嵌入式装置的芯片上模数转换器(ADC)线性度测试制造方法及图纸

在所描述的实例中，测试ADC的线性度的方法包含接收(1310)指示ADC输入电压阶跃调整的触发信号，及当接收所述触发信号时读取(1311)ADC输出样本。所述ADC输出样本具有对应于N个离散ADC输出代码的N个整数值的值范围。此外，所述方法包含针对M个连续ADC输出代码计算(1312)代码发生的直方图。所述直方图包含对应于所述M个连续ADC输出代码的M个方格，其中M小于N。此外，所述方法包含根据所述直方图以K个ADC输出样本读数的间隔更新DNL值及INL值，及在更新所述DNL值及所述INL值之后将所述直方图移位(1330)一个ADC输出代码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
模数转换器(ADC)将模拟输入信号转换为一系列数字输出代码。转换过程可涉及输入的量化，因为模拟信号是连续的，而数字输出代码是离散的。ADC测量可由于转换过程中的不精确度的各种来源(例如，量化误差)以及制程中的变动(例如，装置间变动)而偏离理论测量。ADC性能可根据静态性能及动态性能来规定。静态性能可包含偏离误差、增益误差、微分非线性度(DNL)及积分非线性度(INL)。动态性能可包含总谐波失真(TDH)及信噪比(SNR)。一些嵌入式装置(例如，数字信号处理器(DSP)、芯片上系统(SoC))可包含芯片上ADC。芯片上ADC的性能可在生产测试期间进行评估。
技术实现思路
在用于嵌入式装置的芯片上ADC线性度测试的所描述实例中，一种方法包含接收指示ADC输入电压阶跃调整的触发信号且当接收所述触发信号时读取ADC输出样本。所述ADC输出样本具有对应于N个离散ADC输出代码的N个整数值的范围。此外，所述方法包含针对M个连续ADC输出代码计算代码发生的直方图。所述直方图包含对应于所述M个连续ADC输出代码的M个方格，其中M小于N。此外，根据所述直方图以K个ADC输出样本读数的间隔更新DNL值及INL值且在更新所述DNL值及所述INL值之后将所述直方图移位一个ADC输出代码。在另一实施例中，一种非暂时性计算机存储可读装置包含计算机可执行指令，其在由处理器执行时使所述处理器检测指示ADC电压阶跃递增的触发事件且当接收到所述触发事件时读取ADC输出样本。所述ADC输出样本具有对应于N个离散ADC输出代码的N个整数值的值范围。所述指令进一步使所述处理器对所述M个连续ADC输出代码更新代码发生的直方图，其中所述直方图包含对应于所述M个连续ADC输出代码的M个方格，且其中M小于N。所述指令进一步使所述处理器根据所述直方图以K个ADC输出样本读数的间隔更新最大DNL值、最小DNL值、最大INL值及最小INL值。所述指令进一步使所述处理器在更新所述最大DNL值、所述最小DNL值、所述最大INL值及最小所述INL值之后将所述直方图移位一个ADC输出代码。在又另一实施例中，一种设备包含ADC，其经配置以将模拟输入信号转换为N个离散ADC输出代码；及存储器，其包含包括存储M个连续ADC输出代码的发生次数的M个方格的直方图，其中每一方格对应于所述M个ADC输出代码中的一者，且其中M小于N。所述设备进一步包含第一接口，其经配置以接收指示所述ADC输入处的电压阶跃递增的触发信号，其中K个接收的触发信号的平均值对应于ADC输出代码转变。所述设备进一步包含处理器，其耦合到所述ADC、所述存储器和所述第一接口且经配置以：当接收所述触发信号时读取ADC输出样本且；通过将对应于所述ADC样本的值的方格中的发生次数递增来计算所述直方图；。所述处理器进一步经配置以根据所述直方图以K个ADC输出样本读数的间隔更新最大代码发生、最小代码发生、最大积分非线性度INL值及最小INL值，其中所述最大代码发生与最大微分非线性度DNL值成比例，且其中所述最小代码发生与最小DNL值成比例。所述处理器进一步经配置以；及在更新所述最大代码发生、所述最小代码发生、所述最大INL值及所述最小INL值之后将所述直方图移位一个ADC输出代码。在又另一实施例中，一种非暂时性计算机存储可读装置包含计算机可执行指令，其在由处理器执行时使所述处理器设置第一控制代码以命令电压阶跃递增、设置第二控制代码以指示所述电压阶跃递增，且读取包含最大代码发生、最小代码发生、最大缩放INL值及最小缩放INL值以及对应于所述最大代码发生、所述最小代码发生、所述最大缩放INL值及所述最小缩放INL值的ADC代码的ADC测量报告。所述指令进一步使所述处理器根据所述测量报告计算最大DNL值、最小DNL值、最大INL值及最小INL值。