KR100772840B1 - 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치 및 그 방법 - Google Patents

아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부로부터 유입되는 노이즈의 영향을 받지 않고 아날로그/디지털 변환기의 선형(LINEARITY)특성을 테스트하는 기술이다.
이렇게 외부로부터 유입되는 노이즈의 영향을 받지 않고 아날로그/디지털 변환기의 선형(LINEARITY)특성을 테스트하기 위해서는 그라운드 전압을 발생하여 디지털 코드값으로 변환하고, 상기 그라운드전압에 대한 디지털 코드값으로부터 필터차수를 계산하여 노이즈를 제거하기 위한 필터값을 생성하며, 소정의 삼각파신호를 디지털 코드값으로 변환하며, 상기 생성한 필터값을 이용하여 상기 삼각파신호에 대한 디지털 코드값으로부터 노이즈를 제거할 수 있도록 디지털 필터링하며, 상기 디지털 필터링한 디지털코드값을 히스토그램화 하여 선형특성을 분석한다.
선형특성테스트, 선형특성분석,

Description

아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TESTING LINEARITY CHARACTER OF ANALOG TO DIGITAL CONVERTER}
도 1은 종래의 아날로그/디지털 변환기의 선형특성을 테스트하기 위한 장치도
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치의 구성도
도 3은 노이즈가 포함된 삼각파형의 일부를 나타낸 도면
도 4는 노이즈가 제거된 삼각파형의 일부를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 코드값에 대한 히스토그램 상태도
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치의 구성도
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아날로그/디지털 변환기의 선형특성을 테스트하기 위한 제어 흐름도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
50: 신호발생기 52: 아날로그/디지털 변환기
54: 메모리 56: 제어부
58: 표시부
본 발명의 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 노이즈의 영향을 받지 않고 아날로그/디지털 변환기의 선형(LINEARITY)특성을 테스트하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 마이크로프로세서 혹은 에이직(ASIC), 즉 응용 주문형 집적회로(Application Specific Integrated Circuit)등의 디지털 디바이스를 구성하기 위해 아날로그/디지털 변환기가 개발되었다.
구체적으로 아날로그/디지털 변환기를 테스트할 수 있는 항목으로는, (1)아날로그/디지털 변환기에 포함되는 오차의 하나로 입력전압과는 무관하게 일정한 오차인 오프셋 오차, (2)입력전압에 대해 일정한 비율로 포함되는 이득오차, 아날로그/디지털 변환기의 입력에 대한 출력코드로서 곡선의 이상직선에서의 편차인 비선형성 오차, (4)이웃하는 코드의 입력전압과의 차인 차동 비선형성 오차 및 (5) 아날로그/디지털 변환기의 아날로그 입력전압에 대하여 코드가 출력되지 않는 미스(MISS)코드 등이 있다.
이 경우, 로직 테스터에 의해 아날로그/디지털 변환기를 테스트하기 위해서는 장비 제조회사에서 별도로 제공하는 아날로그/디지털 변환기의 옵션을 구매하고, 그 옵션에 따라 테스트하는 수 밖에 없다.
도 1 에 도시한 바와 같이 종래의 아날로그/디지털 변환기의 선형특성을 테스 트 하기 위한 장치가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 아날로그신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 분해능 제어신호를 출력하고, 디지털 변환된 신호의 선형특성을 테스트하도록 제어하며, 테스트신호를 표시하도록 제어하는 제어부(20)와, 삼각파신호를 발생하는 신호발생기(10)와, 상기 신호발생기(10)로부터 발생된 아날로그 삼각파신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기(12)와, 상기 아날로그/디지털 변환기(12)로부터 디지털 변환된 코드값을 상기 제어부(20)에 의해 저장하는 메모리(14)와, 상기 제어부(20)의 제어에 의해 메모리(14)로부터 디지털 변환된 코드값을 받아 히스토그램을 생성하는 히스토그램 처리부(16)와, 상기 히스토그램 처리부(16)로부터 생성된 히스토그램을 상기 제어부(20)의 제어에 의해 표시부(18)로 구성되어 있다.
