DD247332A1

DD247332A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE TESTING OF AD-TRANSDUCERS

Info

Publication number: DD247332A1
Application number: DD28759786A
Authority: DD
Inventors: Rainer Ludwig; Frank Winkler
Original assignee: Mittweida Ing Hochschule
Priority date: 1986-03-05
Filing date: 1986-03-05
Publication date: 1987-07-01

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Pruefung und den Test von Analog/Digitalwandlern sowohl beim Hersteller als auch beim Anwender. Die Erfindung gestattet die Erkennung und Berechnung von Abweichungen der Transferkennlinie von AD-Wandlern. Der dazu noetige geraetetechnische und rechentechnische Aufwand ist gegenueber anderen Verfahren minimiert. Die Pruefung der AD-Wandler erfolgt mit einer an den Eingang angelegten Praezisionsrampe. Die n-Ausgaenge des AD-Wandlers (n Anzahl der Bit des gewandelten Analogwertes) werden durch Frequenz-, Phasen- oder Zeitmessungen ausgewertet. Bei vorausgesetzter linearer Eingangsrampe ergeben sich durch die Ueberwachung der Kontinuitaet der Ausgangsbits Rueckschluesse auf die Abweichungen der Transferkennlinie. Fig. 1The invention relates to the testing and testing of analogue to digital converters by both the manufacturer and the user. The invention allows the detection and calculation of deviations of the transfer characteristic of AD converters. The necessary technical and computational effort is minimized compared to other methods. The testing of the A / D converters takes place with a precision ramp applied to the input. The n-outputs of the AD converter (n number of bits of the converted analog value) are evaluated by frequency, phase or time measurements. If a linear input ramp is assumed, monitoring of the continuity of the output bits results in conclusions about the deviations of the transfer characteristic. Fig. 1

Description

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Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur schnellen Prüfung und Messung von Analog-Digital-Wandlern bei Herstellern oder Anwendern mit der Möglichkeit der quantitativen oder qualitativen Ermittlung der Übertragungskennlinienabweichung.The invention relates to a circuit arrangement for rapid testing and measurement of analog-to-digital converters by manufacturers or users with the possibility of quantitative or qualitative determination of the transfer characteristic deviation.

Characteristic of the known technical solutions

Die Messung von AD-Wandlern erfolgt bisher nach statischen Methoden, Bewertung von Rauschspannungen oder Sinussignalen. Statische Methoden stellen ausgewählte stabilisierte Festspannungen als Eingangssignal zur Verfügung. Nach der Decodierung der vom AD-Wandler abgegebenen Digitalwerte erfolgt der Vergleich mit den bekannten Spannungswerten.The measurement of AD transducers has hitherto been based on static methods, evaluation of noise voltages or sinusoidal signals. Static methods provide selected stabilized fixed voltages as an input signal. After decoding the digital values output by the AD converter, the comparison is made with the known voltage values.

Der zur Decodierung benutzt DA-Wandler muß mindestens 2 Bit genauer als das Prüfobjekt sein.The DA converter used for decoding must be at least 2 bits more accurate than the test object.

(Schildwach., Abgleich und Prüfen von AD-Umsetzern rfe 27 [1978] H.7, S.425-427) Bekannt sind Schaltungsanordnungen zur Bestimmung der Schaltschwellen mit Schwingelementen, die sich dem Umschaltpunkt sukzessiv annähern. Daraus kann die Fehlererkennung und -berechnung durchgeführt werden.(Schildwach., Adjustment and testing of AD converters rfe 27 [1978] H.7, S.425-427) Circuitries are known for determining the switching thresholds with oscillating elements, which approach the switching point successively. From this, the error detection and calculation can be performed.

