KR101542190B1 - Apparatus and method for testing analog-to-digital converter - Google Patents
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- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
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Abstract
Description
본 발명은 아날로그-디지털 변환기를 테스트하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for testing an analog-to-digital converter.
본 발명은 한국과학재단 교육과학기술부의 중견연구자지원사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다(과제번호 2013-8-0719, 초미세폭 3차원 반도체 제조비용 절감을 위한 설계 및 테스트 기술 연구).The present invention is derived from a research carried out by the Ministry of Education, Science and Technology of the Korea Science and Engineering Foundation (KOSEF) as part of a project to support researchers in the field of science and technology (Design No. 2013-8-0719, .
최근, SOC 공정이 미세화되고, 적은 면적에 보다 많은 회로가 집적됨에 따라, 전자 회로의 테스트 신뢰도에 대한 중요성이 높아지고 있다. 많은 혼성 신호 회로의 경우, 기존 디지털 회로의 테스트 기법을 그대로 적용하는 것이 불가능하기 때문에 더 많은 노력과 비용이 요구된다. 이러한 혼성회로에서 아날로그-디지털 변환기는 전체적인 성능에 직접적인 영향을 주기 때문에 더욱 정밀하게 테스트할 필요가 있지만, 변환기의 동작 속도 및 해상도가 점차 증가하면서 정확한 테스트 결과를 얻는 것이 매우 어려워지고 있다. 이와 관련하여, 아날로그-디지털 변환기를 자체적으로 내장 테스트하는 기법들이 연구되고 있으나, 아날로그 테스트 신호를 정확히 생성하여 인가하는 것에 어려움이 따르고 있으며, 아날로그 테스트 신호를 생성하는 과정에서 발생하는 노이즈 또한 해결되어야 할 문제로 남아 있다.In recent years, as the SOC process becomes finer and more circuits are integrated on a smaller area, the importance of test reliability of electronic circuits is increasing. In the case of many hybrid signal circuits, it is impossible to apply the test method of the existing digital circuit, so more effort and cost are required. Analog-to-digital converters in these hybrid circuits have a direct impact on overall performance, so they need to be tested more precisely, but with increasing operating speed and resolution of the converter, it is becoming increasingly difficult to obtain accurate test results. In this regard, techniques for self-testing an analog-to-digital converter have been studied, but it is difficult to precisely generate and apply an analog test signal, and noise generated in the process of generating an analog test signal must be solved It remains a problem.
한편, 파이프라인 아날로그-디지털 변환기(pipeline analog-to-digital converter)를 히스토그램(histogram) 방식으로 테스트하는 기법의 경우, 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 스테이지들 각각에서 출력되는 1.5 비트 출력 값('00', '01', '10')은 파이프라인 래치(pipeline latch)의 2비트 래치에 순차적으로 저장되며, 파이프라인 래치에 저장된 출력 값은 디지털 에러 보정 회로(digital error correction circuit)를 거친 후 출력 값으로 결정된다. 스테이지에 포함되어 있는 서브 디지털-아날로그 변환기, 서브 증폭 모듈에 고장 발생시, 다음 스테이지에 지속적으로 영향을 미치기 때문에 큰 문제가 된다. 종래에는 아날로그-디지털 변환기를 히스토그램 방식으로 테스트시 필요로 하는 히스토그램의 데이터 용량이 너무 크고, 이로 인하여 테스트 시간이 길어지는 단점을 갖는다.On the other hand, in the case of a technique of testing a pipeline analog-to-digital converter by a histogram method, a 1.5-bit output value ('00 ',' 01 ',' 10 ') are sequentially stored in a 2-bit latch of the pipeline latch, and the output value stored in the pipeline latch is output through a digital error correction circuit . In the event of a failure in the sub-digital-to-analog converter or sub-amplification module included in the stage, it is a big problem because it continuously affects the next stage. Conventionally, the data amount of the histogram required for testing the analog-to-digital converter by the histogram method is too large, which leads to a long test time.
본 발명은 적은 데이터 처리량으로 아날로그-디지털 변환기를 테스트할 수 있고, 테스트 시간을 단축시킬 수 있는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for testing an analog-to-digital converter capable of testing an analog-to-digital converter with a small data throughput and shortening a test time.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 아날로그-디지털 변환기의 각 스테이지의 서브 모듈(예를 들어, 서브 디지털-아날로그 변환기, 서브 증폭 모듈)의 고장을 판단할 수 있는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a test apparatus and method of an analog-to-digital converter capable of judging a failure of a submodule (for example, a sub-digital-analog converter, a sub-amplification module) of each stage of an analog- And the like.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems. Other technical subjects not mentioned will be apparent to those skilled in the art from the description below.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치는, 직렬 연결되고, 입력 신호에 대응하는 디지털 신호들을 순차적으로 출력하는 복수의 스테이지를 포함하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치로서, 상기 복수의 스테이지 각각으로부터 출력되는 디지털 신호의 빈도 수를 비트 값 별로 누적하여 상기 복수의 스테이지 각각에 대해 서브 히스토그램 데이터를 생성하는 히스토그램 데이터 생성부; 및 상기 복수의 스테이지 각각에 대하여 생성된 상기 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상기 복수의 스테이지 각각의 이상 여부를 판단하는 히스토그램 데이터 분석부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for testing an analog-to-digital converter, comprising: a plurality of stages connected in series and sequentially outputting digital signals corresponding to input signals, A histogram data generation unit for accumulating the frequency numbers of digital signals output from each of the plurality of stages for each bit value to generate sub-histogram data for each of the plurality of stages; And a histogram data analysis unit for determining whether each of the plurality of stages is abnormal based on the sub-histogram data generated for each of the plurality of stages.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 히스토그램 데이터 분석부는, 상기 복수의 스테이지 중 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상위 레벨의 스테이지를 구성하는 서브 모듈의 이상 여부를 판단한다.In one embodiment of the present invention, the histogram data analyzing unit determines whether there is an abnormality in the sub-module constituting the high-level stage, based on the sub-histogram data of the low-level stage among the plurality of stages.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 복수의 스테이지 각각은, 상기 입력 신호 또는 상위 레벨의 스테이지로부터 출력되는 출력 신호를 변환하여 상기 디지털 신호를 출력하는 서브 아날로그-디지털 변환기; 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 서브 디지털-아날로그 변환기; 상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호와, 상기 아날로그 신호 간의 차이 값을 산출하는 서브 감산기; 및 상기 차이 값을 2 배로 증폭하는 서브 증폭 모듈을 포함한다.In one embodiment of the present invention, each of the plurality of stages includes a sub analog-to-digital converter for converting the input signal or an output signal output from a higher level stage and outputting the digital signal; A sub-digital-analog converter for converting the digital signal into an analog signal; A subtractor for calculating a difference value between the input signal or the output signal and the analog signal; And a sub amplification module for amplifying the difference value by a factor of two.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 서브 모듈은, 상기 서브 디지털-아날로그 변환기 및 상기 서브 증폭 모듈 중의 적어도 하나를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the submodule includes at least one of the sub-digital-analog converter and the sub-amplification module.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 서브 디지털-아날로그 변환기는, '00', '01' 및 '10' 중 어느 하나에 해당하는 상기 디지털 신호를 출력한다.In one embodiment of the present invention, the sub-digital-analog converter outputs the digital signal corresponding to one of '00', '01' and '10'.