CN112968701A - 一种adc积分非线性与微分非线性的动态测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，属于集成电路领域，包括信号接收端、数据计算端和可编程高精度电压源；其中，所述信号接收端通过高速信号接口连接有ADC实装系统；所述信号接收端通过低衰减电缆，以并行总线协议与所述数据计算端相连；所述数据计算端通过低衰减电缆，以测试机常用通信协议与所述可编程高精度电压源相连；所述可编程高精度电压源通过低衰减线缆与所述ADC实装系统相连。本发明可在现有试验条件下动态的测试ADC的微分非线性和积分非线性参数，可有效评估ADC器件的非线性性能，具有较大的工程意义。

Description

一种ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统。
背景技术
ADC(analog to digital converter，模数转换器)是一种将模拟信号转换成数字信号的器件，在信息传递中起着至关重要的作用。现代电子产品中大多都有模数转换器的身影，涉及各个领域。模数转换器的更新换代与产品更迭息息相关，模数转换器的性能指标越高，产品的功能就越丰富，性能也越好。
ADC设计难度大，对应的测试难度也大，需要测试的指标参数繁多，但ADC的非线性参数(INL，积分非线性；DNL，微分非线性)是这其中最关键的参数指标之一。随着技术的革新，各种高精度ADC不断出现，非线性参数的测试也变得越来越困难，业界迫切需要一种简单、准确且成本较低的测试系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，以解决目前ADC非线性参数测试困难且成本较高的的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，包括信号接收端、数据计算端和可编程高精度电压源；其中，
所述信号接收端通过高速信号接口连接有ADC实装系统；所述信号接收端通过低衰减电缆，以并行总线协议与所述数据计算端相连；所述数据计算端通过低衰减电缆，以测试机常用通信协议与所述可编程高精度电压源相连；所述可编程高精度电压源通过低衰减线缆与所述ADC实装系统相连。
可选的，所述低衰减电缆包括高频低损耗SMA电缆和低损耗通讯电缆；
所述高频低损耗SMA电缆用于可编程高精度电压源与ADC实装系统的连接；
所述低损耗通讯电缆用于所述信号接收端与所述数据计算端相连，以及所述数据计算端与所述可编程高精度电压源相连。
可选的，所述ADC实装系统包括外部设备和ADC实装板；
所述外部设备包括外部电源和低噪声信号源；
所述ADC实装板包括待测ADC器件及其插座，为待测ADC器件提供寄存器配置、时钟及供电的配置电路。
可选的，所述配置电路包括LDO、时钟驱动电路、FPGA和晶振；所述外部电源提供外部供电给所述配置电路，并由所述LDO转为低压供电提供给所述待测ADC器件；所述低相噪信号源提供时钟给所述配置电路中的时钟驱动电路，并由时钟驱动电路给所述待测ADC器件提供时钟信号；所述FPGA预先配置好所需数据，上电即能工作，并发出包括控制信号在内的ADC配置信号；
可选的，所述并行总线协议按照三总线标准，数据总线位数不小于待测ADC器件输出的数据位数。
可选的，所述可编程高精度电压源本身的线性度不小于待测ADC器件的线性度。
可选的，所述测试机常用通信协议包括LAN协议、PCI协议、GPIB协议以及RS232串行通信协议。
在本发明基于目前的试验条件提出了一种ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，可在现有试验条件下动态的测试ADC的微分非线性和积分非线性参数，可有效评估ADC器件的非线性性能，具有较大的工程意义。
附图说明
图1是本发明提供的ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统结构示意图；
图2是本发明提供的ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统的工作流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，其结构如图1所示，包括信号接收端、数据计算端和可编程高精度电压源；其中，所述信号接收端通过高速信号接口连接到ADC实装系统；所述信号接收端通过低衰减电缆，以并行总线协议与所述数据计算端相连；所述数据计算端通过低衰减电缆，以测试机常用通信协议与所述可编程高精度电压源相连；所述可编程高精度电压源通过低衰减线缆与所述ADC实装系统相连。所述测试机常用通信协议包括LAN协议、PCI协议、GPIB协议以及RS232串行通信协议。
所述低衰减电缆包括高频低损耗SMA电缆和低损耗通讯电缆；所述高频低损耗SMA电缆用于可编程高精度电压源与ADC实装系统的连接；所述低损耗通讯电缆用于所述信号接收端与所述数据计算端相连，以及所述数据计算端与所述可编程高精度电压源相连。高频低损耗SMA电缆可以有效减少环境中的各种噪声尤其是高频噪声，极大减小传输损耗，保证可编程高精度电压源与ADC实装系统之间连接的电平质量；低损耗通讯电缆同样具有滤除线路中噪声的作用，保证不同通讯中协议传输的完整性。
所述ADC实装系统包括外部设备和ADC实装板；所述ADC实装板包括待测ADC器件及其插座，为待测ADC器件提供寄存器配置、时钟及供电的配置电路。所述外部设备包括外部电源和低噪声信号源。
