存储器122通过由控制逻辑单元112所控制的多路选择器124获得并存储来自ADC 104的输出代码或者来自变址计数器120的数字等效信号。收集于代码/变址存储器122中的数据然后被分析以将指定参数与公差比较以作出通过/失败的决定。

在操作中，在测试DAC 102的已知方法中，模式计数器114生成了测试数字输入代码，而与低通滤波器108串联的参考DAC 106生成覆盖被测DAC 102的满刻度范围的线性斜坡。在测试DAC 102的情形中，模拟比较器将DAC 102的输出与滤波器108连续地比较。当滤波器108的输出超过了DAC 012的输出时，比较器118则产生上升边缘，控制逻辑112累加模式计数器并且通知代码/变址存储器记录表示上升边缘的时间的变址计数器的当前内容。数字处理器(没有示出)为被测DAC 102而从比较器118的状态变化次数计算出微分非线性值(“DNL”)和积分非线性值(“INL”)。

在操作中，在测试ADC 104的已知方法中，被测ADC 104的数字输出的变化被记录于代码/变址存储器122内。ADC 104的输入是覆盖被测ADC的满刻度范围的线性斜坡并且被测ADC 104的数字输出的连续变化表示一个(1)LSB。ADC 104的DNL和INL然后在数据处理器(没有示出)中使用步宽变化来计算。

具有低通滤波器108的参考DAC 106(在这种情形中是Δ-∑参考DAC)是固有线性的及精确的但是太慢了以致没有代替电阻梯DAC使用于某些应用中，因为它将电压测量转换为时间测量。由于相同的原因，现有技术测试过程可能是慢的，因为该过程涉及具有斜率恒定的线性斜坡的满刻度斜坡生成。

参考DAC 106和滤波器108、比较器118和逻辑单元112、计算器114和120、存储器110和122以及数据处理器可以已经包含于集成电路(“IC”)中，其中被测试的DAC 102或ADC 104也形成了集成电路的功能不同的一部分。但是，如果这不是这种情况，将参考DAC 106和滤波器108包含于IC中根据电流消耗及模具成本可能是被禁止的，因为Δ-∑调制器需要高精确度。在这种连接中，将12位DAC或ADC的测试作为实例，在现有方法中为参考DAC 106和滤波器108所需的精确度是13位并且满刻度坡度测试涉及4096个点的测量。

图2示出了被测DAC 200，以及可以用于根据本发明的实施例的测试DAC 200的方法中的测试设备202。测试装置202包括控制逻辑和数字测试信号输入单元204，例如图1的控制逻辑单元112、1位模式存储器110及模式计数器114。控制逻辑和数字测试信号输入单元204被连接以将数字输入信号提供给被测DAC 200，以及提供给参考DAC 206，例如图1的DAC 106和滤波器108。参考DAC 206和被测DAC 200的输出分别连接至模拟比较器208的正输入和负输入。在本发明的实施例的这个实例中，数字信号发生器210提供了表示比较器208的输出信号的数字等效信号。可以使用其它适合的实现方式。例如，参考DAC 206、模拟比较器208和数字信号发生器210可以由参考∑-ΔADC所取代。

数据处理器212使用来自数字信号发生器210的数字等效信号来计算DNL和INL值并且在输出214提供测试结果。控制逻辑和数字测试信号输入单元204、参考DAC 206、模拟比较器208、数字信号发生器210和数字处理器212都是测试设备202的部件。因此，测试设备202是相对复杂的且专用的，可能需要通过几个引脚来访问被测DAC 200，并且可能具有相对慢的操作。但是，这种配置可能适合于设计及系统验证，例如，在更详细的及具体的测试可能是所需要的而速度是较不重要的情形中。

