【摘要】：數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog Converter,DAC)的性能是評(píng)價(jià)現(xiàn)代化電子設(shè)備性能的一個(gè)關(guān)鍵因素,由于轉(zhuǎn)換速率大于50MHz的高速DAC能夠更加快速地進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換,所以在各種現(xiàn)代化電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用,其中如何準(zhǔn)確、快速地測(cè)試和評(píng)價(jià)高速DAC的性能就顯得非常重要。傳統(tǒng)儀器應(yīng)用于快速自動(dòng)化測(cè)試需求的半導(dǎo)體測(cè)試領(lǐng)域暴露出了手動(dòng)操作、獨(dú)立使用的局限性,而虛擬儀器作為測(cè)量?jī)x器發(fā)展的一個(gè)新的階段,其總線模式和多儀器模塊化組合的特點(diǎn)非常有利于高速DAC自動(dòng)化測(cè)試,對(duì)高速DAC測(cè)試技術(shù)的發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文對(duì)基于虛擬儀器的高速DAC測(cè)試技術(shù)和測(cè)試方法進(jìn)行了研究,對(duì)高速DAC測(cè)試控制過程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn),最后對(duì)基于虛擬儀器的高速DAC測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先,分析了高速DAC測(cè)試的具體順序控制步驟,介紹了高速DAC常會(huì)出現(xiàn)的異常狀況,提出了基于粒計(jì)算的順序控制算法設(shè)計(jì)思路,建立了高速DAC測(cè)試粒計(jì)算層次結(jié)構(gòu),利用改進(jìn)后的加權(quán)粒度K近鄰分類算法對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分類,最后在虛擬儀器軟件平臺(tái)Lab VIEW上對(duì)基于粒計(jì)算的順序控制算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。其次,分析了高速DAC靜態(tài)誤差主要來源,對(duì)比研究了幾種常用的靜態(tài)測(cè)試數(shù)字輸入碼選擇方法,在主過渡態(tài)測(cè)試法基礎(chǔ)之上再取其反碼進(jìn)行測(cè)試,增強(qiáng)了對(duì)高位數(shù)字碼組合引起的非線性誤差的測(cè)試,然后對(duì)信號(hào)與噪聲失真比SINAD和有效位數(shù)ENOB進(jìn)行了三參數(shù)正弦波最小二乘擬合方法的研究。再次,確定了基于虛擬儀器的高速DAC測(cè)試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案,搭建了測(cè)試系統(tǒng)硬件平臺(tái),介紹了測(cè)試板的主芯片測(cè)試電路、電源及時(shí)鐘電路、小信號(hào)采集放大電路和接口電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程,確定了測(cè)試板PCB的層疊結(jié)構(gòu),分析了高速測(cè)試板PCB的信號(hào)完整性,研究了模擬輸出信號(hào)走線相匹配的端接電阻,通過平面諧振分析添加了電源分配系統(tǒng)的去耦電容,設(shè)計(jì)開發(fā)了高速DAC測(cè)試系統(tǒng)軟件。最后,在基于虛擬儀器的高速DAC測(cè)試系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)之上,對(duì)高速DAC樣片進(jìn)行了靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本文基于虛擬儀器的高速DAC測(cè)試控制算法和系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。
[Abstract]:The performance of digital-to-analog converter (Digital to Analog Converter,DAC) is a key factor in evaluating the performance of modern electronic equipment. Because the high-speed DAC with a conversion rate greater than 50MHz can perform digital-to-analog conversion more quickly. So it is very important to test and evaluate the performance of high speed DAC accurately and quickly. The limitation of manual operation and independent use has been exposed in the semiconductor testing field where traditional instruments are applied to the requirement of rapid automated testing, while virtual instruments are regarded as a new stage in the development of measuring instruments. The combination of bus mode and multi-instrument modularization is very beneficial to high-speed DAC automatic testing, which is of great practical significance to the development of high-speed DAC testing technology. In this paper, the high speed DAC test technology and test method based on virtual instrument are studied, and the key technology of high speed DAC test control is improved. Finally, the high speed DAC test system based on virtual instrument is designed. First of all, the concrete sequence control steps of high speed DAC testing are analyzed, the abnormal situation of high speed DAC is introduced, the design idea of sequence control algorithm based on granular computing is put forward, and the hierarchical structure of high speed DAC test grain computing is established. The improved weighted granularity K-nearest neighbor classification algorithm is used to classify the test results. Finally, the sequential control algorithm based on granular computing is implemented and validated on the virtual instrument software platform Lab VIEW. Secondly, the main sources of static error of high speed DAC are analyzed, and several commonly used static test digital input code selection methods are compared and studied. Based on the main transition state test method, the inverse code is selected for testing. The nonlinear error caused by the combination of high-bit digital codes is enhanced and the three-parameter sine wave least square fitting method is studied for the ratio of signal to noise distortion (SINAD) and the effective bit number (ENOB). Thirdly, the overall design scheme of high speed DAC test system based on virtual instrument is determined, the hardware platform of the test system is built, and the main chip test circuit, power supply and clock circuit of the test board are introduced. The detailed design process of small signal acquisition and amplification circuit and interface circuit is given. The stack structure of test board PCB is determined, the signal integrity of high speed test board PCB is analyzed, and the terminal resistance of analog output signal line matching is studied. The decoupling capacitance of power distribution system is added by plane resonance analysis, and the software of high speed DAC testing system is designed and developed. Finally, based on the hardware and software platform of the high-speed DAC test system based on virtual instrument, the static and dynamic parameters of the high-speed DAC sample are tested. The veracity and practicability of the high speed DAC test control algorithm based on virtual instrument and the overall design of the system are verified.
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN792

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本文編號(hào)：2226479