所述配置电路包括LDO、时钟驱动电路、FPGA和晶振；所述外部电源提供外部供电给所述配置电路，并由所述LDO转为低压供电提供给所述待测ADC器件；所述低相噪信号源提供时钟给所述配置电路中的时钟驱动电路，并由时钟驱动电路给所述待测ADC器件提供时钟信号；所述FPGA预先配置好所需数据，上电即能工作，并发出包括控制信号在内的ADC配置信号。
所述并行总线协议按照三总线标准，数据总线位数不小于待测ADC器件输出的数据位数。所述可编程高精度电压源本身的线性度不小于待测ADC器件的线性度。
根据图1所示的ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统结构示意图，本实施例一以8位ADC的测试过程为例，信号接收端采用FPGA实现，数据计算端采用DSP来实现，FPGA与ADC实装板通过高速信号接口相连，并通过低损耗通讯电缆以并行总线协议与DSP相连，DSP通过低损耗通讯电缆以RS232通讯协议与可编程高精度电压源相连，所述可编程高精度电压源通过高频低损耗SMA电缆与ADC实装板相连。
测试流程如图2所示，具体如下：
①外部电源、低噪声信号源以及高精度可编程电压源上电；
②FPGA信号接收端，DSP数据计算端，ADC实装板开始工作；
③系统启动后，根据待测ADC器件精度位数N，DSP通过RS232通讯协议发送以电压VREF/N为单位的阶梯码给可编程高精度电压源，使其产生对应的阶梯电压，输送给待测ADC实装板；
④ADC实装板也会产生2N(N＝8)位数字阶梯码，FPGA采集到后，通过并行总线再传递给DSP；
⑤DSP内置算法计算出DNL和INL。
DNL＝(VX-VX-1)/VLSB-1，X∈(0,2N-1)，VX是数字输入端码值为x时对应的模拟输出电压，VX-1是数字输入端码值为x-1时对应的模拟输出电压，VLSB是数字输入端码值为1时对应的模拟输出电压，X是数字输入端码值，N＝ADC分辨率，这里N＝8，DSP发送阶梯数字码给可编程高精度电压源，电压源相应的输出电压阶梯给待测ADC器件，ADC再输出数字码给FPGA，最终返回到DSP中参与运算，DSP将发送的数字码与返回的数字码依照DNL计算公式进行运算，计算127次得出DNL值。
INL＝|(VX-VZERO)/VLSB-X|，X∈(0,2N-1)，VX是数字输入端码值为x时对应的模拟输出电压，VZERO是数字输入端码值为0时对应的模拟输出电压，VLSB是数字输入端码值为1时对应的模拟输出电压，X是数字输入端码值，N＝ADC分辨率，这里N＝8，依照DNL相同的计算流程，DSP将发送的数字码与返回的数字码依照INL计算公式进行运算，计算127次得出INL值。
通过本发明提供的ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统可在现有试验条件下动态观测ADC的非线性性能，可有效评估ADC器件的非线性性能。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，其特征在于，包括信号接收端、数据计算端和可编程高精度电压源；其中，
所述信号接收端通过高速信号接口连接有ADC实装系统；所述信号接收端通过低衰减电缆，以并行总线协议与所述数据计算端相连；所述数据计算端通过低衰减电缆，以测试机常用通信协议与所述可编程高精度电压源相连；所述可编程高精度电压源通过低衰减线缆与所述ADC实装系统相连。
2.如权利要求1所述的ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，其特征在于，所述低衰减电缆包括高频低损耗SMA电缆和低损耗通讯电缆；
所述高频低损耗SMA电缆用于可编程高精度电压源与ADC实装系统的连接；
所述低损耗通讯电缆用于所述信号接收端与所述数据计算端相连，以及所述数据计算端与所述可编程高精度电压源相连。
3.如权利要求2所述的ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，其特征在于，所述ADC实装系统包括外部设备和ADC实装板；
所述外部设备包括外部电源和低噪声信号源；
所述ADC实装板包括待测ADC器件及其插座，为待测ADC器件提供寄存器配置、时钟及供电的配置电路。
4.如权利要求3所述的ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，其特征在于，所述配置电路包括LDO、时钟驱动电路、FPGA和晶振；所述外部电源提供外部供电给所述配置电路，并由所述LDO转为低压供电提供给所述待测ADC器件；所述低相噪信号源提供时钟给所述配置电路中的时钟驱动电路，并由时钟驱动电路给所述待测ADC器件提供时钟信号；所述FPGA预先配置好所需数据，上电即能工作，并发出包括控制信号在内的ADC配置信号。
5.如权利要求3所述的ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，其特征在于，所述并行总线协议按照三总线标准，数据总线位数不小于待测ADC器件输出的数据位数。
6.如权利要求3所述的ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，其特征在于，所述可编程高精度电压源本身的线性度不小于待测ADC器件的线性度。
7.如权利要求1所述的ADC积分非线性与微分非线性的动态测试系统，其特征在于，所述测试机常用通信协议包括LAN协议、PCI协议、GPIB协议以及RS232串行通信协议。
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