신호발생기(10)는 삼각파신호를 발생하여 아날로그/디지털 변환기(12)로 인가한다. 이때 제어부(20)에서 아날로그/디지털 변환기(12)로 샘플링 주파수 클럭을 입력하면 아날로그/디지털 변환기(12)는 상기 신호발생기(10)로부터 발생된 아날로그 삼각파신호를 상기 샘플링주파수 클럭의 입력에 따라 디지털 신호로 변환하여 최하위 디지털 코드부터 최상위 디지털 코드까지 순차적으로 출력한다. 이때 제어부(20)는 메모리(14)를 제어하여 상기 아날로그/디지털 변환기(12)로부터 디지털 변환된 코드값을 저장하도록 한다. 그런 후 제어부(20)는 상기 메모리(14)에 저장된 디지털 코드값을 읽어들여 히스토그램 처리부(16)로 인가하며, 히스토그램 처리부(16)는 디지털 코드값에 대한 히스토그램을 생성하도록 한다. 그리고 제어부(20)는 표시부(18)를 제어하여 디지털 변환된 코드값에 대한 히스토그램을 표시하도록 제어한다.
또한 메모리(14)로부터 읽어들인 디지털 변환된 코드값을 소프트웨어적으로 히스토그램이 생성되도록 하여 표시부(18)에 표시할 수도 있다.
이렇게 표시부(18)에 표시된 히스토그램을 확인하여 디지털 변환된 코드가 얼마나 생성되었는지 선형특성을 평가하며, 평가항목은 DNL(Differential nonlinearity)과 INL(integral nonlinearity) 그리고 미싱코드(missing code)가 있다.
상기와 같은 종래의 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치는 분해능(RESOLUTION)이 높아질수록 선형특성 평가가 노이즈에 의해 영향을 받게 되어 정확하게 테스트할 수 없는 문제가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 아날로그/디지털 변환기의 선형특성을 노이즈에 의한 영향을 받지 않고 정확하게 테스트할 수 있는 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 디지털 필터를 이용하여 노이즈가 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 아날로그/디지털 변환기의 선형특성을 테스트하는 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치에 있어서, 아날로그신호를 디지털 신호를 변환하기 위한 분해능 제어신호를 출력하고, 디지털 변환된 신호의 선형특성을 테스트하도록 제어하며, 테스트신호를 표시하도록 제어하는 제어부와, 삼각파신호를 발생하는 신호발생기와, 상기 신호발생기로부터 발생된 아날로그 삼각파신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기와, 상기 아날로그/디지털 변환기로부터 디지털 변환된 코드값을 상기 제어부에 의해 저장하는 메모리와, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 메모리로부터 읽어들인 디지털 코드값을 디지털 필터링하여 출력하는 디지털필터와, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 디지털필터로부터 필터링된 디지털 코드값을 받아 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부와, 상기 히스토그램 생성부로부터 생성된 히스토그램을 상기 제어부의 제어에 의해 표시부로 구성함을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치에 있어서, 아날로그신호를 디지털 신호를 변환하기 위한 샘플링주파수 클럭을 출력하고, 소정의 프로그램에 의해 디지털변환된 코드값에 대한 디지털필터링 및 그 필터링한 신호를 히스토그램화 하도록 하고, 상기 히스토그램화한 신호를 표시하도록 제어하는 제어부와, 그라운드전압과 삼각파신호를 발생하는 신호발생기와, 상기 신호발생기로부터 발생된 아날로그 삼각파신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기와, 상기 아날로그/디지털 변환기로부터 디지털 변환된 코드값을 상기 제어부에 의해 저장하는 메모리와, 상기 제어부의 제어에 의해 생성한 디지털 필터링한 코드값에 대한 히스토그램을 표시부로 구성함을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트방법에 있어서, 그라운드 전압을 발생하여 디지털 코드값으로 변환하는 과정과, 상기 그라운드전압에 대한 디지털 코드값으로부터 필터차수를 계산하여 노이즈를 제거하기 위한 필터값을 생성하는 과정과, 소정의 삼각파신호를 디지털 코드값으로 변환하는 과정과, 상기 생성한 필터값을 이용하여 상기 삼각파신호에 대한 디지털 코드값으로부터 노이즈를 제거할 수 있도록 디지털 필터링하는 과정과, 상기 디지털 필터링한 디지털코드값을 히스토그램화 하여 선형특성을 분석하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치의 구성도이다.
