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A/D转换芯片的测试环境构成及测试方法

发布时间:2008/6/2 0:00:00 访问次数:513

摘要:介绍了通过labview编程环境,运用系统集成的方法,集成具有gpib接口的测试设备,实现数字电路测试系统向混合信号测试向扩展的方法。并阐述了a/d转换芯片的几种主要测试方法:柱形图分析法、离散参数傅立叶变换法、拍频测试法等的基本原理及实现方法。

关键词:集成电路测试 混合信号测试 系统集成

所谓的混合信号测试,是指对a/d、d/a、锁相环等兼有数字和模拟两种信号的混合电路芯片的测试。混合信号测试的测试时间长、费用高、测试系统结构复杂,在实现上具有一定难度。而数字电路测试系统有着出色的测试能力,如足够的向量深度、灵活的数据格式、常规的交直流参数测试能力等。添加必要的程控模拟源以及模拟信号测试设备,运用系统集成的方法,用高信噪比的数字电路测试系统以及带有gpib或vxi接口的设备构造a/d、d/a待转换芯片的测试环境,完全可扩展到混合信号电路的测试领域,可以在一定程序上解决混合信号测试的问题。

由ni公司出品的labview语言,是一种图形化编程语言,也是最通用的工程测试语言。labview本身附带的软件包提供了大量带有gpib接口的可程控测试设备的驱动程序,在测试程序中添加这些现在的驱动程序模块,很容量实现对外部设备的操作,使软件编程变量非常简单;labview库函数中的dsp函数,可以方便地进行数据处理,作频谱分析。

选用labview构成测试的软件环境,运用系统集成的方法实现数字电路测试系统向混合信号测试的扩展,可以依据不同的测试品种和测试要求,对系统灵活地加以配置,不管是软件编写还是硬件集成都非常方便、灵活、快捷。在构筑测试系统时,要充分考虑到以下三方面问题:系统中各部分的同步协调工作、降低系统噪声、阻抗匹配。

1 a/d转换芯片的测试环境构成

1.1 硬件构成

测试系统的硬件框图如图1。该系统的工作原理是:在sub工作站运行的测试程序通过gpib接口程控任意波形发生器产生所需要的测试波形;由数字电路测试系统产生测试a/d转换芯片所必需的数字激励并获取数字响应信号。在测试过程中,每次启动a/d转换的同时提供任意波形发生器的时钟脉冲信号,保证测试的同时进行,同时读入a/d转换器的数字输出信号;测试完毕后从数字电路测试系统的内存中读出转换数据,并进行处理。

高分辨率a/d的测试对测试系统本身的噪声性能有较高的要求。测试系统必须具有分辨小信号的能力,如果系统噪声太大,滤波不干净,就会扭曲测试结果,甚至无法进行测试。我们使用的数字测试系统为ims公司的ats60e测试系统,信噪比可达到90~124db,可以测试16bit音频a/d,完全可以满足测试的要求。而且系统除了图表化的编程界面外,还提供labview以及c语言的编程环境,很容易对测试过程进行控制。

任意波形发生器内部的存储空间存储数字化的波形,输出时通过d/a将数字信号转化为模拟信号。一般来说,输出频率和分辨率两个指标不可兼得。可以根据测试的a/d品种选择高速、低分辨率或低速、高分辨率的设备。对普通的音频a/d来说,pragmatic 2711(16位,2mhz)是较好的选择。任意波形发生器产生的a/d常用测试波形一般有斜波(或三角波)和正弦波两种:斜波主要用来测量静态参数,正弦波用来测动态参数。在任意波形发生器后接高阶有源滤波器,以平滑由于波形发生器内部d/a存在量化误差所产生的测试波形上的锯齿,减少测试信号的失真。对高频电路测试,一般测试系统阻抗都为50ω,要充分考虑到阻抗匹配的问题,以保证信号的最大通过和最小反射。

