混合信号芯片测试基础

ADC静态参数规格

满量程范围(FSR)的定义与DAC的一样。

偏差(offset error)是指保证输出代码为0时的理想输入模拟量与实际输入模拟量的偏差。计算方法：输出第一个代码发生变化时ADC的实际输入模拟值减去1/2个最小有效位(LSB)大小再减去理想的0代码输入模拟值。

ADC的增益误差(gain error)是指满量程输入时输出代码的误差。计算方法：满量程输出代码加上1 1/2最小有效位(LSB)时输入值与满量程输出代码时输入之间的差值，再加上偏差(offset error)。

最小有效位(LSB)大小是通过测量最小的和最大的转换点后计算得到的。理想情况下，模拟输入变化一个LSB值，将引起输出端变化一个代码。

差分非线性度(DNL)用于测量小信号非线性误差。计算方法：两个转换点之间的模拟输入量之差减去一个最小有效位(LSB)值。

无丢码(no missing code)是指该ADC在实际情况下能产生多少位输出。一个14位的ADC可能被说明为”无丢码位数为12(no missing codes to 12 bits)”，这就表明此ADC在输入变化时，其输出端的低两位代码不会发生变化，而只是其它的高12位代码能发生变化。

整体非线性度(INL)是指一个指定代码中点实际输入和理想传输函数线上输入之间的偏差。

ADC的测量精度概念与DAC的相似。

DAC动态参数指标

信噪比( SNR)是通过给DAC施加一个满量程的正弦波数字代码再分析其输出波形频率特性而得到的。DAC的输出经过滤波滤除基波分量以及所有谐波分量后剩下部分就是噪声。SNR就是基波分量与所有噪声分量之和的比值。

信号与噪声谐波比(SNDR或SINAD)跟SNR的计算方法一样，只是谐波分量也计算在噪声内。

全谐波失真(THD)和SINAD相似，但它只包含谐波分量不包括噪声。在这个比值计算中，基波分量是分母而不是分子。DAC的输入为一个正弦波的数字代码；其输出是阶梯状的正弦波输出，需要通过一个滤波器进行平滑处理。经滤波后的输出波形再在频域进行分析，寻找与基波频率相关的谐波分量。

互调失真(IM)用于测试由两种频率互调而产生的非谐波分量的失真。这种失真是由待测芯片的非线性度而引起的。测试该参数时：先给待测DAC输入两个频率分量的波形数字代码，再计算输出波形中的两个频率之和及之差信号分量。

最大转换速率(maximum conversion rates)是芯片规格书指标之一。当DAC的输入变化时，其输出端需要一段时间才能得到稳定的相应输出值。最长的稳定时间就是最大转换速率。

建立时间(settling)是指输出值达到并稳定在预定值的+-1/2LSB范围或某些别的规定范围之内所需的时间。   

ADC动态参数指标

信噪比(SNR)的概念与运算放大器的概念一样。和THD测量类似，给ADC输入端加一个纯正弦波，通过ADC芯片的采样之后，输出一组数字代码。再用数字信号处理算法提取其中的SNR信息。SNR的单位是dB。

总谐波失真(THD)的概念与运算放大器的概念一样，但他们的测试方法不一样。给ADC输入一个纯正弦波，输出是一组由正弦波采样而来的数字代码，我们再把这些代码与理想正弦波特性进行比较。使用数字信号处理算法提取其中的总谐波失真信息。单位是dB。

信号与噪声谐波比( SNDR或SINAD)是基波分量与噪声及谐波失真分量总和的比值，单位是dB。

互调失真(IM)用于测试由两种频率互调而产生的非谐波分量的失真。这种失真是由待测芯片的非线性度而引起的。测试该参数时：先给待测ADC输入两个频率分量模拟波形，再计算输出数字代码中的两个频率之和及之差信号分量。

动态范围(DynamIC range)是指ADC输入信号幅度的最大值与最小值的比值，单位是dB. 理想ADC的动态范围是20log(2bits-1)。

无杂波动态范围( SFDR)是指基波或载玻分量与其它非基波和载波的最大杂波的频率分量(可以是谐波或失真波)的比值，单位是dB。

到此为止，我们讨论了相对简单的存储器和逻辑芯片的测试技术，也介绍了复杂混合信号芯片的特殊测试要求。在接下来的最后一章，我们将介绍射频/无线芯片的测试。