图3示出了集成电路(“IC”)300，包括待测的数模转换器302以及更多的BIST特征，以及可以在根据本发明的另一实施例的测试数模转换器的方法中使用的测试设备304。IC 300的BIST特征包括控制逻辑和数字测试信号输入单元306，例如图1的控制逻辑单元112、1位模式存储器110及模式计数器114。控制逻辑和数字测试信号输入单元306被连接以将数字输入信号提供给被测的DAC302，以及提供给参考DAC 308，例如图1的DAC 106和滤波器108。参考DAC 308和被测DAC 302的输出分别连接到模拟比较器310的正输入和负输入。数字信号发生器312提供了表示比较器310的输出信号的数字等效信号。数据处理器314使用来自数字信号发生器312的数字等效信号来计算DNL和INL值并且将测试结果提供给测试设备304。此外，可以使用其它适合的实现方式。例如，参考DAC 308、模拟比较器310及数字信号发生器312可以由参考∑-ΔADC所取代。

控制逻辑和数字测试信号输入单元306、参考DAC 308、模拟比较器310、数字信号发生器312及数据处理器314都是IC 300的部件。因此，具有IC内的这些BIST特征，测试设备是较不复杂的及较不专用的，需要较少的引脚来访问被测的DAC 302，并且可能具有较快的操作。仍然希望根据电流消耗及模具成本来简化在IC内的参考DAC 308。该配置可能适合于生产测试，例如，在该配置中标准的且较不详细的测试可以是可接受的但是速度是更重要的以减少测试次数。

图4通过实例的方式示出了可以将本发明的一种实施例应用于其上的DAC 400。DAC 400包括用于接收待转换成模拟输出电压V_OUT的数字输入信号X的输入模块402，连接于地面与处于参考电压V_REF的干线(rail)406之间的粗-细电压分配器404，以及用于作为数字输入信号X的函数来控制电压分配器404的分接头使得产生模拟输出电压V_OUT的分接头选择器408。

粗-细电压分配器404可以采取任何适合的形式。在实现方式的一个实例中，电压分配器404包括粗电压分配器410及细电压分配器412。粗电压分配器410包括一组重复的粗电阻器元件，其中每个粗电阻器元件电阻相同并串联连接，跨接粗电阻器元件间的参考电压V_REF被施加。包含一组重复的细电组器元件的细电压分配器412，每个细电阻器元件电阻相同，其中每个细电阻器元件的电阻是粗电阻器元件的电阻的一个分数，并且该组细电阻器元件同样串联连接。重复的粗电阻器元件限定了粗电压步。分接头选择器408作为由数字输入信号X的较显著位(“MSB”)所限定的数字值的函数来设置开关(没有在图4中示出)以选择粗电压分配器410的电阻器元件来限定参考电压V_REF的对应分数。细电压分配器412串联连接于粗电压分配器410的电阻器元件之间。分接头选择器408作为由数字输入信号X的较不显著位(“LSB”)所限定的数字值的函数选择细电压分配器412的分接头(没有在图4中示出)来限定参考电压V_REG的对应分数。与由MSB限定的电压结合的由LSB限定的电压限定了应用于与细电压分配器412的被选分接头连接的输出终端414的模拟输出电压V_OUT。

图5示出了粗-细电压分配器404的实现方式的另一实例500，该实例500包括含有两个重复的细电阻器元件组502和504的细电压分配器。粗电压分配器506串联连接于两个细电压分配器组502和504之间。参考电压V_REF横跨这两个组502和504的被选电阻器元件施加。为了简单起见，图5示出了用于转换4位数字输入信号X的4位电压分配器500的情形，细电压分配器在组502和504中的每个组内具有4个电阻器元件并且对应于数字输入信号X的2个LSB以及粗电压分配器506具有与数字输入信号X的2个MSB对应的4个电阻器元件。在组502和504中的每个组内的每个细电阻器元件包括并联连接的4个电阻单元，其中所述电阻单元与粗电阻器元件的电阻相同。因此，在组502和504中的每个组内的每个细电阻器元件的电阻是粗电阻器元件的电阻的四分之一，对应于在4位的数据输入信号X中LSB相对MSB的权重差。应当意识到电压分配器500可以适应于具有更大位数的数据输入信号X。

