CN112311393A - 一种基于j750的高压高精度模数转换器的测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于模拟集成电路测试领域，具体涉及一种基于J750的高压高精度模数转换器的测试装置及方法。采用高压高精度DAC设置与测试板上，所述高压高精度DAC与位于测试板上的待测高压高精度模数转换器连接，所述J750的DISO_SOURCE作为DAC的数字源，J750的高精度测量单元DC_METER对DAC与待测高压高精度模数转换器的参考电压进行校准后，再控制DAC输出模拟信号，并由J750的DSIO_CAPTURE采集待测高压高精度模数转换器的转换数据。实现了高压高精度模数转换器的低成本、高效、高精度测试。

Description

一种基于J750的高压高精度模数转换器的测试装置及方法
技术领域
本发明属于模拟集成电路测试领域，具体涉及一种基于J750的高压高精度模数转换器的测试装置及方法。
背景技术
模数转换器(ADC)作为集成电路的一个重要组成部分，其性能随着半导体产业的迅猛发展也达到了新的高度。从当前来看，模数转换器(ADC)主要分为高速和高精度两个方向，高精度ADC是指分辨率≥16位，高速ADC是指转换速率≥10Msps，高压(输入范围≥10V)高精度ADC作为高精度ADC的一个子分支，虽然产品种类相对较少，但其量产测试却一直是急需解决的问题。
集成电路的量产测试往往都是依托于集成电路测试系统(ATE)来完成，对于高压高精度ADC也毫不例外。而常用的ATE如美国泰瑞达J750，其模拟信号源存在线性度不足(≤16位)、输出范围较小(≤±3V)的缺点，很难满足高压高精度ADC的测试。为了实现对高压高精度ADC的量产测试，目前常用的做法有两种，一种是用运算放大器将ATE自向模拟信号进行放大的测试方法，一种是在J750基础上外挂信号源设备的方法，两种方法各有利弊。
运算放大器放大信号的方法：该方法结构简单，成本较低，只需选购一款合适的高压、高性能的运算放大器，并与被测高压高精度ADC设计在一起进行测试，测试效率高，无需引入外部设备。缺点是会引入非线性误差，恶化ATE模拟信号的性能，导致测试结果的不准确性。
J750外挂信号源的方法：J750通过总线如GPIB、USB、LAN等与外部信号源通讯并控制，待信号源输出稳定后再控制ADC对信号进行采集和转换。该方法结构复杂，成本高，而且反复地与外设通讯也增加了测试时间，提升了测试成本。
本发明是在现有ATE(J750)基础上，通过使用外围元器件实现待测ADC全参数的测试，解决传统测试机(ATE)加入运算放大器测试结果不准确的缺点；以及外挂设备结构复杂、成本高、效率低的缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于实现模数转换器低成本、高效率的测试。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于J750的高压高精度模数转换器的测试装置，其特征在于包括，测试板、J750和高压高精度DAC，所述高压高精度DAC位于测试板上，所述高压高精度DAC与位于测试板上的待测高压高精度模数转换器连接，所述J750的DISO_SOURCE作为DAC的数字源，J750的高精度测量单元DC_METER对DAC与待测高压高精度模数转换器的参考电压进行校准后，再控制DAC输出模拟信号，并由J750的DSIO_CAPTURE采集待测高压高精度模数转换器的转换数据。
进一步的，所述高压高精度DAC的线性度高于待测高压高精度模数转换器两位以上。
进一步的，在所述测试板上采用高精度参考芯片和超低噪运算放大器使得高压高精度DAC的正负参考信号稍大于待测高压高精度模数转换器的输入范围，利用J750控制高压高精度DAC输出RAMP波，得到的RAMP波幅值略超待测高压高精度模数转换器的输入范围，采用J750采集待测高压高精度模数转换器的转换数据，利用码密度方法得到待测高压高精度模数转换器全码段的非线性误差。
进一步的，采用超高匹配电阻网络对高压高精度DAC的参考电压进行分压，通过J750的DC_METER测量高压高精度DAC和待测ADC的电压值，实现待测ADC失调误差与满量程误差的校准。
进一步的，采用J750发送中间码值，待测ADC进行数据采集，对采得的所有中间码值求平均，得到失调误差；采用J750向高压高精度DAC分别发送略超正满量程和负满量程的RAMP波，通过J750的DC_METER采集待测ADC的转换数据，计算得到正、负满量程误差：
Figure BDA0002323289250000021
Figure BDA0002323289250000022
其中：errorNE_FULL_SACLE为负满量程误差，
errorPO_FULL_SACLE为正满量程误差，
Zeroerror为零电平误差；DAREFN为高精度DAC的负参考电压；
DAREFP为高精度DAC的正参考电压；
ADREF为待测ADC的参考电压；
POINTR最小码值的个数；
POINTD最大码值的个数；
LSB为最小码；
MSB为最大码。
有益效果：
1.J750对信号源DAC以及待测ADC的参考信号进行校准，并采集待测ADC的转换数据，整个过程仅由J750来完成的，避免了多设备测量时内部基准不致引入的误差；
2.利用高压高精度DAC实现待测ADC全参数性能的测试方法，避免了极其昂贵的仪器设备使用，大大降低了测试的成本；
