JP2004147115A - アナログ/デジタル変換器テスト方法、及びその回路 - Google Patents

アナログ/デジタル変換器テスト方法、及びその回路 Download PDF

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Hiroyuki Senda
千田 浩之
Machiya Kumazawa
熊澤 町也
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Abstract

【課題】アナログ/デジタル変換器のDC成分に起因する不具合を検出することができるアナログ/デジタル変換器テスト回路を提供する。
【解決手段】信号発生器1にて発生した矩形波信号s1をADC3へ入力してA/D変換後、A/D変換信号s2をDCC5へ入力し、DCC5において、A/D変換信号s2からDC成分4を検出し、該DC成分4を試験装置8へ入力して、試験装置8にてDC成分4と、期待値とが一致するかどうか検査し、一致する場合は合格(PASS)とし、一致しない場合は不合格(FAIL)とする。
【選択図】   図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アナログ/デジタル変換器テスト回路、及びその方法に関し、特に、アナログ/デジタル変換器の変換特性のDC成分を検査するものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のアナログ/デジタル変換器(以下、「ADC」と称す。)のテスト回路としては、例えば特許文献1に示すように、ADCにおいてA/D変換されたデジタルデータを検出して、該デジタルデータにおける微分直線性誤差(DNLエラー)、及び非直線性誤差(INLエラー)を求めることで、ADCの変換特性を検査するものがある。
【0003】
【特許文献1】
特許第2945317号公報
【0004】
以下、図8を用いて、従来のADCテスト回路について説明する。図8は、従来のADCテスト回路の構成を示す図である。
図8に示すように、従来のADCテスト回路は、信号発生器31と、半導体集積回路(以下、「LSI」と称す。)32内にあるADC33、及びテスト回路34と、試験装置35と、からなるものであり、信号発生器31において発生したアナログ(正弦波)信号s30をADC33においてA/D変換し、テスト回路34において、そのA/D変換されたA/D変換信号s31を検査することで、ADC33の非直線性誤差、及び微分直線性誤差を検出し、試験装置35において、上記テスト回路34からの出力値s32がテストパターンの期待値と一致するかどうかを判断し、一致する場合は合格(PASS)と判定し、不一致の場合は不合格(FAIL)と判定するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のADCテスト回路により合格と判定されたADC33を搭載した半導体集積回路32に、さらなる不具合が発生することがあり、その原因を調査したところ、その不具合は、ADC33のDC成分に起因するものであることが判明した。
【0006】
しかし、従来において、ADC33のDC成分に起因する不具合を検出する手段がなかったため、ADC33のDC成分に起因する不具合を検出することが困難であった。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ADCのDC成分に起因する不具合を検出することのできるアナログ/デジタル変換器テスト回路、及びその方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明(請求項1)に係るアナログ/デジタル変換器テスト方法は、入力信号をアナログ/デジタル変換し、アナログ/デジタル変換信号を出力するアナログ/デジタル変換ステップと、上記アナログ/デジタル変換信号からそのDC成分を検出するDC成分検出ステップと、上記検出したDC成分を検査する検査ステップと、を有するものである。
【0009】
また、本発明(請求項2)に係るアナログ/デジタル変換器テスト方法は、請求項1記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、上記入力信号は、発生させた信号に予めDC成分を付加した信号であって、上記検査ステップにおいて、上記DC成分検出ステップで検出されたDC成分と、上記発生させた信号に付加したDC成分との差が、所定値以上の場合は上記アナログ/デジタル変換ステップまたは上記DC成分検出ステップに不具合があると判定し、上記所定値より小さい場合は上記アナログ/デジタル変換ステップまたは上記DC成分検出ステップに不具合がないと判定するものである。
【0010】
また、本発明(請求項3)に係るアナログ/デジタル変換器テスト方法は、請求項2記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、上記入力信号に付加するDC成分は、上記DC成分検出ステップにおいて検出されるDC成分の値を正の値にするものである。
【0011】