细电压分配器包括用于将细电阻器元件组502中的各自分接头连接至处于参考电压V_REF的干线510的开关508，例如场效应晶体管。细电压分配器还包括用于将细电阻器元件组504中的各自分接头连接至地面的开关512，例如场效应晶体管。粗电压分配器506包括用于将所选分接头连接至输出终端414的开关514。分接头选择器408设置开关508和512以选择与由数字输入信号X的LSB(作为以二进制表示的两个数位示出)所限定的数字值对应的细电压分配器组504的多个电阻器元件以及与由数字输入信号X的LSB所限定的数字值的补值对应的细电压分配器组502的多个电阻器元件。所选择的组502和504的电阻器元件的总数总是恒定的，因而它们的数量比限定了参考电压V_REF的与由LSB所限定的数字值对应的分数。粗电压分配器506串联连接于细电压分配器的两个电阻器元件组502和504之间。分接头选择器408设置开关514以作为由数字输入信号X的MSB(作为以二进制表示的两个数位示出)所限定的数字值的函数选择粗电压分配器506的分接头以限定参考电压V_REF的对应分数。与由MSB限定的电压结合的由LSB限定的电压限定了施加于与粗电压分配器506的所选分接头连接的输出终端414的模拟输出电压V_OUT。

本发明的一种实施例(以实例方式给出)提供了测试诸如400的转换器的方法。方法可应用于在数字信号和模拟信号之间转换的粗-细转换器，其中数字信号和模拟信号中的一个是输入信号而其中另一个则是输出信号。粗-细转换器400包括含有一组重复的粗电阻器元件的粗电压分配器410、506以及含有一组重复的细电阻器元件的细电压分配器412、502、504，与在重复电阻器元件的组中的各自位置连接的分接头，以及用于使分别对应于数字信号的较显著位及较不显著位的粗电阻器元件的选择与细电阻器元件的选择耦接的数字分接头选择器408。

本发明的这种实施例的测试方法包括连续地提供与随同粗电阻器元件的每个选择的细电阻器元件的第一选择对应的参考输入信号，测量转换器的对应输出信号，以及使用参考输入信号和输出信号来给随同粗电阻器元件的每个选择的细电阻器元件的第一选择提供所算出的微分非线性(“DNL”)值及积分非线性(“INL”)值。测试方法还包括连续地提供与随同细电阻器元件的每个选择的粗电阻器元件的第一选择对应的参考输入信号，测量转换器的对应输出信号，以及使用参考输入信号和模拟输出信号来给随同细电阻器元件的每个选择的粗电阻器元件的第一选择提供所算出的DNL值和INL值。测试方法还包括为粗电阻器元件与第一电阻器元件的其它组合使用所算出的微分非线性值与所算出的积分非线性值的组合来计算DNL值和INL值。

在转换器包含于IC内的情形中，在本发明的这种实施例中，IC还可以包括BIST(“内置自检测”)模块。BIST模块可以包括用于提供参考输入信号的测试输入元件，用于测量转换器的对应输出信号的测试输出元件，以及用于使用参考输入信号和输出信号来提供与参考输入信号对应的所算出的DNL和INL值以及还为粗电阻器元件与细电阻器元件的其它组合使用所算出的DNL和INL值来计算DNL和INL值的计算元件。

在被测DAC的情形中，如同DAC 400，其中输入信号是数字信号X而输出信号是模拟信号V_OUT，本发明的这种实施例的测试方法包括提供参考数字输入信号X并且连续地测量与随同粗电阻器元件的每一个选择的细电阻器元件的第一选择对应的以及与随同细电阻器元件的每一个选择的粗电阻器元件的第一选择对应的模拟输出信号V_OUT

本发明的这种实施例的测试方法可以包括连续地提供与随同粗(细)电阻器元件的每个选择的细(或粗)电阻器元件的第二选择对应的参考输入信号，测量转换器的对应输出信号，以及使用参考输入信号以及与细(或粗)电阻器元件的第一和第二选择对应的输出信号来计算粗(细)电阻器元件与细(粗)电阻器元件的其它组合的积分非线性值的校正。