1.2 软件构成

测试软件分两部分:ims-ats60e数字电路测试系统的ims测试程序及labview测试程序(见图2)。

数字电路测试系统的ims测试程序完成如下功能:重复进行若干次测试,每次测试都产生a/d的转换控制信号,同时提供一个数字信号作为系统同步时钟,并捕获转换结果;对电路的数字部分进行常规的交、直流参数测试。

labview测试程序完成

摘要:介绍了通过labview编程环境,运用系统集成的方法,集成具有gpib接口的测试设备,实现数字电路测试系统向混合信号测试向扩展的方法。并阐述了a/d转换芯片的几种主要测试方法:柱形图分析法、离散参数傅立叶变换法、拍频测试法等的基本原理及实现方法。

关键词:集成电路测试 混合信号测试 系统集成

所谓的混合信号测试,是指对a/d、d/a、锁相环等兼有数字和模拟两种信号的混合电路芯片的测试。混合信号测试的测试时间长、费用高、测试系统结构复杂,在实现上具有一定难度。而数字电路测试系统有着出色的测试能力,如足够的向量深度、灵活的数据格式、常规的交直流参数测试能力等。添加必要的程控模拟源以及模拟信号测试设备,运用系统集成的方法,用高信噪比的数字电路测试系统以及带有gpib或vxi接口的设备构造a/d、d/a待转换芯片的测试环境,完全可扩展到混合信号电路的测试领域,可以在一定程序上解决混合信号测试的问题。

由ni公司出品的labview语言,是一种图形化编程语言,也是最通用的工程测试语言。labview本身附带的软件包提供了大量带有gpib接口的可程控测试设备的驱动程序,在测试程序中添加这些现在的驱动程序模块,很容量实现对外部设备的操作,使软件编程变量非常简单;labview库函数中的dsp函数,可以方便地进行数据处理,作频谱分析。

选用labview构成测试的软件环境,运用系统集成的方法实现数字电路测试系统向混合信号测试的扩展,可以依据不同的测试品种和测试要求,对系统灵活地加以配置,不管是软件编写还是硬件集成都非常方便、灵活、快捷。在构筑测试系统时,要充分考虑到以下三方面问题:系统中各部分的同步协调工作、降低系统噪声、阻抗匹配。

1 a/d转换芯片的测试环境构成

1.1 硬件构成

测试系统的硬件框图如图1。该系统的工作原理是:在sub工作站运行的测试程序通过gpib接口程控任意波形发生器产生所需要的测试波形;由数字电路测试系统产生测试a/d转换芯片所必需的数字激励并获取数字响应信号。在测试过程中,每次启动a/d转换的同时提供任意波形发生器的时钟脉冲信号,保证测试的同时进行,同时读入a/d转换器的数字输出信号;测试完毕后从数字电路测试系统的内存中读出转换数据,并进行处理。

高分辨率a/d的测试对测试系统本身的噪声性能有较高的要求。测试系统必须具有分辨小信号的能力,如果系统噪声太大,滤波不干净,就会扭曲测试结果,甚至无法进行测试。我们使用的数字测试系统为ims公司的ats60e测试系统,信噪比可达到90~124db,可以测试16bit音频a/d,完全可以满足测试的要求。而且系统除了图表化的编程界面外,还提供labview以及c语言的编程环境,很容易对测试过程进行控制。

任意波形发生器内部的存储空间存储数字化的波形,输出时通过d/a将数字信号转化为模拟信号。一般来说,输出频率和分辨率两个指标不可兼得。可以根据测试的a/d品种选择高速、低分辨率或低速、高分辨率的设备。对普通的音频a/d来说,pragmatic 2711(16位,2mhz)是较好的选择。任意波形发生器产生的a/d常用测试波形一般有斜波(或三角波)和正弦波两种:斜波主要用来测量静态参数,正弦波用来测动态参数。在任意波形发生器后接高阶有源滤波器,以平滑由于波形发生器内部d/a存在量化误差所产生的测试波形上的锯齿,减少测试信号的失真。对高频电路测试,一般测试系统阻抗都为50ω,要充分考虑到阻抗匹配的问题,以保证信号的最大通过和最小反射。

1.2 软件构成

测试软件分两部分:ims-ats60e数字电路测试系统的ims测试程序及labview测试程序(见图2)。

数字电路测试系统的ims测试程序完成如下功能:重复进行若干次测试,每次测试都产生a/d的转换控制信号,同时提供一个数字信号作为系统同步时钟,并捕获转换结果;对电路的数字部分进行常规的交、直流参数测试。

labview测试程序完成

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