また、本発明(請求項4)に係るアナログ/デジタル変換器テスト方法は、請求項2記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、上記入力信号に付加するDC成分は、上記DC成分検出ステップにおいて検出されるDC成分の値を負の値にするものである。
【0012】
また、本発明(請求項5)に係るアナログ/デジタル変換器テスト方法は、請求項2に記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、上記入力信号は、矩形波信号、正弦波信号、三角波信号、あるいはランプ波信号であるものである。
【0013】
また、本発明(請求項6)に係るアナログ/デジタル変換器テスト回路は、信号を発生させ、該信号のDC成分を予め付加して出力する信号発生器と、上記DC成分が付加された信号をアナログ/デジタル変換し、アナログ/デジタル変換信号を出力するアナログ/デジタル変換器と、上記アナログ/デジタル変換信号からそのDC成分を検出するDC成分検出手段と、上記検出したDC成分と、予め記憶しておいたDC成分の期待値との差が、所定値以上である場合は上記アナログ/デジタル変換器またはDC成分検出手段に不具合があると判定し、該所定値より小さい場合は上記アナログ/デジタル変換器またはDC成分検出手段に不具合がないと判定する試験手段と、を備えるものである。
【0014】
また、本発明(請求項7)に係るアナログ/デジタル変換器テスト回路は、請求項6に記載のアナログ/デジタル変換器テスト回路において、上記信号発生器において発生させた信号は、矩形波信号、正弦波信号、三角波信号、あるいはランプ波信号であるものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
本実施の形態1におけるアナログ/デジタル変換器テスト回路(以下、「ADCテスト回路」と称す。)について、図1〜図7を用いて説明する。
【0016】
まず、図1及び図2を用いて、本実施の形態1におけるADCテスト回路の構成について説明する。図1は、本実施の形態1に係るADCテスト回路の構成を示す図であり、図2は、本実施の形態1のADCテスト回路におけるDC成分除去器の詳細な構成を示す図である。
【0017】
図1において、本実施の形態1におけるADCテスト回路は、矩形波信号s1を発生する信号発生器1と、該矩形波信号s1のA/D変換を行い、A/D変換信号s2を出力するADC3、及び該A/D変換信号s2からDC成分4(d3)を検出して除去するDC成分除去器(以下、「DCC」と称す。)5を備えるLSI2と、上記DC成分除去器5において検出されたDC成分4(d3)に基づいて、上記ADC3の変換特性に、DC成分に起因する不具合があるか否かを判定する試験装置8と、からなるものであり、また、上記DCC5は、図2に示すように、A/D変換信号s2からDC成分4(d3)を検出する検出部9と、該DC成分4(d3)をA/D変換信号s2から除去してDC成分除去信号s3を出力する除去部10と、を備えるものである。
【0018】
次に、図3〜図5を参照しながら、上記構成を有するADCテスト回路の動作について説明する。図3は、本実施の形態1におけるADCテスト回路の一連の動作を示すフローチャートであり、図4は、本実施の形態1のADCテスト回路のDCC5に入力されるA/D変換信号、及びDCC5から出力されるDC成分除去信号の信号波形図であり、図5は、本実施の形態1のADDテスト回路の試験装置において比較されるテストパターンを示す図である。
【0019】
まず、信号発生器1から矩形波信号s1を出力する(ステップ20)。なお、本実施の形態1における信号発生器1では、発生させた矩形波信号に、予め、DC成分(d1)を付加した矩形波信号s1を出力するようにする。そして、試験装置8には、信号発生器1において予め付加するDC成分(d1)を、DCC5で検出されるDC成分4(d3)の期待値として、記憶しておく。
【0020】
このようにすれば、予めDC成分(d1)を付加した矩形波信号s1をADC3においてA/D変換した際に、上記ADC3に、DC成分に起因する不具合、例えば、ADC3においてDC成分(d2;|d2|≫0)が発生する不具合が発生している場合、A/D変換信号s2のDC成分は、d1+d2となり、上記DCC5においてA/D変換信号s2のDC成分4(d3)は、d3=d1+d2として検出される。一方、ADC3にDC成分に起因する不具合が発生せず、ADC3において矩形波信号s1が正しくA/D変換された場合は、上述したADC3において発生するDC成分d2≒0となり、DCC5において検出されるDC成分4は、d3≒d1として検出される。
【0021】
つまり、ADC3において矩形波信号s1が正しくA/D変換されればd2≒0であるので、DCC5において、DC成分4(d3)の期待値である、上記信号発生器1で予め付加したDC成分(d1)が検出されることとなり、一方、正しくA/D変換されなければ|d2|≫0であるので、DCC5においてDC成分4(d3=d1+d2)が検出されることとなり、試験装置8において、DCC5において検出されるDC成分4(d3)と、DCC成分の期待値(d1)とを比較すれば、ADC3のDC成分の不具合を容易に検出することができる。