图6更详细地示出了本发明的这种实施例的测试方法600的实现方式。方法从602设置数字测试信号的起始值开始。在DAC的情形中，这可以由分接头选择器来完成，例如408设置粗和细分配器的分接头来限定数字输入信号X。在ADC的情形中，这可以通过选择与所期望的测试输出数字信号的状态的预期变化对应的模拟测试信号的变化范围来完成。在602指示由数字输入信号X的LSB限定为“I”的数字值以及由数字输入信号X的MSB限定为“J”的数字值，I被设置成起始值0以及J被设置成可以同样是0的适合值J。在604，测试输入信号被设置成与I和J的当前值对应。

在606，记录输出信号。在DAC的情形中，测量并记录的信号是模拟输出信号V_OUT。在ADC的情形中，测量并记录的信号可以是模拟输入测试信号(在该模拟输入测试信号下数字输出信号的相关位改变了值)或者诸如表示模拟输入测试信号的时间的值。在608，在J的设定值下计算并存储当前数字值I的值DNL(I_J)和INL(I_J)。

可以使用算法来进行在步骤608中用于被测DAC的计算，该算法可以由以下方程式表示：

$\mathrm{DNL}\left(I_J\right)=\frac{V_{\mathrm{OUT}}\left(I_J\right)-V_{\mathrm{OUT}}(I_J-1)}{V_{\mathrm{LSB}}}-1$

$\mathrm{INL}\left(I_J\right)=\frac{V_{\mathrm{OUT}}\left(I_J\right)-V_{\mathrm{OUT}\_\mathrm{IDEAL}}\left(I_J\right)}{V_{\mathrm{LSB}}}$

其中V_OUT(I_J)是用于I的当前值及J的设定值的测量的输出电压。V_{OUT_IDEAL}(I_J)是用于I的当前值和J的设定值的理论输出电压，如果电压分配器的电阻是理想的，并且V_LSB是与1个LSB对应的V_OUT的变化。用于被测ADC的对应计算的适合算法是可利用的。

在610，作出I是否等于最大值M(即在数字信号中的LSB可能的最大值)的判定。如果不是，则I的值在612被累加到下一值并且过程从604开始重复。

如果I在610等于最大值M，则过程前进至614。在614，J被设置成起始值0并且I被设置成可以同样是0的适合值I。在616，测试输入信号被设置成与I和J的当前值对应。

在618，记录输出信号。在DAC的情形中，测量并所记录的信号是模拟输出信号V_OUT。在ADC的情形中，测量并记录的信号可以是模拟输入测试信号(在该模拟输入测试信号下数字输出信号的相关位改变了值)或者诸如表示模拟输入测试信号的时间的值。在620，计算并存储用于当前数字值I和J的值DNL(J_I)和INL(J_I)。

在步骤620用于被测DAC的计算可以使用由下列方程式表示的算法来进行：

$\mathrm{DNL}\left(J_I\right)=\frac{V_{\mathrm{OUT}}\left(J\right)-V_{\mathrm{OUT}}(J-1)}{V_{\mathrm{LSB}}}-1$

$\mathrm{INL}\left(J\right)=\frac{V_{\mathrm{OUT}}\left(J\right)-V_{\mathrm{OUT}\_\mathrm{IDEAL}}\left(J\right)}{V_{\mathrm{LSB}}}$

其中V_OUT(J_I)是用于J的当前值和I的设定值的测量的输出电压以及如果电压分配器的电阻与设计值一致则V_{OUT_IDEAL}(J_I)是用于J的当前值和I的设定值的理论输出电压。

用于被测DAC的DNL值可以在步骤620对于LSB和MSB值的这些相同组合使用下列方程式来计算：

$\mathrm{DNl}(\mathrm{ALL}\_I)=\underset{I=1}{\overset{I=M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{DNL}\left(I_J\right)$

若I≥1，DNL(I，J)＝DNL(I_J)+Error(I)

