CN1901378A - 一种ad变换器的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AD变换器检测方法，对含有AD变换器的单板或系统输入检测信号，然后对AD变换器输出的数字信号进行运算，并设定运算结果的比较门限，将所述运算值与比较门限相比较，判断所述运算值是否超出比较门限。若超出比较门限，则AD变换器存在固定直流，认为AD变换器损坏；反之，则正常。若AD变换器带有数字下变频器，则将所述数字下变频器的数控震荡器配置为零。本发明能够准确迅速检测出AD变换器输出存在固定直流的缺陷，并将故障AD变换器进行筛选，大大提高产品的可靠性。

Description

一种AD变换器的检测方法

技术领域

本发明涉及电子器件的检测方法，特别涉及一种AD变换器的检测方法。

背景技术

AD变换器是一种在单板上大量使用的器件，AD变换器在封装出厂之后还需要经过运输、拆包装，然后上线、贴片、单板检测、单板包装、单板运输、单板安装、上电运行等许多环节，各个环节都有存在导致AD失效的可能。AD变换器最常见的失效模式是输出含有直流(即某些bit出现恒定的低电平或高电平)，无输出、输出全高电平是输出含有直流的极端情形，这种情况很容易通过单板生产过程中的通用功能测试所发现。然而AD变换器输出部分bit出现恒定电平导致的直流是一种更加难以发现的失效，功能测试能够发现这种失效的可能性非常小，但这种失效会直接导致AD输出存在固定误差，若不加检测，对整个单板、系统带来的隐患不言而喻。因此有必要在单板的生产过程或者是单板运行过程中对这种直流失效进行检测，如果在单板生产过程中发现就直接剔除有故障的AD芯片。

发明内容

为了检查出存在固定直流缺陷的AD变换器，本发明提供一种能够准确检测出AD变换器输出数字信号存在的固定直流分量的方法，在生产测试中能够将输出含有固定直流的AD变换器进行筛选剔除，大大提高产品的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种AD变换器的检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤A：对含有AD变换器的单板输入检测信号；

步骤B：对AD变换器输出的数字信号进行运算，并设定运算结果的比较门限；

步骤C：将所述运算值与比较门限相比较，判断所述运算值是否超出比较门限。

优选地，所述检测信号为底噪或使AD变换器输出的数字信号为满幅的直流或交流信号。

优选地，所述步骤B具体包括：对AD变换器输出的数字信号求取电压的平均值。

优选地，所述步骤B也可以具体包括：对AD变换器输出的数字信号求取功率的平均值。

对于含有单极性输入AD变换器的单板，输入的检测信号为底噪时，所述的比较门限设为一个单板误差范围内的基准值，当所述平均值大于所述比较门限时，则判断AD变换器存在固定直流分量。

对于含有单极性输入AD变换器的单板，输入的检测信号为使AD变换器输出的数字信号为满幅的直流信号时，所述的比较门限设为一个单板误差范围内的满幅输出值，当所述平均值小于所述比较门限时，则判断AD变换器存在固定直流分量。

对于含有双极性输入AD变换器的单板，输入的检测信号为底噪或使AD变换器输出的数字信号为满幅的直流信号时，所述的比较门限设为一个单板误差范围内的正负区间值，当所述平均值超出所述比较门限范围时，则判断AD变换器存在固定直流分量。

对于含有双极性输入AD变换器的单板，输入的检测信号为底噪，所述的比较门限为一个单板误差范围内的基准值，当所述平均功率值大于所述比较门限时，则判断AD变换器存在固定直流分量。

对于含有双极性输入AD变换器的单板，输入的检测信号为使AD变换器输出的数字信号为满幅的交流信号，所述的比较门限设为一个单板误差范围内的满幅输出值，当所述平均功率值小于所述比较门限时，则判断AD变换器存在固定直流分量。

优选地，若所述AD变换器带有数字下变频器，则将所述数字下变频器的数控震荡器配置为零。

本发明的有益效果是：

通过上述对含有AD变换器的单板上AD输出的数字信号求平均值或平均功率值的技术方案，能够对由于AD变换器输出某些bit数据为固定电平而产生直流分量的故障进行检测，能够准确检测出AD变换器的直流输出缺陷，从而发现单板生产过程中批量AD变换器中存在故障的芯片，并将故障AD进行筛选，大大提高了产品的可靠性。

附图说明

图1是本发明所述检测方法的框图；

图2是本发明所述检测方法的一个实施例的流程图；

图3是本发明本发明所述检测方法的另一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本方法主要用于包含AD变换器单板的大规模生产中坏件的检测。

