[发明专利]一种测试模数转换器差分线性误差和积分线性误差的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路模数转换器ADC测试方法，特别涉及一种在不使用高纯度或 高精度的激励信号源的情况下，精确测试模数转换器ADC的差分线性误差DNL和积分线性误 差INL的测试方法。

背景技术

测试模数转换器ADC是最具有挑战性的任务之一，而模数转换器ADC的差分线性误 差DNL和积分线性误差INL是用来描述模数转换器ADC静态特性中每一个转换编码正确性的 参数，在各个应用领域中都有非常重要的作用。过长测试时间和昂贵的测试仪器使得测试 高精度ADC的静态特性成为一项难度大、成本高的工作。

使用线性信号作为测试输入，可以降低测试复杂性，减少测试时间，但线性信号不 易产生，难以重复，现有方法手段无法针对线性信号进行评价。统计方法用于测试静态参数 能够大大提高测试精确性，但需要统计大量的样本点，测试效率低。正弦波频谱法，主要用 于分析模数转换器ADC的动态参数，对静态参数进行频谱估计方法，跟以上二种方法一样需 要高精度正弦波作为激励信号，通常测试信号的频谱纯度必须高于被测模数转换器ADC频 谱10倍（3~4bits）。

发明内容

本发明要解决的技术问题是低精度正弦波信号源，其各谐波相位均匀分布，符合 实际应用中产生的低精度正弦信号，由于各谐波相位均匀分布，意味着被测模数转换器ADC 可以激励信号任意时刻开始，让低精度正弦激励信号通过简单分压电路，利用被测模数转 换器ADC的电平转换，建立分压前后的激励信号之间的联系，从而获得精确估出激励信号源 的参数，进一步估出高精确度的被测ADC特性参数方法。使得使用一般低精度信号去精确测 量模数转换器ADC静态参数成为可能。

本发明采用的方法与现有技术相比，其优点是：用一般低精度信号去精确测量模 数转换器ADC静态参数，解决了传统测试需要高精度正弦波或高线性度的斜波信号作为激 励信号，通常测试信号的频谱纯度必须高于被测模数转换器ADC频谱10倍（3~4bits）。

附图说明

图1是本发明的测试模数转换器ADC静态参数电路示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示测试模数转换器ADC静态参数的电路示意图。

静态参数：

理想模数转换器ADC的转换特性是线性，即转换码的模拟输入与数字输出之间关系是 线性，考虑实际应用中模数转换器ADC转换特性不可避免存在非线性。

差分线性误差DNL表示模数转换器中数字值变化一位时模拟值变化的差异。数学 表达式：

DNL（i）=H（i）/Hideal（i）-1

其中，H（i）表示第i个码实际转换长度；Hideal（i）表示第i个码理想转换长度

积分线性误差INL表示模数转换器每个电平转换与理想状态差异，即实际曲线与理想 线性转换曲线的偏差。数学表达式：

i=1,…,n-1；j=0,…,i

激励信号（必须大于模数转换器ADC电压转换范围）为：

i=1,…,n-1

其中，，为频率；A、B为不同波形系数，A_i和B_i为低精度正弦信号源产生的谐波。

分压后的激励信号为：

X₁（t）=K*X（t）

其中，K为分压系数。

测试过程如下：

经过控制开关，分压前后激励信号通过模数转换器ADC采样，分别获得Y（n），Y₁（n）。

利用模数转换器ADC静态参数直方图测试原理进行统计，输出Y（n）和Y₁（n）中每个 码出现的次数（只统计上升或下降出现的码，非全部）。假设码位M出现的次数H_m，则从码位 M-1到码位M的转换时间的数学表达式为：

x=0,…,M；y=0,…,N-1

码位M-1到码位M的转换电平为：

i=2,…,G

其中，G为输入谐波数。