若I＝0， $\mathrm{DNL}(I,J)=\mathrm{DNL}\left(J_I\right)\·\frac{V_{\mathrm{MSB}}}{V_{\mathrm{LSB}}}-\mathrm{DNL}(\mathrm{ALL}\_I)$

其中Error(I)是由于电阻器电阻的累积误差，对在电压分配器404中流过的电流的误差的校正，以及V_MSB是与1个MSB对应的V_OUT的变化。在第一近似中可以忽略校正Error(I)。

如果希望考虑电压分配器内的电流的校正Error(I)，则步骤604到608对于J的不同设定值而重复。为了简化分析，假定第二设定值是J+1，所测量的输出电压通过下列方程式与实际电流I_DAC(I)以及涉及MSB值J和J+1之间的电阻器元件的电阻R_J相关联：

V_OUT(J_I+1)-V_OUT(J_I)＝I_DAC(I)·R(J)

然后能够从以上方程式中计算出I_DAC(I)。误差校正然后能够在步骤608二次近似的迭代中忽略电流误差乘以电阻误差的二阶项而使用下列方程式来计算：

Error(I)≈(I_DAC(I)-I_{DAC_IDEAL})·R_{J_IDEAL}

INL值可以在一次近似的LSB和MSB值的这些相同组合的步骤620中忽略校正Error(I)而使用下列方程式来给被测DAC计算：

$\mathrm{INL}\left(J_I\right)=\mathrm{INL}(J_I-1)+[\mathrm{INL}\left(J_I\right)-\mathrm{INL}(J_I-1)+\frac{V_{\mathrm{MSB}}}{V_{\mathrm{LSB}}}]$

如果希望对INL计算考虑电流校正Error(I)，则计算可以使用下列方程式执行：

$\mathrm{INL}\left(J_I\right)=\mathrm{INL}(J_I-1)+[\mathrm{INL}\left(J_I\right)-\mathrm{INL}(J_I-1)+\frac{V_{\mathrm{MSB}}}{V_{\mathrm{LSB}}}]\·\frac{I_{\mathrm{DAC}\left(I\right)}}{I_{\mathrm{DAC}\_\mathrm{IDEAL}}}$

再一次，用于被测ADC的对应计算的适合算法是可利用的。

在622，进行J是否等于最大值N(即在数字信号中MSB可能的最大值)的判定。如果不是，则J值在624累加到下一值并且过程从616开始重复。如果在622J等于最大值N，则在626计算并存储其它数字值I和J的值DNL(I，J)和INL(I，J)，对应于与其输出值实际上在步骤606和618中被测量的那些不同的粗电阻器元件与细电阻器元件的其它组合。用于其它数字值I和J的值和INL(I，J)使用已经获得的值DNL(I_J)、INL(I_J)、DNL(J_I)和INL(J_I)来计算并且不需要直接测量每个值。

值DNL(I，J)可以在步骤626对于LSB和MSB值I和J的这些其它组合使用下列方程式来计算：

$\mathrm{DNl}(\mathrm{ALL}\_I)=\underset{I=1}{\overset{I=M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{DNL}\left(I_J\right)$

若I≥1，DNL(I，J)＝DNL(I_J)+Error(I)

若I＝0， $\mathrm{DNL}(I,J)=\mathrm{DNL}\left(J_I\right)\·\frac{V_{\mathrm{MSB}}}{V_{\mathrm{LSB}}}-\mathrm{DNL}(\mathrm{ALL}\_I)$

值INL(I，J)可以在第一近似的LSB和MSB值I和J的这些其它组合的步骤626中忽略校正Error(I)使用下列方程式来计算：

$\mathrm{INL}(I,J)=\mathrm{INL}(I,J-1)+[\mathrm{INL}\left(J_I\right)-\mathrm{INL}(J_I-1)+\frac{V_{\mathrm{MSB}}}{V_{\mathrm{LSB}}}]$