参见图1，输入的检测信号通过AD变换器后，在一定时间内，比如，输入一个AWGN(加性高斯白噪声)信号，用50兆的采样频率取100毫秒的时间段，取一段数据进行运算，所述运算可以输入到任何一个系统上进行。在本实施例中，该采样的数据段输出到含有AD变换器单板或系统的CPU上，经过运算后求得平均值，然后将平均值的大小与事先设置的比较门限作比较进行是否含有固定直流的判定。在本发明所述的实施例中，门限值的设定考虑了单板的误差范围，包括不同的底噪水平产生的误差。在本实施例中，底噪是指本底噪声，为热噪声、地线噪声、电源噪声等累加在一起的单板噪声。

其中，所述的运算后包括平均电压法和平均功率法。

所述平均电压法对AD变换器输出的数字信号的电压直接求取平均值，即取 $\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}X\left(n\right)}{N}$ 得到一个平均值，通过对平均后的电压直流信号与预先设置的比较门限进行比较就可以检测出故障。

所述平均功率法则是根据AD变换器输出的数字信号求取其功率的平均值。假设把整个数据分为M段，每一段数据的功率为 $P_m\left[X\left(n\right)\right]=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left|X_m\left(n\right)\right|}^2}{N},$ 那么通过 $P_{\mathrm{avg}}\left[X\left(n\right)\right]=10\×{\log }_{10}\frac{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_m\left[X\left(n\right)\right]}{M}$ 得到一段数据的平均功率，通过对平均后的功率与预先设置的比较门限进行比较就可以检测出故障。

比较门限的设置可以根据AD变换器所在单板或系统的底噪水平进行，根据不同的底噪水平，针对底噪输入和满幅输入分别设置不同的比较门限，例如，理想情况下的底噪为零，单板的底噪对应于AD的输出为16，那么底噪输入时的比较门限设置为一个比16略大的值，同理满幅输入时的比较门限设置为一个比满幅数字输出减去16略小的值。

针对AD变换器所在单板或系统不同的输入检测信号，对设定比较门限作以下分析：

A.若AD为单极型输入，那么根据单板的底噪水平针对底噪输入和满幅输入分别设置一个固定值即可，采用平均电压法判定直流输出缺陷。

B.若AD为双极型输入，那么根据单板的底噪水平针对底噪输入和满幅输入分别设置一个包含正负范围的值即可，采用平均电压法判定直流输出缺陷；对于双极性交流信号，针对底噪输入和满功率输入分别设置一个固定的值，采用平均功率法判定直流输出缺陷。

C.若是低通信号输入AD变换器，无论是单极型输入的AD还是双极型输入的AD，需要分别输入正负满幅的直流信号，采用平均功率法判定直流输出缺陷。

D.若是带通信号输入AD变换器，可以选择单音信号或者均值为零的加性高斯白噪声AWGN，针对底噪输入和满功率输入分别设置一个固定的值，采用平均功率法判定直流输出缺陷。

参见图2，本发明提供了采用平均电压法的一个实施例。

对于含有单极型输入AD变换器的单板，检测方法为：输入底噪，将AD变换器输出的数字信号输入到单板或系统的CPU上，并求取其电压平均值，这时判决的门限值为根据单板或系统的底噪水平设定的在零附近的固定值，例如，对应20mv的底噪输入，对应设定的比较门限为1，如果此时计算得出的电压平均值为2，则判断该AD变换器有高电平直流输出，不合格。

再对该单板输入使AD的数字输出产生满幅的直流信号，同样分别将AD变换器输出的数字信号输入到单板或系统的CPU上，并求取其电压平均值，这时判决的比较门限为根据单板或系统的底噪水平设定的在满幅值附近的固定值。以8位AD变换器输出为例，若输入的满幅刻度值为5V，其底噪水平为20mv，对应设定的比较门限应该为FE，此时计算得出的电压平均值为FC，则判断该AD变换器有低电平直流输出，不合格。

对于含有双极型输入AD变换器的单板，检测方法为：先输入底噪，其步骤与上述含有单极型输入AD变换器的单板的检测方法相同，不再重复叙述，不同之处在于，该比较门限为根据单板或系统的底噪水平设定的在零附近的正负数值区间，例如，对应20mv的底噪输入，对应设定的比较门限为±1，如果此时计算得出的电压平均值为2，则判断该AD变换器有高电平直流输出，不合格。

参见图3，本发明提供了采用平均功率法的一个实施例。

对于含有双极型输入AD变换器的单板，对于交流信号而言，满幅信号的检测和判断可以采用平均功率法。检测方法为：输入底噪，将AD变换器输出的数字信号输入到单板或系统的CPU上，并求取其功率的平均值，这时判决的比较门限为根据单板或系统的底噪水平设定的在零附近的固定值，例如对应底噪输入所设定的比较门限为-90dbm，如果此时计算得出的平均功率值大于-90dbm，则判断该AD变换器有高电平直流输出，不合格。