아날로그신호를 디지털 신호를 변환하기 위한 분해능 제어신호를 출력하고, 디지털 변환된 신호의 선형특성을 테스트하도록 제어하며, 테스트신호를 표시하도록 제어하는 제어부(42)와, 삼각파신호를 발생하는 신호발생기(30)와, 상기 신호발 생기(30)로부터 발생된 아날로그 삼각파신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기(32)와, 상기 아날로그/디지털 변환기(32)로부터 디지털 변환된 코드값을 상기 제어부(50)에 의해 저장하는 메모리(34)와, 상기 제어부(50)의 제어에 의해 상기 메모리(34)로부터 읽어들인 디지털 코드값을 디지털 필터링하여 출력하는 디지털필터(36)와, 상기 제어부(50)의 제어에 의해 디지털필터(36)로부터 필터링된 디지털 코드값을 받아 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부(38)와, 상기 히스토그램 생성부(38)로부터 생성된 히스토그램을 상기 제어부(42)의 제어에 의해 표시부(40)로 구성되어 있다. 상기 디지털필터(36)는 예를 들어 FIR(FINITE IMPULSE RESPONE)의 일종인 콤필터(COME FILTER)를 이용한다.
도 3은 노이즈가 포함된 삼각파형의 일부를 나타낸 도면이고,
도 4는 노이즈가 제거된 삼각파형의 일부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 코드값에 대한 히스토그램 상태도이다.
상술한 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명한다.
신호발생기(30)는 삼각파신호를 발생하여 아날로그/디지털 변환기(32)로 인가한다. 이때 아날로그/디지털변환기(32)로 도 3과 같이 노이즈가 포함된 삼각파신호가 인가될 수 있다. 아날로그/디지털 변환기(32)는 제어부(42)로부터 샘플링주파수 클럭이 입력되면 상기 신호발생기(30)로부터 발생된 아날로그 삼각파신호를 샘플링주파수 클럭의 입력에 따라 디지털 신호로 변환하여 최하위 디지털 코드부터 최상위 디지털 코드까지 순차적으로 출력한다. 이때 제어부(42)는 메모리(34)를 제어하여 상기 아날로그/디지털 변환기(32)로부터 디지털 변환된 코드값을 저장하도록 한다. 그런 후 제어부(42)는 상기 메모리(34)에 저장된 디지털 코드값을 읽어들여 디지털필터(36)로 인가하며, 디지털필터(36)에서는 디지털 코드값을 디지털 필터링하여 도 4와 같이 노이즈가 제거된 삼각파를 출력한다. 이때 히스토그램 생성부(38)는 디지털 코드값에 대한 히스토그램을 생성하도록 한다. 그리고 제어부(42)는 표시부(40)를 제어하여 디지털 변환된 코드값에 대한 히스토그램을 도 5와 같이 표시하도록 제어한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치의 구성도이다.
아날로그신호를 디지털 신호를 변환하기 위한 샘플링주파수 클럭을 출력하고, 디지털 변환된 신호의 선형특성을 테스트하도록 제어하며, 소정의 프로그램에 의해 디지털변환된 코드값에 대한 디지털필터링 및 그 필터링한 신호를 히스토그램화하도록 하고, 상기 히스토그램화한 신호를 표시하도록 제어하는 제어부(56)와, 그라운드전압인 0V와 삼각파신호를 발생하는 신호발생기(50)와, 상기 신호발생기(50)로부터 발생된 아날로그 삼각파신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기(52)와, 상기 아날로그/디지털 변환기(52)로부터 디지털 변환된 코드값을 상기 제어부(56)에 의해 저장하는 메모리(54)와, 상기 제어부(50)의 제어에 의해 생성한 디지털 필터링한 코드값에 대한 히스토그램을 표시부(58)로 구성되어 있다. 상기 디지털필터링방법은 예를 들어 FIR(FINITE IMPULSE RESPONE)필터의 일종인 콤필터(COME FILTER)를 소프트웨어적으로 처리한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아날로그/디지털 변환기의 선형특성을 테스트하기 위한 제어 흐름도이다.