如果希望考虑用于INL计算的电流校正Error(I)，则计算可以使用下列方程式来执行：

$\mathrm{INL}(I,J)=\mathrm{INL}(I,J-1)+[\mathrm{INL}\left(J_I\right)-\mathrm{INL}(J_I-1)+\frac{V_{\mathrm{MSB}}}{V_{\mathrm{LSB}}}]\·\frac{I_{\mathrm{DAC}\left(I\right)}}{I_{\mathrm{DAC}\_\mathrm{IDEAL}}}$

应当理解，代替在步骤602到612中在保持用于MSB的J的值恒定的同时首先选择用于LSB的I的不同值，在步骤614到624中在保持用于LSB的I的值恒定的同时于选择用于MSB的J的不同值之前，次序可以在LSB和MSB之间反转，步骤614到624在步骤602到612之前执行。

除了DNL和INL之外还可以计算其它缺陷参数，例如增益误差、满刻度误差及零偏移误差。可以检测到诸如在电阻梯、开关和缓冲器以及逻辑控制电路中的断路或短路故障的其它故障，因为所有电阻器和开关都已经包括于测试中。

本发明的这种实施例使LSB和MSB的所有可能组合都能够被检测。与测试相比，测试测量的数量通过直接测量LSB和MSB的所有可能组合可以大大地得以降低。对于具有M个LSB和N个MSB的转换器，测量的数量等于2^M+2^N，其它结合被计算。通过比较，在LSB和MSB的所有结合都被测量的测试方法中，测量的数量等于2^M+N。在具有3个LSB和9个MSB的12位DAC的实例中，其中M＝3及N＝9，测量的数量是2³+2⁹＝520，而不是2³⁺⁹＝2¹²＝4096。由于计算能够比测量快很多，因而本发明的这种实施例能够提供测试时间的大幅度减少。测试时间的减少还由于被测转换器的稳定时间(settling time)的减少而提高，因为只有LSB或MSB之一在每次测量被改变。此外，可以简化BIST特征的测试元件和测试设备。在BIST模块中可以是Δ-∑调制器的参考DAC对于本发明的这种实施例只需要具有N+1位的精度(在3+9＝12位转换器的情形中为10位)，而在其中LSB和MSB的所有组合都被测量的测试方法中，参考DAC将需要具有M+N+1(在3+9＝12位转换器的情形中，＝13位)。

在以上说明中，本发明已经参考本发明的实施例的具体实例来描述。但是，应当显而易见的是在没有脱离本发明如同所附权利要求书所阐述的较广泛的精神和范围的情况下各种修改和变更都可以在其中进行。

如同在此所讨论的连接可以是适合于传输来自节点、单元或器件的信号或者将信号传输到各自的节点、单元或器件的任何类型的连接，例如经由中间器件。因此，除非另有暗示或说明，连接可以是例如直接连接或间接连接。连接可以参考作为单个连接、多个连接、单向连接或双向连接来示出或描述。但是，不同的实施例可以改变连接的实现方式。例如，可以使用分离的单向连接而不是双向连接并且反之亦然。同样，可以用单个连接来代替串行地传输多种信号的多个连接或者以时间多路复用的方式的多个连接。同样地，可以将传输多种信号的单个连接分离出来成为各自携带这些信号的子集的不同连接。因此，存在用于传输信号的许多选项。

本领域技术人员应当意识到在逻辑块之间的界限只是说明性的并且可选的实施例可以合并逻辑块或电路元件或者将功能性的交替分解强加于各种逻辑块或电路元件之上。因而，应当理解，在此所描述的体系结构只是示例性的，并且能够实现实际上获得相同功能性的许多其它体系结构。

获得相同功能性的零件的任何布局是有效地“关联的”使得获得所期望的功能性。因此，在此结合以获得特别的功能性的任何两个零件能够被看作彼此“关联的”从而获得所期望的功能性，不考虑体系结构或中间零件。同样地，也能够将这样关联的任何两个零件看作是彼此“可操作地连接”，或者“可操作地耦接”，以获取所期望的功能性。