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 히스토그램 데이터 분석부는, 상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 상위 비트 값의 누적 빈도 수와 하위 비트 값의 누적 빈도 수를 더하는 가산기; 상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 상기 하위 비트 값의 누적 빈도 수에서 상기 하위 비트 값의 누적 빈도 수를 감산하는 감산기; 및 상기 가산기의 출력 값으로부터, 상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 중간 비트 값의 누적 빈도 수를 나누는 제산기를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the histogram data analyzing unit may include an adder for adding the cumulative frequency of the upper bit value of the sub-histogram data to the cumulative frequency of the lower bit value for the lower level stage; A subtractor for subtracting the cumulative frequency of the lower-bit value from the cumulative frequency of the lower-bit value of the sub-histogram data for the lower-level stage; And a divider that divides the cumulative frequency of the intermediate bit values of the sub histogram data for the lower level stage from the output value of the adder.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 히스토그램 데이터 분석부는, 상기 감산기의 출력 값에 기초하여 상기 서브 디지털-아날로그 변환기의 차동 비선형 오차 값을 산출한다.In one embodiment of the present invention, the histogram data analyzing unit calculates the differential nonlinear error value of the sub-digital-analog converter based on the output value of the subtracter.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 히스토그램 데이터 분석부는, 상기 제산기의 출력 값으로부터 상기 서브 증폭 모듈의 이득을 산출한다.In one embodiment of the present invention, the histogram data analyzing unit calculates the gain of the sub amplification module from the output value of the divider.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치는, 매 클록마다, 상기 복수의 스테이지 각각으로부터 출력되는 디지털 신호를 상기 히스토그램 데이터 생성부에 병렬적으로 전달하는 2 비트 래치들을 포함하는 파이프라인 래치(pipeline latch)를 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, the test apparatus of the analog-to-digital converter includes 2-bit latches for transmitting, in every clock cycle, the digital signal output from each of the plurality of stages to the histogram data generation unit in parallel And further includes a pipeline latch.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 히스토그램 데이터 생성부는, 상기 파이프라인 래치로부터 전달되는 상기 디지털 신호의 빈도 수를 비트 값 별로 누적하는 파이프라인 래치 분석기; 상기 디지털 신호의 누적된 빈도 수에 따라 스테이지마다 서브 히스토그램 데이터를 생성하는 서브 스테이지 히스토그램 생성부; 및 상기 매 클록마다 업데이트되는 상기 서브 히스토그램 데이터를 히스토그램에 반영하는 히스토그램 업데이터를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the histogram data generation unit may include: a pipeline latch analyzer for accumulating the frequency count of the digital signal transmitted from the pipeline latch for each bit value; A sub-stage histogram generator for generating sub-histogram data for each stage according to the accumulated frequency of the digital signal; And a histogram updater that reflects the sub-histogram data updated for each clock in the histogram.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 파이프라인 래치 분석기는, 상기 상위 레벨의 스테이지로부터 출력되는 제1 디지털 신호의 비트 값을 판단하는 복수의 제1 AND 게이트; 상기 복수의 제1 AND 게이트의 출력을 입력받고, 상기 제1 디지털 신호의 비트 값 별로 상기 하위 레벨의 스테이지로부터 출력되는 제2 디지털 신호의 비트 값을 판단하는 복수의 제2 AND 게이트; 및 상기 복수의 제2 AND 게이트의 출력을 입력받고, 상기 제1 디지털 신호의 비트 값 별로 상기 제2 디지털 신호의 비트 값을 누적하여 카운트하는 복수의 카운터를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the pipeline latch analyzer comprises: a plurality of first AND gates for determining a bit value of a first digital signal output from the higher level stage; A plurality of second AND gates receiving the outputs of the plurality of first AND gates and determining a bit value of a second digital signal output from the lower level stage for each bit value of the first digital signal; And a plurality of counters receiving the outputs of the plurality of second AND gates and accumulating and counting the bit values of the second digital signals according to the bit values of the first digital signals.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 직렬 연결되고, 입력 신호에 대응하는 디지털 신호들을 순차적으로 출력하는 복수의 스테이지; 상기 복수의 스테이지 각각으로부터 출력되는 디지털 신호의 빈도 수를 비트 값 별로 누적하여 상기 복수의 스테이지 각각에 대해 서브 히스토그램 데이터를 생성하는 히스토그램 데이터 생성부; 및 상기 복수의 스테이지 각각에 대하여 생성된 상기 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상기 복수의 스테이지 각각의 이상 여부를 판단하는 히스토그램 데이터 분석부를 포함하는 아날로그-디지털 변환기가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a digital-to-analog converter comprising: a plurality of stages connected in series and sequentially outputting digital signals corresponding to input signals; A histogram data generation unit for accumulating the frequency numbers of digital signals output from each of the plurality of stages for each bit value to generate sub-histogram data for each of the plurality of stages; And a histogram data analyzing unit for determining whether each of the plurality of stages is abnormal based on the sub-histogram data generated for each of the plurality of stages.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 히스토그램 데이터 분석부는, 상기 복수의 스테이지 중 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상위 레벨의 스테이지를 구성하는 서브 모듈의 이상 여부를 판단한다.In one embodiment of the present invention, the histogram data analyzing unit determines whether there is an abnormality in the sub-module constituting the high-level stage, based on the sub-histogram data of the low-level stage among the plurality of stages.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 복수의 스테이지 각각은, 상기 입력 신호 또는 상위 레벨의 스테이지로부터 출력되는 출력 신호를 변환하여 상기 디지털 신호를 출력하는 서브 아날로그-디지털 변환기; 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 서브 디지털-아날로그 변환기; 상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호와, 상기 아날로그 신호 간의 차이 값을 산출하는 서브 감산기; 및 상기 차이 값을 2 배로 증폭하는 서브 증폭 모듈을 포함한다.In one embodiment of the present invention, each of the plurality of stages includes a sub analog-to-digital converter for converting the input signal or an output signal output from a higher level stage and outputting the digital signal; A sub-digital-analog converter for converting the digital signal into an analog signal; A subtractor for calculating a difference value between the input signal or the output signal and the analog signal; And a sub amplification module for amplifying the difference value by a factor of two.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 아날로그-디지털 변환기는, 매 클록마다, 상기 복수의 스테이지 각각으로부터 출력되는 디지털 신호를 상기 히스토그램 데이터 생성부에 병렬적으로 전달하는 2 비트 래치들을 포함하는 파이프라인 래치(pipeline latch)를 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, the analog-to-digital converter comprises a pipeline latch including two-bit latches for transmitting, in every clock cycle, the digital signal output from each of the plurality of stages in parallel to the histogram data generator, (pipeline latch).
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 직렬 연결되고, 입력 신호에 대응하는 디지털 신호들을 순차적으로 출력하는 복수의 스테이지를 포함하는 아날로그-디지털 변환기를 테스트하는 방법으로서, 상기 복수의 스테이지 각각으로부터 출력되는 디지털 신호의 빈도 수를 비트 값 별로 누적하여 상기 복수의 스테이지 각각에 대해 서브 히스토그램 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 복수의 스테이지 각각에 대하여 생성된 상기 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상기 복수의 스테이지 각각의 이상 여부를 판단하는 단계를 포함하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of testing an analog-to-digital converter including a plurality of stages connected in series and sequentially outputting digital signals corresponding to input signals, Accumulating the frequency counts of the digital signals output from the stages of each of the plurality of stages by bit values to generate sub-histogram data for each of the plurality of stages; And determining whether each of the plurality of stages is abnormal based on the sub-histogram data generated for each of the plurality of stages.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 이상 여부를 판단하는 단계는, 상기 복수의 스테이지 중 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상위 레벨의 스테이지를 구성하는 서브 모듈의 이상 여부를 판단한다.In one embodiment of the present invention, the step of determining the abnormality determines whether or not an abnormality has occurred in the sub-module constituting the high-level stage, based on the sub-histogram data of the low-level stage of the plurality of stages .