附图说明图1是根据各个实施例的ADC转递函数及通过将ADC输入电压转换为离散电平转变点进行的对应ADC DNL测量的图表。图2是根据各个实施例的ADC传递函数及ADC代码发生的对应直方图的图表。图3是根据各个实施例的ADC测试设置的框图。图4是根据各个实施例的内建自测(BIST)引擎的框图。图5是根据各个实施例的测试引擎的框图。图6是根据各个实施例的ADC线性度测试代码范围的图表。图7是根据各个实施例的基于移动直方图的方法的图表表示。图8是根据各个实施例的另一基于移动直方图的方法的图表表示。图9是根据各个实施例的ADC INL测试的图表。图10是根据各个实施例的ADC线性度测试校准方法的流程图。图11是根据各个实施例的另一ADC线性度测试校准方法的流程图。图12是根据各个实施例的ADC线性度测试方法的流程图。图13是根据各个实施例的另一ADC线性度测试方法的流程图。图14是根据各个实施例的比较基于所有代码直方图的方法与基于移动直方图的方法的ADC INL测量的两个图表。具体实施方式ADC输入可为具有无限个值的连续电压，而ADC输出可为有限个离散代码。因此，ADC输入-输出传递特性是无限个对一个映射。为了确定ADC的线性度特性，可通过根据ADC输出代码之间的转变电压表示ADC输入来在ADC输入与ADC输出之间建立一对一映射，其中转变电压是离散的。当ADC不具有线性度误差时，每一相邻转变电平之间的距离(例如，ADC代码宽度)是一个最低有效位(LSB)。DNL是相邻转变电平之间的测量距离及一个LSB的参考距离的测量。INL是每一代码转变电平与通过代码转变电平的最佳拟合直线之间的距离的测量。图1示出了根据各个实施例的ADC传递函数及通过将ADC输入电压转换为离散电平转变点进行的对应ADC DNL测量的图表100。子图表110说明ADC传递函数，且子图表120说明ADC DNL测量。在子图表110中，x轴可以伏特为单位表示输入模拟电压，且y轴可表示ADC离散输出代码。曲线111可表示3位ADC响应于输入电压的输出传递函数。在子图表120中，x轴可以伏特为单位表示电压转变电平，且y轴可表示ADC输出代码索引。在子图表120中，数据点121中的每一者可对应于子图表110中的ADC代码转变。如子图表110及120中所示，数据点121之间的距离可不同于一个LSB的理论值，其中差值可表示微分线性度误差(例如，DNL值)。在子图表120中，数据点121的端点之间绘制的线122可对应于通过数据点121的最佳拟合直线。每一数据点121与线122之间的距离可表示积分线性度误差(例如，INL值)。在实施例中，基于所有代码直方图的方法可用以测量ADC线性度。在基于所有代码直方图的方法中，可响应于在ADC的全尺度范围内线性地增加的输入信号电平而产生ADC输出代码发生的直方图。全尺度范围可指代对应于最小ADC输出代码的最小电压与对应于最大ADC输出代码的最大电压之间的范围。在从ADC收集足够多数量的样本之后，可产生ADC输出代码发生的直方图以提供DNL的精确测量。INL可通过以数字形式对DNL值积分来计算。直方图的方格数目或大小可对应于基于所有代码直方图的方法中的ADC输出代码的数目。例如，可针对产生八个ADC输出代码的3位ADC产生具有8个方格的直方图，同时可针对产生1024个ADC输出代码的10位A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试模数转换器ADC的线性度的方法，其包括：接收指示ADC输入电压阶跃调整的触发信号；当接收所述触发信号时读取ADC输出样本，其中所述ADC输出样本具有对应于N个离散ADC输出代码的N个整数值的值范围；针对M个连续ADC输出代码计算代码发生的直方图，其中所述直方图包含对应于所述M个连续ADC输出代码的M个方格，且其中M小于N；根据所述直方图以K个ADC输出样本读数的间隔更新微分非线性度DNL值及积分非线性度INL值；及在更新所述DNL值及所述INL值之后将所述直方图移位一个ADC输出代码。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.28 US 14/193,6691.一种测试模数转换器ADC的线性度的方法，其包括：接收指示ADC输入电压阶跃调整的触发信号；当接收所述触发信号时读取ADC输出样本，其中所述ADC输出样本具有对应于N个离散ADC输出代码的N个整数值的值范围；针对M个连续ADC输出代码计算代码发生的直方图，其中所述直方图包含对应于所述M个连续ADC输出代码的M个方格，且其中M小于N；根据所述直方图以K个ADC输出样本读数的间隔更新微分非线性度DNL值及积分非线性度INL值；及在更新所述DNL值及所述INL值之后将所述直方图移位一个ADC输出代码。