(Souders, Dynamic Test Method for High-Resolution A/D Converters in IEEE Trans, on Instr. and Meas. 31/1982 H. 1 S. 3-5) Als Testsignal wird in Lüdge, A. WP GO1 R/207699, ein Rauschsignal mit bekannter Verteilungsfunktion als Eingangsstimuli benutzt. Die Häufigkeitsverteilung der vom AD-Wandler gelieferten Folge von Meßwerten ermöglicht durch den Vergleich mit der Rauschverteilung auf Fehler der Transferkennlinie. Bekannt ist auch die Aussteuerung eines AD-Wandlers mit einer oberwellenfreien Sinusspannung. Aus der zurückgewandelten Funktion kann über den Verzerrungsgrad ein Maß für den Linearitätsfehler abgeleitet werden.(Souders, Dynamic Test Method for High-Resolution A / D Converters in IEEE Trans, on Instr. And Meas. 31/1982, H. 1 pp. 3-5). As a test signal, in Lüdge, A. WP GO1 R / 207699, a noise signal with known distribution function is used as input stimuli. The frequency distribution of the sequence of measured values supplied by the AD converter makes it possible to detect transfer characteristic errors by comparison with the noise distribution. Also known is the modulation of an AD converter with a harmonic-free sinusoidal voltage. From the reconverted function, a measure of the linearity error can be derived via the degree of distortion.

(Lüdge, W., Rechnergestützte Testung von AD-Wandlern msr 22 [1979] H. 9 S. 508-511) Ähnlich wird ein Hochfrequenztest von Rößlerin Elektronik 1975 H. 12 S. 59ff. vorgeschlagen. Mit dem von einem VCO gelieferten, in der Phase steuerbaren Sinussignal, läßt sich die zeitliche Lage des Umsetzbefehles variieren. Damit ergibt sich die Möglichkeit, das Eingangssignal relativ zu den Schaltschwellen zeitlich zu verschieben. Aus den sich ergebenden Änderungen des Ausgangscodes können Rückschlüsse auf die Fehler des AD-Wandlers gezogen werden.(Lüdge, W., Computer-Aided Testing of AD Converters msr 22 [1979] H. 9 S. 508-511) Similarly, a high-frequency test by Rößlerin Electronics 1975 H. 12 p. 59ff. proposed. With the supplied from a VCO, in phase controllable sinusoidal signal, the timing of the Umsetzbefehles can be varied. This results in the possibility of temporally shifting the input signal relative to the switching thresholds. From the resulting changes of the output code conclusions can be drawn on the errors of the AD converter.

Object of the invention

Die Erfindung ermöglicht eine schnelle qualitative und quantitative Ermittlung der Kennlinienabweichungen von Analog/Digital-Wandlern.The invention enables rapid qualitative and quantitative determination of the characteristic deviations of analog / digital converters.

Explanation of the essence of the invention

Die bekannten Schaltungsanordnungen zur Ermittlung der Kennlinienabweichung von AD-Wandlern benötigten lange Auswertezeiten, und die Automatisierung erfordert einen hohen Hardwareaufwand. Die Erfindung ermöglicht es, schnell und mit optimalem Aufwand diese Aufgabe zu lösenThe known circuit arrangements for determining the characteristic deviation of AD transducers required long evaluation times, and the automation requires a lot of hardware. The invention makes it possible to solve this problem quickly and with optimum effort

Die Erfindung basiert auf der Schaltungsanordnung nach Bild 1. The invention is based on the circuit arrangement according to FIG. 1.