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 이상 여부를 판단하는 단계는, 상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 상위 비트 값의 누적 빈도 수와 하위 비트 값의 누적 빈도 수를 더하는 단계; 상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 상기 하위 비트 값의 누적 빈도 수에서 상기 하위 비트 값의 누적 빈도 수를 감산하는 단계; 및 상기 가산기의 출력 값으로부터, 상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 중간 비트 값의 누적 빈도 수를 나누는 단계를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the step of determining the abnormality includes: adding the cumulative frequency of the upper bit value of the sub-histogram data to the cumulative frequency of the lower bit value for the lower level stage; Subtracting the cumulative frequency number of the lower-bit value from the cumulative frequency number of the lower-bit value of the sub-histogram data for the lower-level stage; And dividing the cumulative frequency of the intermediate bit values of the sub histogram data for the lower level stage from the output value of the adder.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 이상 여부를 판단하는 단계는, 상기 감산기의 출력 값에 기초하여 상기 서브 디지털-아날로그 변환기의 차동 비선형 오차 값을 산출한다.In one embodiment of the present invention, the step of determining the abnormality calculates a differential nonlinear error value of the sub-digital-analog converter based on the output value of the subtracter.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 이상 여부를 판단하는 단계는, 상기 제산기의 출력 값으로부터 상기 서브 증폭 모듈의 이득을 산출한다.In one embodiment of the present invention, the step of determining the abnormality includes calculating a gain of the sub amplification module from an output value of the divider.
본 발명의 실시 예에 의하면, 적은 데이터 처리량으로 아날로그-디지털 변환기를 테스트할 수 있고, 테스트 시간을 단축시킬 수 있는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.According to the embodiments of the present invention, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for testing an analog-to-digital converter capable of testing an analog-to-digital converter with a small data throughput and shortening a test time.
또한, 본 발명의 실시 예에 의하면, 아날로그-디지털 변환기의 각 스테이지의 서브 모듈(예를 들어, 서브 디지털-아날로그 변환기, 서브 증폭 모듈)의 고장을 판단할 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, it is possible to determine a failure of a submodule (for example, a sub-digital-analog converter, a sub-amplification module) of each stage of the analog-digital converter.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above. Unless stated, the effects will be apparent to those skilled in the art from the description and the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치를 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기를 구성하는 스테이지의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치를 좀 더 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치를 구성하는 히스토그램 데이터 생성부를 좀 더 자세히 보여주는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치를 구성하는 파이프라인 래치 분석기를 좀 더 자세히 보여주는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치에 의해 생성되는 디지털 신호들을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치에 의해 생성되는 서브 히스토그램 데이터를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치를 구성하는 히스토그램 데이터 분석부의 구성도이다.FIG. 1 is a schematic diagram showing a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
2 is a configuration diagram of a stage constituting an analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention.
3 is a more detailed view of a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a histogram data generating unit of the test apparatus of the analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention in more detail.
5 is a block diagram illustrating a pipeline latch analyzer constituting a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention in more detail.
FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating digital signals generated by a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating sub-histogram data generated by a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a histogram data analysis unit constituting a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다.Other advantages and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent by referring to the embodiments described hereinafter in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Although not defined, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as commonly accepted by the generic art in the prior art to which this invention belongs. A general description of known configurations may be omitted so as not to obscure the gist of the present invention. In the drawings of the present invention, the same reference numerals are used as many as possible for the same or corresponding configurations.
한편, 본 명세서 전체에서 사용되는 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.It should be noted that the terms such as '~', '~ period', '~ block', 'module', etc. used in the entire specification may mean a unit for processing at least one function or operation. For example, a hardware component, such as a software, FPGA, or ASIC. However, '~ part', '~ period', '~ block', '~ module' are not meant to be limited to software or hardware. Modules may be configured to be addressable storage media and may be configured to play one or more processors. ≪ RTI ID = 0.0 > Thus, by way of example, the terms 'to', 'to', 'to block', 'to module' refer to components such as software components, object oriented software components, class components and task components Microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and the like, as well as components, Variables. The functions provided in the components and in the sections ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ' , '~', '~', '~', '~', And '~' modules with additional components.