而且，本领域技术人员应当意识到以上所描述的操作之间的边界仅仅是说明性的。可以将多操作结合至单个操作之内，单个操作可以分布于另加的操作内以及可以执行至少部分地在时间上重叠的操作。而且，可选的实施例可以包括特别操作的多个实例，以及操作的次序在各种其它实施例中可以改变。

同样例如，在一种实施例中，可以将所示出的实例实现为位于单个集成电路上的电路或者在相同器件之内的电路。作为选择，可以将实例实现为以适合的方式彼此互连的任何数量的分离的集成电路或者分离的器件。此外，实例，或其部分，可以实现为物理电路的软件或微代码表示或者可转换成物理电路的逻辑表示，例如任何适合类型的硬件描述语言。

同样，本发明并不限定于在不可编程的硬件中实现的物理器件或单元而是还能够应用于能够根据适合的程序代码来操作以执行所期望的器件功能的可编程器件或单元。

但是，其它修改、变化及替代同样是可能的。因此，说明书和附图应当被看作是说明性的而非限制性的。

在权利要求中，布置于括号之间的任何参考标志都不应当被看作是保护范围的限定。词语“包括”并不排除存在权利要求中所列出的那些元件或步骤之外的其它元件或步骤。而且，词语“一(a)”或“一个(an)”，如同在此所使用的，被限定为一个或多于一个。同样，诸如“至少一个”或者“一个或更多个”的介绍性短语的使用在权利要求中不应当被看作是隐含着由不定冠词“一(a)”或“一个(an)”引入的另外的权利要求元件将含有该引入的权利要求元件的任何特别的权利要求限定于只含有一个该元件的发明，即使在相同的权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一(a)”或“一个(an)”的不定冠词的时候。这对定冠词的使用同样有效。除非另有说明，诸如“第一”和“第二”的词语被用来任意地区分该词语所描述的元件。因而，这些词语不一定意欲指示该元件的时间优先级或者其它优先级。某些测量被记载于彼此不同的权利要求中的基本事实并没有指出这些测量的组合不能够被用来改进。

Claims (11)

1.一种测试转换器的方法，所述转换器用于在数字信号和模拟信号之间转换，所述数字信号和所述模拟信号中的一个是输入信号而其中另一个则是输出信号，所述转换器包括含有重复的粗电阻器元件的组的粗电压分配器以及含有重复的细电阻器元件的组的细电压分配器，与所述重复的电阻器元件的组中相应位置连接的分接头，以及用于使分别对应于所述数字信号的较显著位和较不显著位的所述粗电阻器元件的选择与所述细电阻器元件的选择耦接的数字分接头选择器，所述测试方法包括：

连续地提供与随同所述粗电阻器元件的每一个所述选择的所述细电阻器元件的第一选择对应的参考输入信号，测量所述转换器的对应输出信号，以及使用所述参考输入信号及所述输出信号来为随同所述粗电阻器元件的每一个所述选择的所述细电阻器元件的所述第一选择提供计算的微分非线性值及积分非线性值；

连续地提供与随同所述细电阻器元件的每一个所述选择的所述粗电阻器元件的第一选择对应的参考输入信号，测量所述转换器的对应输出信号，以及使用所述参考输入信号及所述模拟输出信号来为随同所述细电阻器元件的每一个所述选择的所述粗电阻器元件的所述第一选择提供计算的微分非线性值及积分非线性值；以及

使用所述计算的微分非线性值及所述计算的积分非线性值的组合来为所述粗电阻器元件与所述细电阻器元件的其它组合计算微分非线性值及积分非线性值。

2.根据权利要求1的测试转换器的方法，还包括连续地提供与随同所述粗电阻器元件的每一个所述选择的所述细电阻器元件的第二选择对应的参考输入信号，测量所述转换器的对应输出信号，以及使用与所述细电阻器元件的所述第一和第二选择对应的所述参考输入信号及所述输出信号来为所述粗电阻器元件与所述细电阻器元件的所述其它组合计算积分非线性值的校正。