도 6 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예의 동작을 상세히 설명한다.
101단계에서 신호발생기(50)로부터 발생된 그라운드전압인 0V를 아날로그/디지털 변환기(52)로 입력시킨다. 이때 아날로그/디지털변환기(52)로 노이즈가 포함된 그라운드전압이 인가될 수 있다. 아날로그/디지털 변환기(52)는 제어부(56)로부터 샘플링주파수 클럭을 입력하면 상기 신호발생기(50)로부터 발생된 아날로그 삼각파신호를 샘플링주파수 클럭의 입력에 따라 디지털 신호로 변환하여 최하위 디지털 코드부터 최상위 디지털 코드까지 순차적으로 출력한다. 그러면 102단계에서 제어부(56)는 메모리(54)를 제어하여 상기 아날로그/디지털 변환기(52)로부터 디지털 변환된 코드값을 저장하도록 한다. 그런 후 103단계에서 제어부(56)는 상기 메모리(54)에 저장된 디지털 코드값을 읽어들여 소정의 프로그램에 의해 히스토그램을 생성하며, 이때 그 생성된 히스토그램에 의해 노이즈레벨을 분석하고 104단계로 진행한다. 상기 104단계에서 제어부(56)는 삼각파의 1/2주기당 한 코드의 캡처(CAPTURE)개수와 노이즈레벨을 이용하여 필터차수(M)를 결정한다. 이때 예를 들어 노이즈레벨이 2 LSB이고 한 코드당 4개를 캡처하기로 세팅되어 있다면 필터차수(M)는 8이하가 되어야 한다. 필터차수(M)가 8이상이면 아날로그/디지털 변환기(52)의 분해능(Resolution)이 실제 분해능보다 낮아지게 된다. 그리고 상기 105단계에서 제어부(56)는 삼각파의 1/2주기당 한 코드의 캡처(CAPTURE)개수와 노이즈레벨을 이용하여 결정한 필터차수(M)에 대응하는 디지털필터값을 하기 수학식 1에 의해 생성한다. 상기 디지털필터는 FIR필터의 일종인 콤필터를 소프트웨어적으로 생성한다.
Figure 112001010034812-pat00001
그리고 106단계에서 신호발생기(50)로부터 발생된 삼각파신호를 아날로그/디지털 변환기(52)로 입력시킨다. 이때 아날로그/디지털변환기(52)로 도 3과 같이 노이즈가 포함된 삼각파신호가 인가될 수 있다. 아날로그/디지털 변환기(52)는 제어부(56)로부터 샘플링주파수 클럭을 입력하면 상기 신호발생기(50)로부터 발생된 아날로그 삼각파신호를 샘플링주파수 클럭의 입력에 따라 디지털 신호로 변환하여 최하위 디지털 코드부터 최상위 디지털 코드까지 순차적으로 출력한다. 그러면 107단계에서 제어부(56)는 메모리(54)를 제어하여 상기 아날로그/디지털 변환기(52)로부터 디지털 변환된 코드값을 저장하도록 한다. 그런 후 108단계에서 제어부(56)는 상기 메모리(54)에 저장된 디지털 코드값을 읽어들여 상기 수학식 1에 의해 연산한 디지털 필터값을 이용하여 하기 수학식 2에 의해 디지털 필터링을 수행하여 도 4와 같이 노이즈가 제거된 삼각파신호에 해당하는 코드값을 출력한다.
Figure 112001010034812-pat00002
그런 후 109단계에서 제어부(56)는 노이즈가 제거된 삼각파신호에 해당하는 코드값에 대한 히스토그램을 소정의 프로그램에 의해 생성하도록 한다. 그리고 제어부(56)는 표시부(58)를 제어하여 노이즈가 제거된 삼각파신호에 해당하는 코드값에 대한 히스토그램을 도 5와 같이 표시하도록 제어한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 아날로그/디지털 변환기의 선형특성을 테스트할 때 외부로부터 입력되는 노이즈를 디지털필터를 이용하여 필터링하므로 아날로그/디지털 변환기의 선형특성을 정확하게 테스트할 수 있는 이점이 있다.