본 발명의 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치는 아날로그-디지털 변환기의 스테이지들에서 매 클록 발생시마다 출력되는 디지털 신호의 비트 값 별 누적 빈도 수를 히스토그램 분석하여, 각 스테이지의 내부 모듈(예를 들어, 서브 디지털-아날로그 변환기, 서브 증폭 모듈)의 고장 유무를 판단한다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 적은 데이터 처리량으로 아날로그-디지털 변환기를 테스트할 수 있으며, 아날로그-디지털 변환기의 테스트 시간을 단축할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 의하면, 아날로그-디지털 변환기의 각 스테이지의 서브 모듈의 고장을 판단할 수 있으며, 테스트 정확도를 향상시킬 수 있다.The test apparatus of the analog-to-digital converter according to the embodiment of the present invention performs histogram analysis on the cumulative frequency counts of the digital signals outputted at every clock generation in the stages of the analog-to-digital converter, For example, a sub-digital-analog converter, or a sub-amplification module). According to the embodiment of the present invention, it is possible to test the analog-to-digital converter with a small data throughput and to shorten the test time of the analog-to-digital converter. In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to determine the failure of the sub-module of each stage of the analog-to-digital converter and improve the test accuracy.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치를 개략적으로 보여주는 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치(100)는 복수의 스테이지(111,112,113)를 포함하는 아날로그-디지털 변환기(110)를 테스트할 수 있다. 도 1의 실시 예에서, 아날로그-디지털 변환기(110)는 파이프라인 아날로그-디지털 변환기로 제공된다. 이러한 파이프라인 아날로그-디지털 변환기는 각 스테이지(111,112,113)에서 출력되는 디지털 신호가 병렬적인 형태로 처리되며, 각 스테이지(111,112,113)가 파이프라인 방식으로 동시에 동작하기 때문에 고속 환경에 적합하다. 아날로그-디지털 변환기(110)는 직렬 연결되는 복수의 스테이지(111,112,113), 및 2 비트 아날로그-디지털 변환기(114)를 포함한다.FIG. 1 is a schematic diagram showing a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. Referring to FIG. 1, a
복수의 스테이지(111,112,113)는 입력 신호(IS)에 대응하는 디지털 신호들(DS1,DS2,DSn)을 순차적으로 출력한다. 각 스테이지(111,112,113)는 입력 신호(IS) 또는 상위 레벨의 스테이지로부터 출력되는 출력 신호(OS1,OS2,OSn)를 입력받아, 입력 신호(IS) 또는 출력 신호(OS1,OS2,OSn)에 대응하는 디지털 신호(DS1,DS2,DSn)를 출력한다. 상위 레벨의 스테이지로부터 출력되는 출력 신호(OS1,OS2,OSn)는 하위 레벨의 스테이지로 입력된다. 2 비트 아날로그-디지털 변환기(114)는 제n 스테이지(113)의 출력 신호를 2 비트 디지털 값으로 변환한다.The plurality of
본 발명의 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치(100)는 파이프라인 래치(pipeline latch)(120), 히스토그램 데이터 생성부(130), 및 히스토그램 데이터 분석부(140)를 포함한다. 파이프라인 래치(120)는 매 클록 발생시마다, 복수의 스테이지(111,112,113) 각각으로부터 출력되는 디지털 신호(DS1,DS2,DSn)를 히스토그램 데이터 생성부(130)로 병렬적으로 전달하는 다수의 2 비트 래치(2-bit latch)를 포함한다.The
히스토그램 데이터 생성부(130)는 복수의 스테이지(111,112,113) 각각으로부터 출력되는 디지털 신호(DS1,DS2,DSn)의 빈도 수를 비트 값 별로 누적하여 복수의 스테이지(111,112,113) 각각에 대해 서브 히스토그램 데이터를 생성한다. 히스토그램 데이터 분석부(140)는 복수의 스테이지(111,112,113) 각각에 대하여 생성된 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 복수의 스테이지(111,112,113) 각각의 이상 여부를 판단한다. 본 발명의 일 실시 예에서, 히스토그램 데이터 분석부(140)는 복수의 스테이지(111,112,113) 중 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상위 레벨의 스테이지를 구성하는 서브 모듈(sub module)의 이상 여부를 판단할 수 있다.The histogram
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기를 구성하는 스테이지의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 복수의 스테이지(111,112,113) 각각은 서브 디지털-아날로그 변환기, 서브 디지털-아날로그 변환기, 서브 감산기, 및 서브 증폭 모듈을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 서브 아날로그-디지털 변환기(1101)는 입력 신호(IS) 또는 상위 레벨의 스테이지로부터 출력되는 출력 신호(OS1,OS2,OSn)를 변환하여 디지털 신호(DS)를 출력한다. 서브 아날로그-디지털 변환기(1101)는 '00', '01' 및 '10' 중 어느 하나에 해당하는 디지털 신호(DS)를 출력할 수 있다. 즉, 각 스테이지(111,112,113)에서 출력되는 디지털 신호(DS1,DS2,DSn)는 '00', '01' 및 '10' 중 어느 하나의 값을 갖는 1.5 비트 신호일 수 있다.2 is a configuration diagram of a stage constituting an analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, each of the plurality of
서브 디지털-아날로그 변환기(1102)는 서브 아날로그-디지털 변환기(1101)의 출력단으로부터 디지털 신호(DS)를 입력받는다. 서브 디지털-아날로그 변환기(1102)는 디지털 신호(DS)를 아날로그 신호(AS)로 변환한다. 서브 감산기(1103)는 서브 디지털-아날로그 변환기(1102)의 출력단으로부터 아날로그 신호(AS)를 입력받는다. 서브 감산기(1103)는 입력 신호(IS) 또는 출력 신호(OS1,OS2,OSn)와, 아날로그 신호(AS) 간의 차이 값(DI)을 산출한다. 서브 증폭 모듈(1104)은 서브 감산기(1103)의 출력단으로부터 차이 값(DI)을 입력받고, 2 배로 증폭한다. 서브 증폭 모듈(1104)의 출력 신호(OS)는 하위 레벨의 스테이지로 입력된다.The sub-digital-
각 스테이지(111,112,113)의 서브 디지털-아날로그 변환기(1102)에 고장 발생시, 다음 스테이지의 출력 값에 영향을 미치므로, 다음 스테이지(하위 레벨의 스테이지)에서의 파이프라인 래치 값의 빈도 수 분포를 측정하여, 이전 스테이지(상위 레벨의 스테이지)의 서브 디지털-아날로그 변환기(1102)의 고장 유무를 판단할 수 있다. 서브 증폭 모듈(1104)의 고장은 다음 스테이지의 출력 값의 기울기에 영향을 미친다. 즉, 이전 스테이지(상위 레벨의 스테이지)의 서브 증폭 모듈(1104)의 이득(기울기)의 정도에 따라 다음 스테이지(하위 레벨의 스테이지)에서 서브 아날로그-디지털 변환기(1101)의 중간 비트 값('01')의 비율이 변화되는 것으로부터 이전 스테이지(상위 레벨의 스테이지)의 서브 증폭 모듈(1104)의 고장 정도를 판단할 수 있다. 따라서, 각 스테이지(111,112,113)에서 출력되는 디지털 신호(DS1,DS2,DSn)의 비트 값 별 누적 빈도 수 분포를 분석하여, 각 스테이지(111,112,113)의 서브 모듈(예를 들어, 서브 디지털-아날로그 변환기, 서브 증폭 모듈)의 고장 정보를 예측할 수 있으며, 간단한 하드웨어 추가에 의해 테스트 시간을 단축하고, 테스트 신뢰도를 높일 수 있다.When a failure occurs in the sub-digital-
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치를 좀 더 구체적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 파이프라인 래치(120)는 스테이지들(111,112,113)의 디지털 신호들(DS1,DS2,DSn)을 병렬로 전달하는 2 비트 래치들(121,122,123)을 포함한다. 2 비트 래치(121,122,123)는 클록마다 디지털 신호(DS1,DS2,DSn)를 순차적으로 전달한다. 2 비트 래치(121,122,123)의 개수는 n(n+1)/2 로 결정될 수 있다. k(k=1,2,...,n) 번째 스테이지로부터 출력되는 디지털 신호는 n-k+1 개의 2 비트 래치를 통해 히스토그램 데이터 생성부(130)로 전달될 수 있다.3 is a more detailed view of a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an exemplary embodiment of the present invention. 3, the
아날로그-디지털 변환기는 각 스테이지를 지나면서 값을 순차적으로 출력하기 때문에, 고장이 발생할 수 있는 요소가 많다. 그 중 각 스테이지에 포함되어 있는 서브 디지털-아날로그 변환기, 서브 증폭 모듈에 고장이 발생하는 경우, 다음 스테이지에 영향을 지속적으로 미치기 때문에 큰 문제가 될 수 있다. 아날로그-디지털 변환기는 한 스테이지에서 2 비트를 발생하고, 이를 디지털 에러 보정부를 거치게 하여 고장에 대한 내성을 일부 갖지만, 서브 디지털-아날로그 변환기, 서브 증폭 모듈에 대해서는 그 영향이 발휘되지 않는다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치는 내부의 파이프라인 래치 값을 활용하여 아날로그-디지털 변환기를 테스트함으로써 테스트 정확도를 향상시키고, 테스트 시간을 줄임과 동시에 파이프라인 데이터 면적을 줄일 수 있다.Since the analog-to-digital converter sequentially outputs the values through each stage, there are many factors that can cause a failure. If a failure occurs in the sub-digital-analog converter and the sub-amplification module included in each stage, it may be a big problem because it continuously affects the next stage. The analog-to-digital converter generates 2 bits in one stage and passes it through a digital error correction unit to some fault tolerance, but the influence is not exerted on the sub-digital-analog converter and the sub-amplification module. However, the test apparatus of the analog-to-digital converter according to the embodiment of the present invention improves the test accuracy by using the internal pipeline latch value to test the analog-to-digital converter, and reduces the test time and the pipeline data area Can be reduced.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치를 구성하는 히스토그램 데이터 생성부를 좀 더 자세히 보여주는 구성도이다. 도 4를 참조하면, 히스토그램 데이터 생성부(130)는 파이프라인 래치 분석기(131), 서브 스테이지 히스토그램 생성부(133), 및 히스토그램 업데이터(134)를 포함한다.FIG. 4 is a block diagram illustrating a histogram data generating unit of the test apparatus of the analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention in more detail. 4, the histogram