再对该单板输入使AD的数字输出产生满幅的交流信号，采取与上述输入底噪同样的方法求取其功率的平均值，其判决门限值为接近满幅功率的固定值，比如，满刻度为±2.2V，输出满功率为5dbm的双极型交流信号，比较门限的应该设定一个比5dbm略小的数值，例如4dbm，如果此时计算得出的平均功率值为5.5dbm，大于4dbm，则判断该AD变换器有高电平直流输出，不合格。

参见图2，对所述AD变换器单板之后带有数字下变频器DDC，且AD变换器的输入为一中频带通信号，若不能直接获得AD变换器的输出数值而只能获得经过AD变换器和数字下变频器DDC之后的值，那么对DDC的数控振荡器(NCO)取相应频率使AD变换器输入的中频信号经过DDC直接变到基带信号后，再利用平均功率法进行整个AD变换器+数字下变频器DDC输出是否含有固定直流的判断。

对于低通信号输入AD变换器，分别按照单极性输入AD或双级输入AD的方法检测直流故障。

对于带通信号输入AD变换器，按照双极型输入AD的方法检测直流故障。

对于AD变换器单板之后带有数字下变频器DDC的数据采用数控震荡器取零频率后，采用上述方法检测。

在实际的应用中，对于单极型输入AD变换器，输入底噪和满幅直流分别判断AD输出bit是否存在固定高电平类型的直流故障和固定低电平类型的直流故障，采用平均电压法简单；对于双极型输入AD变换器，输入底噪判断AD输出bit的固定高电平类型的直流故障，采用平均电压法较为简单，输入均值为零的AWGN(加性高斯白噪声)满功率信号判断固定低电平类型的直流故障，采用平均功率法较为合适。

采用本发明的检测方法，利用单板原有CPU，只需增加少许代码即可实现故障AD变换器的检测，几乎不用增加任何硬件成本，因此本方法是一种低成本的解决方案，非常方便检测AD变换器的品质情况。

以上只是对本发明的优选实施方式进行了描述，本领域的技术人员在本发明技术的方案范围内，进行的通常变化和替换，都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1、一种AD变换器的检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤A：对含有AD变换器的单板输入检测信号；

步骤B：对AD变换器输出的数字信号进行运算，并设定运算结果的比较门限；

步骤C：将所述运算值与比较门限相比较，判断所述运算值是否超出比较门限。

2、根据权利要求1所述的AD变换器的检测方法，其特征在于，所述检测信号为底噪或使AD变换器输出的数字信号为满幅的直流或交流信号。

3、根据权利要求1所述的AD变换器的检测方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：对AD变换器输出的数字信号求取电压的平均值。

4、根据权利要求1所述的AD变换器的检测方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：对AD变换器输出的数字信号求取功率的平均值。

5、根据权利要求3所述的AD变换器的检测方法，其特征在于，对于含有单极性输入AD变换器的单板，输入的检测信号为底噪时，所述的比较门限设为一个单板误差范围内的基准值，当所述平均值大于所述比较门限时，则判断AD变换器存在固定直流分量。

6、根据权利要求3所述的AD变换器的检测方法，其特征在于，对于含有单极性输入AD变换器的单板，输入的检测信号为使AD变换器输出的数字信号为满幅的直流信号时，所述的比较门限设为一个单板误差范围内的满幅输出值，当所述平均值小于所述比较门限时，则判断AD变换器存在固定直流分量。

7、根据权利要求3所述的AD变换器的检测方法，其特征在于，对于含有双极性输入AD变换器的单板，输入的检测信号为底噪或使AD变换器输出的数字信号为满幅的直流信号时，所述的比较门限设为一个单板误差范围内的正负区间值，当所述平均值超出所述比较门限范围时，则判断AD变换器存在固定直流分量。

8、根据权利要求4所述的AD变换器的检测方法，其特征在于，对于含有双极性输入AD变换器的单板，输入的检测信号为底噪，所述的比较门限为一个单板误差范围内的基准值，当所述平均功率值大于所述比较门限时，则判断AD变换器存在固定直流分量。

9、根据权利要求4所述的AD变换器的检测方法，其特征在于，对于含有双极性输入AD变换器的单板，输入的检测信号为使AD变换器输出的数字信号为满幅的交流信号，所述的比较门限设为一个单板误差范围内的满幅输出值，当所述平均功率值小于所述比较门限时，则判断AD变换器存在固定直流分量。

10、根据权利要求1所述的AD变换器的检测方法，其特征在于，若所述AD变换器带有数字下变频器，则将所述数字下变频器的数控震荡器配置为零。

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