Der Rampengenerator 1 generiert eine lineare Präzisionsrame im Amplitudenbereich von Null Volt bis Maximalamplitude des AD-Wandlers (full scale). Diese Funktion wird dem zu prüfenden AD-Wandlers 2 als Eingangsstimuli aufgeschaltet. Am Ausgang des AD-Wandlers 2 stehen die η bit des digitalen Ausgangswortes parallel zur Verfügung. An jeden einzelnen Ausgang wird je ein Frequenzmeßgerät 3 angeschlossen. Damit werden die η verschiedenen Frequenzen der η Bitausgänge des AD-Wandlers gemessen. Die einzelnen Meßwerte werden der Auswerteeinheit 4 zugeführt, die die Einzelfrequenzen überwacht und Frequenzabweichungen als Kennlinienabweichung signalisiert und deren Größe berechnet. Bei fehlerfreiem AD-Wandler und linearer Präzisionsrampe sind die Frequenzen an den Bit-Ausgängen exakt konstant. Transferkennlinienfehler des AD-Wandlers führen zur Frequenzsprüngen, deren Quantität Rückschlüsse auf die Kennlinienabweichung ermöglicht.The ramp generator 1 generates a linear precision frame in the amplitude range from zero volts to maximum amplitude of the AD converter (full scale). This function is applied to the AD converter 2 to be tested as input stimuli. At the output of the AD converter 2, the η bits of the digital output word are available in parallel. At each output a frequency meter 3 is connected. This measures the η different frequencies of the η bit outputs of the AD converter. The individual measured values are fed to the evaluation unit 4, which monitors the individual frequencies and signals frequency deviations as a characteristic deviation and calculates their size. With a faultless AD converter and linear precision ramp, the frequencies at the bit outputs are exactly constant. Transfer characteristic errors of the AD converter lead to frequency jumps, the quantity of which makes it possible to draw conclusions about the characteristic deviation.

Ausführungsbeispielembodiment

Das von einem quarzstabilisierten gelieferten Rechtecksignal wird durch einen Miller-Integrator integriert und damit eine Rampenfunktion erzeugt. Diese Rampenfunktion ist das Teststimuli für den zu prüfenden A/D-Wandler (DUT). Jeder Bitausgang der Digitalseite des DUT wird einem Differenzierglied zugeführt. Die entstehenden Nadelimpulse steuern einen Monostabilen Multivibrator an. Damit ergeben sich exakt gleiche Impulse im Zeitraster der vom A/D-Wandler gelieferten Ausgangsbits. Die Impulse der MMV jedes Kanales werden integriert. Es entsteht eine der Bit-Frequenz proportionale analoge Spannung, die mit einem Analogkomparator mit der jeweiligen Referenzspannung 1 bis 8 verglichen wird. Diese Informationen werden mit einer PIO U 855 einem Mikrorechner zugeführt. Dieser übernimmt die Auswertung, Registrierung und Anzeige mit aufbereiteter Analysesoftware.The square wave stabilized supplied square wave signal is integrated by a Miller integrator, creating a ramp function. This ramp function is the test stimulus for the A / D converter (DUT) to be tested. Each bit output of the digital side of the DUT is supplied to a differentiator. The resulting needle pulses drive a monostable multivibrator. This results in exactly the same impulses in the time frame of the output bits supplied by the A / D converter. The pulses of the MMV of each channel are integrated. The result is a bit frequency proportional analog voltage, which is compared with an analog comparator with the respective reference voltage 1 to 8. This information is fed to a microcomputer with a PIO U 855. This takes over the evaluation, registration and display with prepared analysis software.

Claims

1. A circuit arrangement for testing AD transducers, characterized in that at the input of the tested AD converter, a linear precision ramp is applied, which detects the entire modulation range and monitors the η bits of the η outputs of Prüflings by Frequenzmeßgeräte.

2. Circuit arrangement according to item!, Characterized in that the measurement of the arrangement takes place with Zeitmeßgeräten, in particular with Phasenmeßgeräten.

3. Circuit arrangement according to items 1 and 2, characterized in that a linear precision ramp is applied to the input of the AD converter to be tested, but only selected bits, e.g. LSB, are monitored and conclusions can be drawn on characteristic deviations.

4. Circuit arrangement according to item 1,2 and 3, characterized in that after applying the precision ramp to the input of the AD converter to be tested serially the bits of the digital output words are evaluated by frequency, phase or Zeitmeßgeräte with the interposition of a multiplexing device.

5. Circuit arrangement according to item 1,2,3 and 4, characterized in that the calculation of the characteristic deviation of an analog / digital converter to be tested, which is fed with a determined ramp, from the frequency, phase or Zeitmeßwerten is realized.