도 3 내지 도 4를 참조하면, 파이프라인 래치 분석기(131)는 파이프라인 래치(120)로부터 전달되는 디지털 신호(DS1,DS2,DSn)의 빈도 수를 비트 값('00', '01', '10') 별로 누적한다. 서브 스테이지 히스토그램 생성부(133)는 파이프라인 래치 분석기(131)로부터 디지털 신호(DS1,DS2,DSn)의 비트 값('00', '01', '10') 별 누적 빈도 수를 입력받는다. 서브 스테이지 히스토그램 생성부(133)는 디지털 신호(DS1,DS2,DSn)의 누적된 빈도 수에 따라 스테이지(111,112,113)마다 서브 히스토그램 데이터를 생성한다. 히스토그램 업데이터(134)는 매 클록마다 업데이트되는 서브 히스토그램 데이터를 서브 스테이지 히스토그램 생성부(133)로부터 입력받고 히스토그램에 반영한다.3 through 4, the
본 발명의 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기는 디지털 에러 보정부(digital error correction circuit)(150)를 더 포함한다. 디지털 에러 보정부(150)는 파이프라인 래치(120)로부터 제공되는 디지털 신호(DS1,DS2,DSn)를 입력받고, 이로부터 입력 신호에 대응하는 디지털 데이터를 출력한다. 디지털 에러 보정부(150)는 모든 스테이지에 대해, 하위의 스테이지에서 출력된 2 비트 값 중 첫 번째 비트와, 상위의 스테이지에서 출력된 2 비트 값 중 두 번째 비트, 및 하위의 스테이지로부터 전파된 캐리(carry)를 더한 값을 출력하고, 캐리를 보다 상위의 스테이지 측으로 전파하여, n 비트의 디지털 데이터를 출력한다.The analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention further includes a digital error correction circuit (150). The digital
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치를 구성하는 파이프라인 래치 분석기를 좀 더 자세히 보여주는 구성도이다. 도 5를 참조하면, 파이프라인 래치 분석기(131)는 복수의 제1 AND 게이트(1311), 복수의 제2 AND 게이트(1312), 및 복수의 카운터(1313)를 포함한다. 복수의 제1 AND 게이트(1311)는 상위 레벨의 스테이지(111)로부터 출력되는 제1 디지털 신호(DS1)의 비트 값을 판단한다. 복수의 제2 AND 게이트(1312)는 복수의 제1 AND 게이트(1311)의 출력을 입력받고, 제1 디지털 신호(DS1)의 비트 값('00', '01', '10') 별로 하위 레벨의 스테이지(112)로부터 출력되는 제2 디지털 신호(DS2)의 비트 값을 판단한다. 복수의 카운터(1313)는 복수의 제2 AND 게이트(1312)의 출력을 입력받고, 제1 디지털 신호(DS1)의 비트 값('00', '01', '10') 별로 제2 디지털 신호(DS2)를 비트 값('00', '01', '10') 별로 누적하여 카운트한다.5 is a block diagram illustrating a pipeline latch analyzer constituting a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention in more detail. Referring to FIG. 5, the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치에 의해 생성되는 디지털 신호들을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 6에서, 같은 행에 표시된 디지털 신호는 같은 시점에서 파이프라인 래치로부터 출력되며, 매 기준 클록마다 시간순으로 출력되는 디지털 신호가 상위에서 하위의 행 순으로 기록되어 있다. 제1 스테이지(111)에 대응하는 첫 번째 파이프라인 래치 값과, 제2 스테이지(112)에 대응하는 두 번째 파이프라인 래치 값으로부터, 제1 스테이지(111)에 대한 서브 히스토그램 데이터를 생성하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 3 및 도 6을 참조하면, 히스토그램 데이터 생성부(130)로 제1 스테이지(111)의 디지털 신호(DS1)가 클록마다 '00', '00', '01', '00', '01', '10' 순으로 입력되고, 제2 스테이지(112)의 디지털 신호(DS2)가 클록마다 '01', '00', '01', '01', '00', '01' 순으로 입력된다.FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating digital signals generated by a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an exemplary embodiment of the present invention. In Fig. 6, the digital signals displayed in the same row are output from the pipeline latch at the same time, and the digital signals outputted in chronological order for every reference clock are recorded in order from the upper row to the lower row. The case of generating the sub histogram data for the
제2 스테이지(112)에서 출력되는 디지털 신호(DS2)는 제1 스테이지(111)로부터 출력 신호(OS1)를 입력받은 이후에 출력되므로, 제1 스테이지(111)의 디지털 신호(DS1)의 비트 값 별로 고장 상태를 판단하기 위해서는, 제2 스테이지(112)에서 한 클록 늦게 발생하는 디지털 신호(DS2)를 고려하여야 한다. 따라서, 도 6에서 점선으로 나타낸 데이터들을 이용하여 제1 스테이지(111)의 고장을 검출한다.The digital signal DS2 output from the
도 6의 예에서, 제1 스테이지(111)의 디지털 신호(DS1)의 비트 값이 '00'인 경우, 대응하는 제2 스테이지(112)의 디지털 신호(DS2)의 비트 값 '00'의 누적 값은 2 이고, '01'의 누적 값은 1 이고, '10'의 누적 값은 0 이다. 제1 스테이지(111)의 디지털 신호(DS1)의 비트 값이 '01'인 경우, 대응하는 제2 스테이지(112)의 디지털 신호(DS2)의 비트 값 '00'의 누적 값은 0 이고, '01'의 누적 값은 2 이고, '10'의 누적 값은 0 이다. 제1 스테이지(111)의 디지털 신호(DS1)의 비트 값이 '10'인 경우, 대응하는 제2 스테이지(112)의 디지털 신호(DS2)의 비트 값 '00', '01', '10'의 누적 값 모두 0 이다.In the example of FIG. 6, when the bit value of the digital signal DS1 of the
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치에 의해 생성되는 서브 히스토그램 데이터를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 7에서, 차동 비선형 오차(differential non-linearity error) 값의 산출을 위한 'DNL[0]'은 상위의 스테이지의 디지털 신호(DS)의 비트 값이 '00'인 경우에 있어서의 하위의 스테이지의 디지털 신호 누적 값을, 'DNL[1]'은 상위의 스테이지의 디지털 신호(DS)의 비트 값이 '01'인 경우에 있어서의 하위의 스테이지의 디지털 신호 누적 값을, 'DNL[2]'는 상위의 스테이지의 디지털 신호(DS)의 비트 값이 '10'인 경우에 있어서의 하위의 스테이지의 디지털 신호 누적 값을 나타낸다. 'DNL[0]', 'DNL[1]', 'DNL[2]' 각각에 대해 다음 스테이지의 비트 값이 '00', '10' 인 경우만을 누적하는 이유는 전체 빈도 수에서 '00', '10' 누적 빈도 수를 뺀 값으로부터 다음 스테이지에서의 비트 값 '01'의 누적 빈도 수를 얻을 수 있기 때문이다.FIG. 7 is a diagram illustrating sub-histogram data generated by a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an exemplary embodiment of the present invention. 7, 'DNL [0]' for calculating the differential non-linearity error value is a value obtained by subtracting 'DNL [0]' from a lower stage in the case where the bit value of the digital signal DS of the upper stage is '00' 'DNL [2]' is a cumulative value of the digital signal of the lower stage when the bit value of the digital signal DS of the upper stage is '01' 'Indicates the accumulated value of the digital signal of the lower stage when the bit value of the digital signal DS of the higher stage is' 10'. The reason why the bit values of the next stage are accumulated for each of 'DNL [0]', 'DNL [1]' and 'DNL [2]' are '00' and '10' , It is possible to obtain the cumulative frequency number of the bit value '01' at the next stage from the value obtained by subtracting the '10' cumulative frequency.