【0022】
また、上記信号発生器1において、矩形波信号に予め付加するDC成分(d1)は、図4に示すように、A/D変換信号s2の中心値BがDCC基準電圧値Aより大きくなるような正の値であるものとする。このようにすれば、DCC5の検出部9において検出されるDC成分4(d3=d1+d2)が常に正の値となり、試験装置8における検査を、テストパターン比較によって、容易に行うことができる。
【0023】
上述のようにして、予めDC成分(d1)が付加された上記矩形波信号s1は、ADC3において、A/D変換信号s2にA/D変換される(ステップ21)。そして、上記ADC3から出力されたA/D変換信号s2は、DCC5に入力され、該DCC5の検出部9において、A/D変換信号s2の中心値BとDCC5の基準電圧値Aとの差分であるDC成分4(d3=d1+d2)(図4参照)を検出した後、上記DCC5の除去部10において、上記A/D変換信号s2から上記DC成分4(d3=d1+d2)を除去したDC成分除去信号s3(図4参照)を出力する(ステップ22)。
【0024】
そして、上記DCC5内の検出部9において検出されたDC成分4(d3)を、試験装置8に出力し、試験装置8において、上記ステップ22において検出されたDC成分4(d3)と、予め試験装置8内に記憶させておいたDC成分の期待値(d1)との差が、所定値より小さいか否かを検査する(ステップ23)。
【0025】
本実施の形態1においては、上述したように、検出されるDC成分4が常に正の値となるようにしたため、テストパターン比較により検査することができる。そして、例えば、図5に示すように、DC成分4が8ビットで表現される場合、試験装置8において、DCC5で検出された8ビットのDC成分4の上位4ビットと、予め試験装置8に記憶しておいたDC成分の期待値の上位4ビットとを比較することで検査する。そして、上記検査において、上位4ビットが一致した場合は、上記ADC3に不具合はないと判断して合格と判定し(ステップ24)、一致しない場合はADC3またはDCC5に不具合があるとして不合格(FAIL)と判定とする(ステップ25)。
【0026】
このように、本実施の形態1では、ADC3から出力されるA/D変換信号s2のDC成分を検出するDCC5を設け、信号発生器1において生成された矩形波信号s1を、ADC3においてA/D変換した後に、DCC5において、A/D変換信号s2の中心値Bと、DCCの基準電圧値Aとの差分であるDC成分4を検出し、試験装置8において、該検出したDC成分4と、予め記憶しておいたDC成分の期待値とを比較するようにしたので、ADC3のDC成分に起因する不具合を複雑なテスト回路等の付加回路なしに、容易に検出することができる。また、信号発生器1において生成した矩形波信号に、予めDC成分(d1)を付加した矩形波信号s1をADC3に入力し、また、試験装置8では、信号発生器1において付加されたDC成分(d1)を期待値として記録しておくようにし、該矩形波信号s1をADC3においてA/D変換させた後、DCC5においてDC成分4(d3=d1+d2)を検出し、試験装置8において、該検出されたDC成分4(d3=d1+d2)と、予め記憶しておいたDC成分の期待値(d1)とを比較するようにしたので、ADC3においてDC成分に起因する不具合が発生する、つまりDC成分d2が発生した場合(|d2|≫0)、DCC5において検出されるDC成分4は、d3=d1+d2≠d1となり、一方、ADC3においてDC成分に起因する不具合が発生しない、つまりDC成分d2が発生しない場合(d2≒0)、d3=d1+d2≒d1となり、試験装置8においてADC3のDC成分に関する不具合を容易に検出することができる。
【0027】
なお、本実施の形態1においては、信号発生器1において、DCC5の検出部9において検出されるDC成分4が常に正の値になるように、予め正の値のDC成分(d1)を付加するようにしたが、図6に示すように、矩形波信号に予め付加するDC成分(d1)が、A/D変換信号s2の中心値BがDCC基準電圧値Aより小さくなるような負の値であるものとし、上記検出部9において検出されるDC成分4が常に負の値になるようにしても、同様の効果が得られる。
【0028】
また、本実施の形態1においては、DCC5の検出部9において、A/D変換信号s2からDC成分4を検出した後、除去部10において、A/D変換信号s2から上記検出したDC成分4を除去するものとしたが(図2参照)、DCC5の構成は図7に示すようなものであってもよい。
【0029】
図7においては、DCC5aの検出部分9aにおいて、DC成分除去信号s3からDC成分を検出した後、除去部10aにおいて、まず上記検出部9aにおいて検出したDC成分の50%をA/D変換信号s2から除去する。そして、上記のようにDC成分除去信号s3から検出したDC成分の50%を除去することを繰り返し、トータルとしてDC成分4を検出して除去するようなものである。なお、上記説明においては検出したDC成分の50%を除去するとしたが、α%(α>0)除去するものであればよい。
【0030】