3.利用高压高精度DAC实现待测ADC全参数性能的测试方法，可以实现高效率的测试，大大提高了供货生产的进度；
附图说明
图1是本发明基于J750的高压高精度ADC模数转换器测试架构图
图2是Ramp信号示意图；
图3是最小码、最大码转折点示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
实施例1，如图1所示，本发明提供一种基于J750的高压高精度模数转换器的测试装置，其特征在于包括，测试板、J750和高压高精度DAC，所述高压高精度DAC位于测试板上，所述高压高精度DAC与位于测试板上的待测高压高精度模数转换器连接，所述J750的DISO_SOURCE作为DAC的数字源，J750的高精度测量单元DC_METER对DAC与待测高压高精度模数转换器的参考电压进行校准后，再控制DAC输出模拟信号，并由J750的DSIO_CAPTURE采集待测高压高精度模数转换器的转换数据。
所述高压高精度DAC的线性度高于待测高压高精度模数转换器两位以上。
实施例2，进行高压高精度模数转换器非线性误差测试时，在所述测试板上采用高精度参考芯片和超低噪运算放大器使得高压高精度DAC的正负参考信号稍大于待测高压高精度模数转换器的输入范围，利用J750控制高压高精度DAC输出RAMP波，如图2所示，得到的RAMP波幅值略超待测高压高精度模数转换器的输入范围，采用J750采集待测高压高精度模数转换器的转换数据，利用码密度方法得到待测高压高精度模数转换器全码段的非线性误差。
实施例3，采用超高匹配电阻网络对高压高精度DAC的参考电压进行分压，通过J750的DC_METER测量高压高精度DAC和待测ADC的电压值，实现待测ADC失调误差。用J750发送中间码值，对待测ADC进行数据采集可以得到零电平误差；采用J750向高压高精度DAC分别发送略超正满量程和负满量程的RAMP波，通过J750的DC_METER采集待测ADC的转换数据，计算得到正、负满量程误差：
Figure BDA0002323289250000041
Figure BDA0002323289250000042
其中：errorNE_FULL_SACLE为负满量程误差，
errorPO_FULL_SACLE为正满量程误差，
Zeroerror为零电平误差；DAREFN为高精度DAC的负参考电压；
DAREFP为高精度DAC的正参考电压；
ADREF为待测ADC的参考电压；
POINTR最小码值的个数；
POINTD最大码值的个数；
LSB为最小码；
MSB为最大码。
以上仅为发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的思想原则内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于J750的高压高精度模数转换器的测试装置，其特征在于包括，测试板、J750和高压高精度DAC，所述高压高精度DAC位于测试板上，所述高压高精度DAC与位于测试板上的待测高压高精度模数转换器连接，所述J750的DISO_SOURCE作为DAC的数字源，J750的高精度测量单元DC_METER对DAC与待测高压高精度模数转换器的参考电压进行校准后，再控制DAC输出模拟信号，并由J750的DSIO_CAPTURE采集待测高压高精度模数转换器的转换数据。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述高压高精度DAC的线性度高于待测高压高精度模数转换器两位以上。
3.一种基于权利要求2所述装置的高压高精度模数转换器测试方法，其特征在于，在所述测试板上采用高精度参考芯片和超低噪运算放大器使得高压高精度DAC的正负参考信号稍大于待测高压高精度模数转换器的输入范围，利用J750控制高压高精度DAC输出RAMP波，得到的RAMP波幅值略超待测高压高精度模数转换器的输入范围，采用J750采集待测高压高精度模数转换器的转换数据，利用码密度方法得到待测高压高精度模数转换器全码段的非线性误差。
4.一种基于权利要求2所述装置的高压高精度模数转换器的测试方法，其特征在于，采用超高匹配电阻网络对高压高精度DAC的参考电压进行分压，通过J750的DC_METER测量高压高精度DAC和待测ADC的电压值，实现待测ADC失调误差与满量程误差的校准。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述的待测ADC满量程误差校准具体为，采用J750发送中间码值，待测ADC进行数据采集，对采得的所有中间码值求平均，得到失调误差；采用J750向高压高精度DAC分别发送略超正满量程和负满量程的RAMP波，通过J750的DC_METER采集待测ADC的转换数据，计算得到正、负满量程误差：
Figure FDA0002323289240000011
Figure FDA0002323289240000012
其中：errorNE_FULL_SACLE为负满量程误差；
errorPO_FULL_SACLE为正满量程误差；
Zeroerror为零电平误差；
DAREFN为高精度DAC的负参考电压；
DAREFP为高精度DAC的正参考电压；
ADREF为待测ADC的参考电压；
POINTR最小码值的个数；
POINTD最大码值的个数；
LSB为最小码；
MSB为最大码。
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