이득 값은 스테이지의 디지털 신호(DS)의 비트 값이 '01'인 경우의 누적 값 만으로 산출 가능하다. 즉, 전체 빈도 수에서 '01'의 누적 빈도 수를 뺀 값으로부터 비트 값 '00'인 경우 및 비트 값 '10'인 경우의 누적 빈도 수의 합을 구할 수 있으며, 누적 빈도 수의 합에 대한 '01'인 경우의 누적 값의 비율로부터 이득 값을 산출할 수 있기 때문에, 이득 산출을 위하여 오직 '01'인 경우의 누적 값 만을 서브 히스토그램 데이터로 구축할 수 있다.The gain value can be calculated only by the cumulative value when the bit value of the digital signal DS of the stage is '01'. That is, the sum of the cumulative frequency numbers when the bit value is '00' and the bit value '10' is obtained from the value obtained by subtracting the cumulative frequency number of '01' from the total frequency number, The gain value can be calculated from the ratio of the cumulative value in the case of '01', so that only the cumulative value in the case of '01' can be constructed as the sub histogram data for the gain calculation.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치를 구성하는 히스토그램 데이터 분석부의 구성도이다. 도 8을 참조하면, 히스토그램 데이터 분석부(140)는 가산기(141), 감산기(142), 및 제산기(143)를 포함한다. 가산기(141)는 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 상위 비트 값('10')의 누적 빈도 수('nj +1(10)')와 하위 비트 값('00')의 누적 빈도 수('nj +1(00)')를 더한다. 감산기(142)는 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 하위 비트 값('00')의 누적 빈도 수('nj +1(00)')에서 상위 비트 값('10')의 누적 빈도 수('nj +1(10)')를 감산한다. 제산기(143)는 가산기(141)의 출력 값, 즉 상위 비트 값('10')의 누적 빈도 수('nj +1(10)')와 하위 비트 값('00')의 누적 빈도 수('nj +1(00)')의 합을, 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 중간 비트 값('01')의 누적 빈도 수('nj +1(01)')로 나눈다.FIG. 8 is a configuration diagram of a histogram data analysis unit constituting a test apparatus of an analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention. 8, the histogram
도 2 및 도 8을 참조하면, 서브 디지털-아날로그 변환기(1102)는 고장이 발생하는 경우 그 영향이 다음 스테이지의 출력 값에 영향을 미치게 된다. 예를 들어, 이전 스테이지(상위 레벨의 스테이지)의 서브 디지털-아날로그 변환기(1102)의 차동 비선형 오차 값(Differential Non-Linearity error)이 양(+)의 값을 갖는 경우, 이전 스테이지에서 더 큰 아날로그 신호(전압) 값을 뺀 차이 값(DI)이 다음 스테이지(하위 레벨의 스테이지)로 출력된다.Referring to FIGS. 2 and 8, when a failure occurs, the influence of the sub-digital-
본 발명의 실시 예에 의하면, 반복적인 입력에 따른 디지털 신호의 빈도 수를 확인하는 히스토그램 테스트의 특성에 따라, 다음 스테이지에서의 파이프라인 래치 값의 빈도 수를 측정하여 고장 유무를 판단한다. 만약, 이전 스테이지에 고장이 발생한 경우, 반복적인 수행을 통해 특정 값이 나오는 빈도 수를 조사할 때 해당 값의 빈도 수는 낮게 측정된다. 이 차이를 통해 스테이지 내부의 디지털-아날로그 변환기의 고장을 판단할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the frequency of the pipeline latch value at the next stage is measured according to the characteristic of the histogram test for checking the frequency of the digital signal according to the repetitive input to determine whether or not the failure occurs. If a failure occurs in the previous stage, the frequency of the value is measured to be low when examining the frequency of occurrence of a specific value through repetitive execution. This difference can determine the failure of the digital-to-analog converter inside the stage.
본 발명의 일 실시 예에서, 히스토그램 데이터 분석부(140)는 다음 스테이지(하위 레벨의 스테이지)의 감산기(142)의 출력 값에 기초하여 이전 스테이지(상위 레벨의 스테이지)의 서브 디지털-아날로그 변환기(1102)의 차동 비선형 오차 값을 산출할 수 있다. 서브 디지털-아날로그 변환기(1102)의 차동 비선형 오차(DNL) 고장 여부는 아래의 식 1에 따라 산출되는 차동 비선형 오차 값을 통해 판단할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the histogram
[식 1][Formula 1]
식 1에서, 'j'는 스테이지의 번호를, 'dnlj'는 이전 스테이지의 차동 비선형 오차 값을, 'nj +1(00)'은 다음 스테이지의 디지털 신호 중 비트 값 '00'의 누적 빈도수를, 'nj +1(10)'은 다음 스테이지의 디지털 신호 중 비트 값 '10'의 누적 빈도수를, 'ideal'은 아날로그-디지털 변환기의 설계에 따라 결정되는 기준 DNL 값을 나타낸다. 예를 들어, 첫 번째 스테이지(j=1)의 DNL[0] 값을 산출하기 위해서는 첫 번째 스테이지(111)의 디지털 신호가 '00' 인 경우 중에서, 두 번째 스테이지(112)에서 출력되는 디지털 신호의 비트 값'00'의 누적 빈도 수와, '10'의 누적 빈도 수의 차이를 계산하면 된다. 이렇게 얻은 결과는 각각 서브 스테이지 히스토그램으로 저장된다.In the
서브 증폭 모듈(1104)의 고장은 다음 스테이지(하위 레벨의 스테이지)의 출력 값의 기울기에 영향을 미치게 된다. 즉, 이전 스테이지(상위 레벨의 스테이지)의 서브 증폭 모듈(1104)의 이득(gain)에 따라, 다음 스테이지의 서브 아날로그-디지털 변환기(1102)의 중간 비트 값('01')의 누적 빈도 수와, 양끝 비트 값('00', '10')의 누적 빈도 수 간의 비율에 차이가 발생한다.The failure of the
예를 들어, 서브 증폭 모듈(1104)에 고장이 발생하지 않은 경우에 비해, 서브 증폭 모듈(1104)이 더 큰 이득 값을 갖는 경우, 다음 스테이지의 디지털 신호의 비트 값 별 누적 빈도 수는 더 가파른 기울기를 가지게 되므로, 다음 스테이지의 디지털 신호 중 '01' 비트 값의 비율이 '00', '10' 비트 값에 비해 더 작게 된다. 반대로, 이전 스테이지의 서브 증폭 모듈(1104)이 작은 이득을 갖는 경우, 다음 스테이지의 디지털 신호 중 '01' 비트 값의 비율이 이상적인 경우에 비해 더 많이 측정된다.For example, when the
본 발명의 일 실시 예에서, 히스토그램 데이터 분석부(140)는 다음 스테이지(하위 레벨의 스테이지)의 제산기(143)의 출력 값으로부터 이전 스테이지(상위 레벨의 스테이지)의 서브 증폭 모듈(1104)의 이득을 산출할 수 있다. 서브 증폭 모듈(1104)의 고장 여부는 아래의 식 2에 따라 산출되는 이득(기울기) 값을 통해 판단할 수 있다.The histogram
[식 2][Formula 2]
식 2에서, 'j'는 스테이지의 번호를, 'gainj'는 이전 스테이지의 서브 증폭 모듈의 이득 값을, 'nj +1(00)'은 다음 스테이지의 디지털 신호 중 비트 값 '00'의 누적 빈도수를, 'nj +1(10)'은 다음 스테이지의 디지털 신호 중 비트 값 '10'의 누적 빈도수를, 'nj +1(01)'은 다음 스테이지의 디지털 신호 중 비트 값 '01'의 누적 빈도수를, 'ideal'은 아날로그-디지털 변환기의 설계에 따라 결정되는 기준 이득 값을 나타낸다. In
본 발명의 실시 예에 의하면, 다음 스테이지의 디지털 신호의 비트 값 누적 빈도 수 분포를 이용하여, 이전 스테이지에 허용 범위 이상의 고장이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 많은 테스트를 진행한 것과 같은 테스트 결과를 나타내고, 이를 통해 테스트 시간을 단축시킬 수 있을 뿐 아니라, 테스트 결과에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to judge whether or not a fault exceeding the allowable range has occurred in the previous stage by using the bit value cumulative frequency distribution of the digital signal of the next stage. According to the embodiment of the present invention, a test result similar to that of a lot of tests is displayed, thereby shortening the test time and increasing the reliability of the test result.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.It is to be understood that the above-described embodiments are provided to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention, and it is to be understood that various modifications are possible within the scope of the present invention. It is to be understood that the technical scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims and the technical scope of protection of the present invention is not limited to the literary description of the claims, The invention of the present invention.