さらに、本実施の形態1において、信号発生器1で矩形波信号を発生するようにしているのは、複雑なアナログ信号に比べて、矩形波信号が発生させやすく、且つ検査系を簡略化できるためである。また、上記信号発生器1で発生させる信号としては矩形波信号に限るものではなく、正弦波信号、三角波信号またはランプ波信号であっても、上記同様の効果が得られる。
【0031】
さらに、本実施の形態1においては、試験装置8においてDC成分4をテストパターン比較する際、DCC5において検出したDC成分4(8ビットで表現)の上位4ビットを検査したが、DC成分4のビット数mとその検査する上位ビット数nとの関係は、
m ≧ n (m、nは正の整数)
を満たすものであればよい。
【0032】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項1に記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法によれば、入力信号をアナログ/デジタル変換し、アナログ/デジタル変換信号を出力するアナログ/デジタル変換ステップと、上記アナログ/デジタル変換信号からそのDC成分を検出するDC成分検出ステップと、上記検出したDC成分を検査する検査ステップと、を有するようにしたので、アナログ/デジタル変換器のDC成分に起因する不具合を、複雑なテスト回路等の付加回路なしに、容易に検出することができる。
【0033】
また、本発明の請求項2に記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法によれば、請求項1記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、上記入力信号は、発生させた信号に予めDC成分を付加した信号であって、上記検査ステップにおいて、上記DC成分検出ステップで検出されたDC成分と、上記発生させた信号に付加したDC成分との差が、所定値以上の場合は上記アナログ/デジタル変換ステップまたは上記DC成分検出ステップに不具合があると判定し、上記所定値より小さい場合は上記アナログ/デジタル変換ステップまたは上記DC成分検出ステップに不具合がないと判定するようにしたので、アナログ/デジタル変換器のDC成分に起因する不具合を、容易に検出することができる。
【0034】
また、本発明の請求項3に記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法によれば、請求項2記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、上記入力信号に付加するDC成分は、上記DC成分検出ステップにおいて検出されるDC成分の値を正の値にするものであるので、DC成分検出ステップにおいて検出されるDC成分が常に正の値となるようにすることができ、この結果、検査ステップにおけるDC成分の比較をテストパターン比較にて行え、アナログ/デジタル変換器のDC成分に起因する不具合を、容易に検出することができる。
【0035】
また、本発明の請求項4に記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法によれば、請求項2記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、上記入力信号に付加するDC成分は、上記DC成分検出ステップにおいて検出されるDC成分の値を負の値にするものであるので、DC成分検出ステップにおいて検出されるDC成分が常に負の値となるようにすることができ、この結果、検査ステップにおけるDC成分の比較をテストパターン比較にて行え、アナログ/デジタル変換器のDC成分に起因する不具合を、容易に検出することができる。
【0036】
また、本発明の請求項5に記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法によれば、請求項2に記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、上記入力信号は、矩形波信号、正弦波信号、三角波信号、あるいはランプ波信号であるようにしたので、信号発生器において信号を発生させやすいという効果、及び検査系の構造を簡略化することができるという効果がある。
【0037】
また、本発明の請求項6に記載のアナログ/デジタル変換器テスト回路によれば、信号を発生させ、該信号のDC成分を予め付加して出力する信号発生器と、上記DC成分が付加された信号をアナログ/デジタル変換し、アナログ/デジタル変換信号を出力するアナログ/デジタル変換器と、上記アナログ/デジタル変換信号からそのDC成分を検出するDC成分検出手段と、上記検出したDC成分と、予め記憶しておいたDC成分の期待値との差が、所定値以上である場合は上記アナログ/デジタル変換器またはDC成分検出手段に不具合があると判定し、該所定値より小さい場合は上記アナログ/デジタル変換器またはDC成分検出手段に不具合がないと判定する試験手段と、を備えるようにしたので、アナログ/デジタル変換器のDC成分に起因する不具合を、複雑なテスト回路等の付加回路なしに、容易に検出することができる。