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电压阶跃调整是用于每一调整的恒定递增，且其中K个ADC输出样本读数的所述间隔对应于所述N个ADC输出代码中的每一者的发生的平均次数。3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述直方图移位开始于所述ADC样本值等于比所述N个ADC输出代码中的最小代码大约M/2个代码的ADC输出代码时。4.根据权利要求1所述的方法，其中更新所述DNL值包含：比较最低直方图方格的方格值与最小代码发生及最大代码发生，其中所述方格值是对应于所述最低直方图方格的当前ADC输出代码的代码发生的次数；当所述方格值小于所述最小代码发生时将所述最小代码发生设置为所述方格值；当所述方格值小于所述最小代码发生时将最小DNL ADC代码设置为所述当前ADC输出代码；当所述方格值大于所述最大代码发生时将所述最大代码发生设置为所述方格值；及当所述方格值大于所述最大代码发生时将最大DNL ADC代码设置为所述当前ADC输出代码。5.根据权利要求1所述的方法，其中针对D个ADC输出代码更新所述DNL值及所述INL值，所述更新开始于第一ADC输出代码处且终止于第二ADC输出代码处，其中所述第一ADC输出代码是大于所述N个ADC输出代码中的最小代码的下一最小代码，其中所述第二ADC输出代码是小于所述N个ADC输出代码中的最大代码的下一最大代码，且其中D等于N-2的值。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括在计算所述直方图之前确定所述D个ADC输出代码中的代码发生的总次数，其中确定代码发生的所述总次数包含：通过采用计数器对电压阶跃调整的数目进行计数；当第一先前ADC样本值等于所述N个ADC输出代码中的最小代码且第一当前ADC样本值等于大于所述最小代码的所述下一最小代码时读取第一计数器值；当第二先前ADC样本值等于小于所述N个ADC输出代码中的最大代码的所述下一最大代码且第二当前ADC样本值等于所述最大代码时读取第二计数器值；通过计算所述第一计数器值与所述第二计数器值之间的差值来设置代码发生的所述总次数；及报告所述第一计数器值及所述第二计数器值。7.根据权利要求6所述的方法，其中在确定代码发生的所述总次数之后更新所述INL值且其中更新所述INL值包含：根据以下等式对对应于最低直方图方格的当前ADC输出代码计算缩放DNL值：DNLhsum＝h[0]×D-hsum其中hsum是代码发生的所述总次数，且h[0]是所述当前ADC输出代码的代码发生的次数；通过将所述缩放DNL值与先前缩放INL值相加来对所述当前ADC输出代码计算当前缩放INL值；比较所述当前缩放INL值与最小缩放INL值及最大缩放INL值；当所述当前缩放INL值小于所述最小缩放INL值时将所述最小缩放INL值设置为所述当前缩放INL值；当所述当前缩放INL值小于所述最小缩放INL值时将最小INL ADC代码设置为所述当前ADC输出代码；当所述当前缩放INL值大于所述最大缩放INL值时将所述最大缩放INL值设置为所述当前缩放INL值；及当所述当前缩放INL值大于所述最大缩放INL值时将最大INL ADC代码设置为所述当前ADC输出代码。8.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括当接收的ADC样本值小于所述第一ADC输出代码或大于所述第二ADC输出代码时确定所述ADC的失败结果。9.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括在先前ADC样本值等于所述第一ADC输出代码的情况下当接收的ADC样本值小于所述第一ADC输出代码时将代码发生的所述总次数递减1。10.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括在对所述D个ADC输出代码更...

【专利技术属性】
技术研发人员：科马克·哈林顿，肯·穆舍吉安，安德鲁·阿勒曼，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US