3.根据权利要求1的测试转换器的方法，还包括连续地提供与随同所述细电阻器元件的每一个所述选择的所述粗电阻器元件的第二选择对应的参考输入信号，测量所述转换器的对应输出信号，以及使用与所述粗电阻器元件的所述第一和第二选择对应的所述参考输入信号及所述输出信号来为所述粗电阻器元件与所述细电阻器元件的所述其它组合计算积分非线性值的校正。

4.根据权利要求1的测试转换器的方法，其中所述转换器包含于集成电路中，所述集成电路还包括用于计算所述值的数据处理器。

5.根据权利要求1的测试转换器的方法，还包括为所述粗电阻器元件与所述细电阻器元件的所述组合计算增益误差。

6.根据权利要求1的测试转换器的方法，还包括计算满刻度误差和零偏移误差。

7.一种集成电路，包括用于数字信号与模拟信号之间的转换的转换器及BIST(“内置自测试”)模块，其中所述数字信号和所述模拟信号中的一个是输入信号而其中另一个是输出信号，所述转换器包括含有重复的粗电阻器元件的组的粗电压分配器以及含有重复的细电阻器元件的组的细电压分配器，与在重复的电阻器元件的所述组中的相应位置连接的分接头，以及用于使分别与所述数字信号较显著位及较不显著位对应的所述粗电阻器元件的选择与所述细电阻器元件的选择耦接的数字分接头选择器，所述BIST模块包括：

用于连续地提供与随同所述粗电阻器元件的每一个所述选择的所述细电阻器元件的第一选择对应的参考输入信号的测试输入元件，用于测量所述转换器的对应输出信号的测试输出元件，以及使用所述参考输入信号及所述输出信号来为随同所述粗电阻器元件的每一个所述选择的所述细电阻器元件的所述第一选择提供计算的微分非线性值及积分非线性值的计算元件；

其中所述测试输入元件连续地提供与随同所述细电阻器元件的每一个所述选择的所述粗电阻器元件的第一选择对应的参考输入信号，所述测试输出元件被设置为测量所述转换器的对应输出信号，以及所述计算元件被设置为使用所述参考输入信号及所述模拟输出信号来为随同所述细电阻器元件的每一个所述选择的所述粗电阻器元件的所述第一选择提供计算的微分非线性值及积分非线性值；以及

其中所述计算元件使用所述计算的微分非线性值及所述计算的积分非线性值的组合来计算所述粗电阻器元件与所述细电阻器元件的其它组合的微分非线性值及积分非线性值。

8.根据权利要求7所述的集成电路，其中所述测试输入元件还连续地提供与随同所述粗电阻器元件的每一个所述选择的所述细电阻器元件的第二选择对应的参考输入信号，所述测试输出元件被设置为测量所述转换器的对应输出信号，以及所述计算元件被设置为使用与所述细电阻器元件的所述第一及第二选择对应的所述参考输入信号及所述输出信号来计算所述粗电阻器元件与所述细电阻器元件的所述其它组合的积分非线性值的校正。

9.根据权利要求7所述的集成电路，其中所述测试输入元件连续地提供与随同所述细电阻器元件的每一个所述选择的所述粗电阻器元件的第二选择对应的参考输入信号；所述测试输出元件被设置为测量所述转换器的对应输出信号，以及所述计算元件被设置为使用与所述粗电阻器元件的所述第一及第二选择对应的所述参考输入信号及所述输出信号来计算所述粗电阻器元件与所述细电阻器元件的所述其它组合的积分非线性值的校正。

10.根据权利要求7所述的集成电路，其中所述计算元件还为所述粗电阻器元件与所述细电阻器元件的组合计算增益误差，以及计算满刻度误差和零偏移误差。

11.根据权利要求7所述的集成电路，其中所述转换器是数模转换器，并且所述集成电路还包括用于提供模拟参考信号的参考数模转换器以及用于提供作为所述对应模拟输出信号和所述模拟参考信号之间的差值的函数的比较器信号的比较器，并且所述测试输出元件被设置为测量作为所述比较器信号的函数的所述转换器的所述对应模拟输出信号。

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