100: 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치
110: 아날로그-디지털 변환기
1101: 서브 아날로그-디지털 변환기
1102: 서브 디지털-아날로그 변환기
1103: 서브 감산기
1104: 서브 증폭 모듈
111,112,113: 스테이지
114: 2 비트 ADC
120: 파이프라인 래치
121,122,123: 2 비트 래치
130: 히스토그램 데이터 생성부
131: 파이프라인 래치 분석기
1311: 제1 AND 게이트
1312: 제2 AND 게이트
1313: 카운터
133: 서브 스테이지 히스토그램 생성부
134: 히스토그램 업데이터
140: 히스토그램 데이터 분석부
141: 가산기
142: 감산기
143: 제산기
150: 디지털 에러 보정부100: Test equipment for analog-to-digital converters
110: Analog-to-digital converter
1101: Sub-analog-to-digital converter
1102: a sub-digital-analog converter
1103: Sub subtractor
1104: Sub amplification module
111, 112, 113:
114: 2-bit ADC
120: Pipeline latch
121, 122, 123: 2 bit latch
130: histogram data generation unit
131: Pipeline Latch Analyzer
1311: first AND gate
1312: second AND gate
1313: Counter
133: Substage histogram generation unit
134: Histogram Updater
140: histogram data analysis unit
141: adder
142:
143:
150: digital error correction unit
Claims (20)
상기 복수의 스테이지 각각으로부터 출력되는 디지털 신호의 빈도 수를 비트 값 별로 누적하여 상기 복수의 스테이지 각각에 대해 서브 히스토그램 데이터를 생성하는 히스토그램 데이터 생성부; 및
상기 복수의 스테이지 각각에 대하여 생성된 상기 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상기 복수의 스테이지 각각의 이상 여부를 판단하는 히스토그램 데이터 분석부를 포함하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치.1. A test apparatus for an analog-to-digital converter comprising a plurality of stages connected in series and sequentially outputting digital signals corresponding to input signals,
A histogram data generation unit for accumulating the frequency numbers of digital signals output from each of the plurality of stages for each bit value to generate sub-histogram data for each of the plurality of stages; And
And a histogram data analyzing section for determining whether each of the plurality of stages is abnormal based on the sub-histogram data generated for each of the plurality of stages.
상기 히스토그램 데이터 분석부는, 상기 복수의 스테이지 중 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상위 레벨의 스테이지를 구성하는 서브 모듈의 이상 여부를 판단하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치.The method according to claim 1,
Wherein the histogram data analyzing unit determines whether the sub-module constituting the high-level stage is abnormal based on the sub-histogram data for the low-level stage among the plurality of stages.
상기 복수의 스테이지 각각은,
상기 입력 신호 또는 상위 레벨의 스테이지로부터 출력되는 출력 신호를 변환하여 상기 디지털 신호를 출력하는 서브 아날로그-디지털 변환기;
상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 서브 디지털-아날로그 변환기;
상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호와, 상기 아날로그 신호 간의 차이 값을 산출하는 서브 감산기; 및
상기 차이 값을 2 배로 증폭하는 서브 증폭 모듈을 포함하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치.3. The method of claim 2,
Wherein each of the plurality of stages includes:
A sub analog-to-digital converter for converting the input signal or an output signal output from a higher level stage and outputting the digital signal;
A sub-digital-analog converter for converting the digital signal into an analog signal;
A subtractor for calculating a difference value between the input signal or the output signal and the analog signal; And
And a sub amplification module for amplifying the difference value by a factor of two.
상기 서브 모듈은, 상기 서브 디지털-아날로그 변환기 및 상기 서브 증폭 모듈 중의 적어도 하나를 포함하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치.The method of claim 3,
Wherein the submodule comprises at least one of the sub-digital-analog converter and the sub-amplification module.
상기 서브 디지털-아날로그 변환기는, '00', '01' 및 '10' 중 어느 하나에 해당하는 상기 디지털 신호를 출력하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치.The method of claim 3,
Wherein the sub-digital-analog converter outputs the digital signal corresponding to one of '00', '01', and '10'.
상기 히스토그램 데이터 분석부는,
상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 상위 비트 값의 누적 빈도 수와 하위 비트 값의 누적 빈도 수를 더하는 가산기;
상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 상기 하위 비트 값의 누적 빈도 수에서 상기 하위 비트 값의 누적 빈도 수를 감산하는 감산기; 및
상기 가산기의 출력 값으로부터, 상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 중간 비트 값의 누적 빈도 수를 나누는 제산기를 포함하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치.The method of claim 3,
Wherein the histogram data analyzing unit comprises:
An adder for adding the cumulative frequency of the upper bit value of the sub-histogram data to the cumulative frequency of the lower bit value for the lower-level stage;
A subtractor for subtracting the cumulative frequency of the lower-bit value from the cumulative frequency of the lower-bit value of the sub-histogram data for the lower-level stage; And
And a divider that divides the cumulative frequency of the intermediate bit values of the sub histogram data for the lower level stage from the output value of the adder.
상기 히스토그램 데이터 분석부는, 상기 감산기의 출력 값에 기초하여 상기 서브 디지털-아날로그 변환기의 차동 비선형 오차 값을 산출하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치.The method according to claim 6,
Wherein the histogram data analyzing section calculates a differential nonlinear error value of the sub digital-analog converter based on an output value of the subtractor.
상기 히스토그램 데이터 분석부는, 상기 제산기의 출력 값으로부터 상기 서브 증폭 모듈의 이득을 산출하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치.The method according to claim 6,
Wherein the histogram data analyzing unit calculates the gain of the sub amplification module from the output value of the divider.
매 클록마다, 상기 복수의 스테이지 각각으로부터 출력되는 디지털 신호를 상기 히스토그램 데이터 생성부에 병렬적으로 전달하는 2 비트 래치들을 포함하는 파이프라인 래치(pipeline latch)를 더 포함하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치.6. The method of claim 5,
Further comprising a pipeline latch including 2-bit latches for transmitting, in every clock cycle, a digital signal output from each of the plurality of stages to the histogram data generation unit in parallel, .