또한 디지털 필터링된 데이터를 이용하여 히스토그램방법으로 DNL과 INL을 구하여 선형테스트의 정밀도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치에 있어서,
    아날로그신호를 디지털 신호를 변환하기 위한 분해능 제어신호를 출력하고, 디지털 변환된 신호의 선형특성을 테스트하도록 제어하며, 테스트신호를 표시하도록 제어하는 제어부와,
    삼각파신호를 발생하는 신호발생기와,
    상기 신호발생기로부터 발생된 아날로그 삼각파신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기와,
    상기 아날로그/디지털 변환기로부터 디지털 변환된 코드값을 상기 제어부에 의해 저장하는 메모리와,
    FIR필터로 형성되어 상기 제어부의 제어에 의해 상기 메모리로부터 읽어들인 디지털 코드값을 디지털 필터링하여 출력하는 디지털필터와,
    상기 제어부의 제어에 의해 상기 디지털필터로부터 필터링된 디지털 코드값을 받아 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부와,
    상기 히스토그램 생성부로부터 생성된 히스토그램을 상기 제어부의 제어에 의해 표시부를 포함함을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 FIR필터는 콤필터임을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치.
  4. 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치에 있어서,
    아날로그신호를 디지털 신호를 변환하기 위한 샘플링주파수 클럭을 출력하고, 소정의 프로그램에 의해 디지털변환된 코드값에 대한 디지털필터링 및 상기 필터링한 신호를 히스토그램화 하도록 하고, 상기 히스토그램화한 신호를 표시하도록 제어하는 제어부와,
    그라운드전압과 삼각파신호를 발생하는 신호발생기와,
    상기 신호발생기로부터 발생된 아날로그 삼각파신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기와,
    상기 아날로그/디지털 변환기로부터 디지털 변환된 코드값을 상기 제어부에 의해 저장하는 메모리와,
    상기 제어부의 제어로부터 디지털 필터링한 코드값에 대한 히스토그램을 표시부로 구성함을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디지털필터링 코드값은 FIR필터 코드값임을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치.
  6. 삭제
  7. 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트방법에 있어서,
    그라운드 전압을 발생하여 디지털 코드값으로 변환하는 과정과,
    상기 그라운드전압에 대한 디지털 코드값으로부터 필터차수를 계산하여 노이즈를 제거하기 위한 필터값을 생성하는 과정과,
    소정의 삼각파신호를 디지털 코드값으로 변환하는 과정과,
    상기 생성한 필터값을 이용하여 상기 삼각파신호에 대한 디지털 코드값으로부터 노이즈를 제거할 수 있도록 디지털 필터링하는 과정과,
    상기 디지털 필터링한 디지털코드값을 히스토그램화 하여 선형특성을 분석하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 필터값 생성과정은,
    상기 그라운드전압에 대한 디지털 코드값을 메모리에 저장하는 과정과,
    상기 메모리에 저장한 그라운드 전압에 대한 디지털 코드값을 히스토그램화하는 과정과,
    상기 히스토그램화한 디지털 코드값으로부터 노이즈에 대한 필터차수를 결정하는 과정과,
    상기 검출한 필터차수를 이용하여 노이즈 제거를 위한 디지털 필터값을 검출하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 필터차수(M)는 하기 수학식 1에 의해 생성함을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트방법.
    (수학식 1)
    Figure 112007034607955-pat00003
  10. 제9항에 있어서,
    상기 필터차수는 삼각파의 1/2의 주기당 한코드의 캡처개수와 노이즈레벨을 이용하여 결정함을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 디지털필터링은 하기 수학식 2에 의해 필터링하여 노이즈를 제거함을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트방법.
    (수학식 2)
    Figure 112007034607955-pat00004
  12. 제11항에 있어서,
    상기 디지털필터링은 소프트웨어적으로 콤필터링함을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트방법.
KR1020010023515A 2001-04-30 2001-04-30 아날로그/디지털 변환기의 선형특성 테스트장치 및 그 방법 KR100772840B1 (ko)

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