數(shù)模轉(zhuǎn)換器是將離散量化的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為連續(xù)的模擬信號(hào)的器件,是連接模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的紐帶和橋梁。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)模轉(zhuǎn)換器也在向著高速高精度方向不斷發(fā)展,伴隨這一發(fā)展趨勢(shì)的是對(duì)其測(cè)試方法和測(cè)試手段的要求越來越高。影響其測(cè)試精度與準(zhǔn)確性的因素也越來越多,諸如電源驅(qū)動(dòng)、系統(tǒng)時(shí)鐘、可靠接地、測(cè)試系統(tǒng)等因素,均會(huì)導(dǎo)致測(cè)試性能參數(shù)的嚴(yán)重降低,從而使測(cè)試也變得更加困難。因此,探索高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器測(cè)試技術(shù)具有十分重要的意義。本文首先分析了數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基本理論,對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理、性能指標(biāo)和測(cè)試原理進(jìn)行了介紹和總結(jié),并在此基礎(chǔ)上對(duì)某12位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的邏輯結(jié)構(gòu)及電特性指標(biāo)進(jìn)行深入的研究。本文提出了數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路的自動(dòng)化測(cè)試方法,實(shí)現(xiàn)了芯片在晶圓階段熔絲修調(diào)和成測(cè)階段參數(shù)的自動(dòng)化測(cè)試。本文主要研究了以下內(nèi)容:首先,本文設(shè)計(jì)了芯片晶圓階段的熔絲修調(diào)PCB電路板和制定了熔絲修調(diào)方案。熔絲修調(diào)PCB電路板設(shè)計(jì),考慮了如何確保其電源完整性設(shè)計(jì)、如何設(shè)計(jì)PCB層疊和去耦電容。熔絲修調(diào)方案設(shè)計(jì)是采用J750集成電路測(cè)試系統(tǒng)的MSO模塊以及隨機(jī)攜帶的VBT腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的。熔絲修調(diào)實(shí)現(xiàn)過程包括三個(gè)步驟。(1)MSO模塊采集電路轉(zhuǎn)換點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。(2)余下的步驟本文使用VBT腳本語(yǔ)言編寫程序,并且通過J750集成電路測(cè)試系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)操作。根據(jù)輸出電壓值,我們可以計(jì)算出修調(diào)碼確定熔絲燒寫位置。(3)待完成全部熔絲燒寫工作后,對(duì)該芯片的微分非線性指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試,判斷是否滿足設(shè)計(jì)需求。其次,在成測(cè)階段,依據(jù)芯片電參數(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)需求,本文通過在J750集成電路測(cè)試系統(tǒng)上編程,開發(fā)了成測(cè)階段的測(cè)試程序。對(duì)靜態(tài)參數(shù)等參數(shù)進(jìn)行全溫區(qū)測(cè)試,并與修調(diào)前的靜態(tài)參數(shù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì),檢驗(yàn)熔絲修調(diào)算法的可行性和可靠性。測(cè)試結(jié)果表明:該12位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片在晶圓階段修調(diào)前各輸出端的微分非線性誤差為2~3LSB,熔絲修調(diào)后的微分非線性誤差可以降低到0.2~0.85LSB,積分非線性誤差在修調(diào)前為2~3LSB,熔絲修調(diào)后的積分非線性誤差為0.5~2LSB,完全滿足電路設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN792
【部分圖文】：

權(quán)電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器通常包含恒流源、模擬電子開關(guān)和求和運(yùn)算放大器三個(gè)部分。S0-Sn-1是模擬電子開關(guān)，從權(quán)電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器原理圖可知，當(dāng) Si=0 時(shí)，開關(guān) Si接地；當(dāng)輸入數(shù)字量的某一位數(shù)碼值為 1 時(shí)，對(duì)應(yīng)的開關(guān) Si就會(huì)連接到運(yùn)算放大器的反相端，這時(shí)相應(yīng)的權(quán)電流將流入求和電路，通過以上分析我們可以得到等式：1 2 1 02 1101 1 1 1( )2 2 2 2122O Z f f n nn nnif iniU i R R d d d dR d (2-16)由于權(quán)電流型 D/A 轉(zhuǎn)換器速度不受放大器帶寬和 RC 延遲的限制，各支路上的權(quán)電流不受開關(guān)導(dǎo)通電阻的影響，因此該數(shù)模轉(zhuǎn)換器可達(dá)到很高的速度和轉(zhuǎn)換精度。由于這種類型數(shù)模轉(zhuǎn)換器所有的電流都直接流向輸出端，因此能量的使用效率是很高的，而且實(shí)現(xiàn)起來也十分容易，但是該類型轉(zhuǎn)換器也有一些缺點(diǎn)，如對(duì)器件不匹配性的敏感程度比較差。

測(cè)試原理圖如圖 2.6 所示。首先按照器件的使用環(huán)境說明模轉(zhuǎn)換器電路接入測(cè)試系統(tǒng)中，然后對(duì)待測(cè)器件施加規(guī)定時(shí)，在數(shù)字輸入端施加全“0”碼，此時(shí)測(cè)得模擬輸出端點(diǎn)電壓值記為 VOI，由公式 2-18 計(jì)算實(shí)際測(cè)得的電壓值 V DAC 的失調(diào)誤差。O O OIE V V誤差（Gain Error）表征實(shí)際輸出范圍和理想輸出范圍之間的偏差。增益誤差的關(guān)系。在圖 2.8 中，DAC 的滿刻度誤差是當(dāng)數(shù)字輸入量電壓值與理想的輸出電壓值的差值。在實(shí)際測(cè)試過程中，差，這個(gè)誤差通常使用增益誤差來表示。所謂增益誤差就與零點(diǎn)誤差的差值。

本課題所選用的器件在晶圓階段其主要參數(shù)指標(biāo)如零點(diǎn)誤差、增益誤差、微分非線性等參數(shù)不能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。為達(dá)到器件的設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，本芯片所采用的方法是在晶圓測(cè)試階段，使用熔絲修調(diào)的方法對(duì)電阻網(wǎng)絡(luò)的阻值進(jìn)行修正，以達(dá)到器件的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。其具體的參數(shù)指標(biāo)如表 3-5 所示。表 3. 5 器件的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)名稱 符號(hào) 最小值 最大值 單位零點(diǎn)誤差 OE -2 2 LSB增益誤差 GE -2 2 LSB微分非線性 DNL -1 1 LSB積分非線性 INL -2 2 LSB正電源電流 IDD - 15 mA負(fù)電源電流 ISS -12 - mA

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