상기 히스토그램 데이터 생성부는,
상기 파이프라인 래치로부터 전달되는 상기 디지털 신호의 빈도 수를 비트 값 별로 누적하는 파이프라인 래치 분석기;
상기 디지털 신호의 누적된 빈도 수에 따라 스테이지마다 서브 히스토그램 데이터를 생성하는 서브 스테이지 히스토그램 생성부; 및
상기 매 클록마다 업데이트되는 상기 서브 히스토그램 데이터를 히스토그램에 반영하는 히스토그램 업데이터를 포함하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the histogram data generating unit comprises:
A pipeline latch analyzer for accumulating the number of frequencies of the digital signal transmitted from the pipeline latch for each bit value;
A sub-stage histogram generator for generating sub-histogram data for each stage according to the accumulated frequency of the digital signal; And
And a histogram updater for reflecting the sub-histogram data updated for each clock in the histogram.
상기 파이프라인 래치 분석기는,
상기 상위 레벨의 스테이지로부터 출력되는 제1 디지털 신호의 비트 값을 판단하는 복수의 제1 AND 게이트;
상기 복수의 제1 AND 게이트의 출력을 입력받고, 상기 제1 디지털 신호의 비트 값 별로 상기 하위 레벨의 스테이지로부터 출력되는 제2 디지털 신호의 비트 값을 판단하는 복수의 제2 AND 게이트; 및
상기 복수의 제2 AND 게이트의 출력을 입력받고, 상기 제1 디지털 신호의 비트 값 별로 상기 제2 디지털 신호의 비트 값을 누적하여 카운트하는 복수의 카운터를 포함하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 장치.11. The method of claim 10,
Said pipeline latch analyzer comprising:
A plurality of first AND gates for determining a bit value of a first digital signal output from the higher level stage;
A plurality of second AND gates receiving the outputs of the plurality of first AND gates and determining a bit value of a second digital signal output from the lower level stage for each bit value of the first digital signal; And
And a plurality of counters receiving the outputs of the plurality of second AND gates and accumulating and counting the bit values of the second digital signals according to the bit values of the first digital signals.
상기 복수의 스테이지 각각으로부터 출력되는 디지털 신호의 빈도 수를 비트 값 별로 누적하여 상기 복수의 스테이지 각각에 대해 서브 히스토그램 데이터를 생성하는 히스토그램 데이터 생성부; 및
상기 복수의 스테이지 각각에 대하여 생성된 상기 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상기 복수의 스테이지 각각의 이상 여부를 판단하는 히스토그램 데이터 분석부를 포함하는 아날로그-디지털 변환기.A plurality of stages connected in series and sequentially outputting digital signals corresponding to input signals;
A histogram data generation unit for accumulating the frequency numbers of digital signals output from each of the plurality of stages for each bit value to generate sub-histogram data for each of the plurality of stages; And
And a histogram data analyzing section for determining whether each of the plurality of stages is abnormal based on the sub-histogram data generated for each of the plurality of stages.
상기 히스토그램 데이터 분석부는, 상기 복수의 스테이지 중 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상위 레벨의 스테이지를 구성하는 서브 모듈의 이상 여부를 판단하는 아날로그-디지털 변환기.13. The method of claim 12,
Wherein the histogram data analyzing unit determines whether the sub-module constituting the high-level stage is abnormal based on the sub-histogram data of the low-level stage among the plurality of stages.
상기 복수의 스테이지 각각은,
상기 입력 신호 또는 상위 레벨의 스테이지로부터 출력되는 출력 신호를 변환하여 상기 디지털 신호를 출력하는 서브 아날로그-디지털 변환기;
상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 서브 디지털-아날로그 변환기;
상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호와, 상기 아날로그 신호 간의 차이 값을 산출하는 서브 감산기; 및
상기 차이 값을 2 배로 증폭하는 서브 증폭 모듈을 포함하는 아날로그-디지털 변환기.14. The method of claim 13,
Wherein each of the plurality of stages includes:
A sub analog-to-digital converter for converting the input signal or an output signal output from a higher level stage and outputting the digital signal;
A sub-digital-analog converter for converting the digital signal into an analog signal;
A subtractor for calculating a difference value between the input signal or the output signal and the analog signal; And
And a sub amplification module for amplifying the difference value by a factor of two.
매 클록마다, 상기 복수의 스테이지 각각으로부터 출력되는 디지털 신호를 상기 히스토그램 데이터 생성부에 병렬적으로 전달하는 2 비트 래치들을 포함하는 파이프라인 래치(pipeline latch)를 더 포함하는 아날로그-디지털 변환기.15. The method of claim 14,
Further comprising pipeline latches including 2-bit latches for delivering, in every clock, a digital signal output from each of the plurality of stages to the histogram data generator in parallel.
상기 복수의 스테이지 각각으로부터 출력되는 디지털 신호의 빈도 수를 비트 값 별로 누적하여 상기 복수의 스테이지 각각에 대해 서브 히스토그램 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 복수의 스테이지 각각에 대하여 생성된 상기 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상기 복수의 스테이지 각각의 이상 여부를 판단하는 단계를 포함하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 방법.A method for testing an analog-to-digital converter comprising a plurality of stages connected in series and sequentially outputting digital signals corresponding to input signals,
Generating sub-histogram data for each of the plurality of stages by accumulating the number of frequency of digital signals output from each of the plurality of stages for each bit value; And
And determining whether each of the plurality of stages is abnormal based on the sub-histogram data generated for each of the plurality of stages.
상기 이상 여부를 판단하는 단계는, 상기 복수의 스테이지 중 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터에 기초하여, 상위 레벨의 스테이지를 구성하는 서브 모듈의 이상 여부를 판단하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the step of judging whether or not the abnormality is judged is judged based on sub-histogram data of a lower-level stage among the plurality of stages, judging whether the sub-module constituting the higher-level stage is abnormal.
상기 이상 여부를 판단하는 단계는,
가산기가 상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 상위 비트 값의 누적 빈도 수와 하위 비트 값의 누적 빈도 수를 더하는 단계;
감산기가 상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 상기 하위 비트 값의 누적 빈도 수에서 상기 하위 비트 값의 누적 빈도 수를 감산하는 단계; 및
제산기가 상기 가산기의 출력 값으로부터, 상기 하위 레벨의 스테이지에 대한 서브 히스토그램 데이터의 중간 비트 값의 누적 빈도 수를 나누는 단계를 포함하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the step of determining the abnormality comprises:
The adder adding the cumulative frequency number of the upper bit value of the sub histogram data and the cumulative frequency number of the lower bit value for the lower level stage;
Subtracting a cumulative frequency of the lower-bit value from the cumulative frequency of the lower-bit value of the sub-histogram data for the lower-level stage; And
Dividing the cumulative frequency of the intermediate bit values of the sub-histogram data for the lower-level stage from the output value of the adder.
상기 이상 여부를 판단하는 단계는, 상기 감산기의 출력 값에 기초하여 상기 서브 모듈의 서브 디지털-아날로그 변환기의 차동 비선형 오차 값을 산출하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 방법.19. The method of claim 18,
Wherein the step of determining the abnormality calculates the differential nonlinear error value of the sub-digital-analog converter of the submodule based on the output value of the subtracter.
상기 이상 여부를 판단하는 단계는, 상기 제산기의 출력 값으로부터 상기 서브 모듈의 서브 증폭 모듈의 이득을 산출하는 아날로그-디지털 변환기의 테스트 방법.19. The method of claim 18,
Wherein the step of determining the abnormality calculates a gain of the sub-amplification module of the sub-module from an output value of the divider.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140029193A KR101542190B1 (en) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | Apparatus and method for testing analog-to-digital converter |
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KR1020140029193A KR101542190B1 (en) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | Apparatus and method for testing analog-to-digital converter |
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Son et al, "Reduced_Code Test Method using Sub-Histograms for Pipelined ADCs", IEICE Electronics Express 12.20150417, 2015.06.09. |
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