【0038】
また、本発明の請求項7に記載のアナログ/デジタル変換器テスト回路によれば、請求項6に記載のアナログ/デジタル変換器テスト回路において、上記信号発生器において発生させた信号は、矩形波信号、正弦波信号、三角波信号、あるいはランプ波信号であるようにしたので、信号発生器において信号を発生させやすいという効果、及び検査系の構造を簡略化することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるADCテスト回路の構成を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態1におけるADCテスト回路のDCCの構成を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態1におけるADCテスト回路の一連の動作を示すフローチャートである。
【図4】本発明の実施の形態1におけるADCテスト回路のDCCに入力されるA/D変換信号s2、該DCCから出力されるDC成分除去信号s3の信号波形図である。
【図5】本発明の実施の形態1におけるADCテスト回路の試験装置において比較するDC成分のテストパターンを示す図である。
【図6】本発明の実施の形態1におけるADCテスト回路のDCCに入力されるA/D変換信号s2、及び該DCCから出力されるDC成分除去信号s3の信号波形図を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態1におけるADCテスト回路のDCCの別の構成を示す図である。
【図8】従来の技術におけるADCテストの構成を示す図である。
【符号の説明】
1、31 信号発生器
2、32 LSI
3、33 ADC
4 DC成分
5 DCC
8、35 試験装置
9 検出部
10 除去部
34 テスト回路
s1 矩形波信号
s2 A/D変換信号
s3 DC成分除去信号

Claims (7)

  1. 入力信号をアナログ/デジタル変換し、アナログ/デジタル変換信号を出力するアナログ/デジタル変換ステップと、
    上記アナログ/デジタル変換信号からそのDC成分を検出するDC成分検出ステップと、
    上記検出したDC成分を検査する検査ステップと、を有する、
    ことを特徴とするアナログ/デジタル変換器テスト方法。
  2. 請求項1記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、
    上記入力信号は、発生させた信号に予めDC成分を付加した信号であって、
    上記検査ステップにおいて、上記DC成分検出ステップで検出されたDC成分と、上記発生させた信号に付加したDC成分との差が、所定値以上の場合は上記アナログ/デジタル変換ステップまたは上記DC成分検出ステップに不具合があると判定し、上記所定値より小さい場合は上記アナログ/デジタル変換ステップまたは上記DC成分検出ステップに不具合がないと判定する、
    ことを特徴とするアナログ/デジタル変換器テスト方法。
  3. 請求項2記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、
    上記入力信号に付加するDC成分は、上記DC成分検出ステップにおいて検出されるDC成分の値を正の値にするものである、
    ことを特徴とするアナログ/デジタル変換器テスト方法。
  4. 請求項2記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、
    上記入力信号に付加するDC成分は、上記DC成分検出ステップにおいて検出されるDC成分の値を負の値にするものである、
    ことを特徴とするアナログ/デジタル変換器テスト方法。
  5. 請求項2に記載のアナログ/デジタル変換器テスト方法において、
    上記入力信号は、矩形波信号、正弦波信号、三角波信号、あるいはランプ波信号である、
    ことを特徴とするアナログ/デジタル変換器テスト方法。
  6. 信号を発生させ、該信号のDC成分を予め付加して出力する信号発生器と、
    上記DC成分が付加された信号をアナログ/デジタル変換し、アナログ/デジタル変換信号を出力するアナログ/デジタル変換器と、
    上記アナログ/デジタル変換信号からそのDC成分を検出するDC成分検出手段と、
    上記検出したDC成分と、予め記憶しておいたDC成分の期待値との差が、所定値以上である場合は上記アナログ/デジタル変換器またはDC成分検出手段に不具合があると判定し、該所定値より小さい場合は上記アナログ/デジタル変換器またはDC成分検出手段に不具合がないと判定する試験手段と、を備える、
    ことを特徴とするアナログ/デジタル変換器テスト回路。
  7. 請求項6に記載のアナログ/デジタル変換器テスト回路において、
    上記信号発生器において発生させた信号は、矩形波信号、正弦波信号、三角波信号、あるいはランプ波信号である、
    ことを特徴とするアナログ/デジタル変換器テスト回路。
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