标签: 半导体测试系统

​6月19日，《ADC/DAC芯片测试前沿：德思特ATX系统高效方案与实战攻略》线上研讨会圆满结束。感谢大家的观看与支持！ 在直播间收到一些观众的技术问题，我们汇总了热点问题并请讲师详细解答，在此整理分享给大家，请查收！ 基本知识储备：ADC/DAC芯片测什么？ Q：你们可以做哪些类型的ADC芯片测试？你们可以测的ADC分辨率位数多高？ 主要支持三类主流ADC芯片：Pipeline型、逐次逼近型（SAR型）和Sigma-Delta型。测试覆盖范围以8-18位分辨率的芯片为主，对22位左右的芯片也能进行静态和动态参数测试。24位芯片需满足AWG信号源性能限制（如信号精度、噪声水平等），但实际测试仍以8-18位芯片为主流。 Q：可以测多高速率的ADC？ 测试速率取决于数字I/O模块（DIO）的工作模式。DIO支持高速模式和低速模式，其中高速模式下可测试更新速率达200MHz的芯片。 德思特方案解读：all in one的ATX测试系统如何提高测试效率？ Q：是否支持测试多量程段可选的ADC？ 支持。量程切换需通过DIO模块控制芯片的特定引脚发送指令（如SPI命令）。若不同量程需改变硬件连接（如输入路径），测试板需设计继电器电路，由DIO模块控制继电器完成量程切换。 Q：针对ADC的测试速度大概是每颗多久? 完整测试流程约10-15秒（不含芯片安装和连接时间）。具体时间取决于测试循环次数和采样点数，例如高精度测试需多次采样平均结果。 Q：建议多久执行一次校正？ 自校准：通过软件（ATView 7006）执行，推荐每3个月或环境温湿度剧变时进行，操作前需预热设备1小时以上。 返厂校准：需联系厂商，每年1次以保证测量精度。若自校准结果异常或测试数据明显偏移，也建议返厂校准。 Q：是否可以将各模块定制为PXI平台版本？ 不可行。原因有二：（1）PXI标准电源的纹波及干扰可能降低模块精度（本系统背板为低噪声定制设计）；（2）模块间高速触发依赖专用背板的点对点互联，PXI总线无法满足实时性需求。 Q：DIO模块中的FPGA有何作用？是否参与数据采集？ FPGA核心功能是生成时序和时钟信号，不参与实际数据采集。例如低速FPGA（如Xilinx Artix-7）用于存储时序，高速FPGA（如Kintex-7）用于时钟管理；数据采集由DIO模块的专用电路（如比较器、缓存）完成。 德思特ATX测试系统实操演示 Q：测试系统与测试板之间的连接线缆，是采用哪种形式 / 哪种标准 / 哪种接口？ （1）数字I/O连接：采用68针卡扣式D型线缆（可靠防脱落）； （2）时钟/触发信号：使用SMB接口（标准同轴连接器）； （3）电源/参考电压/AWG输出：采用4PIN LEMO接口（支持0B/1B系列线缆，可选直角或弯角）； （4）高速差分信号（如AWG 2180）：每个通道独立使用SMA接口。 Q：1/2LSB correction选项有什么用 该功能用于适配不同理论转换曲线的ADC芯片： 启用条件：若ADC的零点偏移（Offset）位于转换阶梯中点（非理想居中位置），需勾选以校正Offset误差； 禁用条件：若零点偏移恰好在Code范围正中央（理想状态），则无需启用。 Q：ATView 软件是否支持二次开发？ 支持通过脚本实现自动化控制。软件虽未内置远程控制接口，但所有操作（如参数配置、测试执行）均可通过脚本编程调用，满足定制化测试流程需求。 Q：由AWG22转为AWG20观察测试结果是否有差异,怎样的差异 AWG22在动态参数（如THD、SFDR）上性能优于AWG20约3-5dB，因其信号纯度更高，更适合高精度动态测试。 ​

​ 前一章详解了偏移/增益/INL/DNL/TUE六大参数的计算方法，带您掌握从跳变点提取到误差分析的全流程。 【前文回顾】 技术干货 | ADC静态参数全解析：从偏移误差到未调整总误差，一文掌握核心计算！-面包板社区 本章将介绍DAC术语： ● 偏移误差 ● 满刻度误差 ● 增益误差 ● 积分非线性误差（INL误差或INLE） ● 差分非线性误差（DNL误差或DNLE） ● 未调整总误差（TUE） ● （转换）延迟 ● 转换时间 ● 差分非线性误差（DNL/DNLE） ● 端点和最佳拟合线 ● 增益误差 ● 积分非线性误差（INL/INLE） ● 单调性 ● 乘法型DAC ● 电源抑制比 ● 偏移误差 1、（转换）延迟 从开始转换到第一次转换的数据出现在输出端之间的时钟周期数。每次采样的数据都会在管道延迟加上采样后的输出延迟之后出现。 2、转换时间 进行一次转换所需的时间。 3、差分非线性误差（DNL/DNLE） 理想1LSB步长的最大偏差。对于理想的DAC，相邻两个数字代码对应的输出电压正好相差1LSB。DNLE大于1LSB将导致非单调传递函数。 4、端点和最佳拟合线 5、增益误差 满量程输入码输出电压（或电流）与满量程输入码理想电压（或电流）之差（终点计算）。参考线的斜率是增益误差的测量值。 TS-ATX7006 6、积分非线性误差 (INL/INLE) 积分非线性误差描述的是对参考线的偏离。参考线可以是端点线或最佳拟合线。它是对传递函数直线度的衡量，可能大于差分非线性误差。DNL误差的大小和分布将决定转换器的积分线性度。 INL是静态指标，与THD（动态指标）相关。不过，失真性能无法从INL规格中预测，只能说当 7、单调性 当DAC为单调型时，输入代码每增加（或减少）一个，输出就会朝同一方向变化（或保持不变）。因此，单调设备的传递函数斜率的符号不会改变。 8、乘法DAC 从某种意义上说，每个DAC都是乘法DAC，因为输出电压（或电流）等于参考电压乘以一个常数，该常数由数字输入代码除以2n（n是分辨率的位数）决定。在双象限乘法DAC中，参考电压或数字输入代码会改变输出电压的极性。如果参考电压和数字代码都能改变输出电压的极性，则存在四象限乘法。 9、电源抑制 转换器对直流电源电压变化的敏感度。 10、偏移误差 当数字输入代码（大多为0或半刻度）被设置为理想输出电压0V时的输出电压（端点计算）。对于最佳拟合线计算，偏移误差是最佳拟合参考线与理想传输线之间的偏移。 ​

​ 如前一章所述，A/D转换器的线性度参数计算基于设备的转换点（或跳变点）。 【前文回顾】 技术干货 | A/D转换器关键性能参数解析：从静态指标到动态特性-面包板社区 下面将讨论以下参数： ● 偏移误差 ● 满刻度误差 ● 增益误差 ● 积分非线性误差（INL误差或INLE） ● 差分非线性误差（DNL误差或DNLE） ● 未调整总误差（TUE） ● 代码误差 ADC示例 为了解释A/D转换器的线性度参数，下图可以将一些ADC示例与理想的4位ADC相叠加。1/2LSB选项显示的ADC，其第一个转换点从半LSB开始，而不是1LSB。绘图可显示五种不同的ADC数据： 1）ADC1：只有偏移误差的ADC 2）ADC2：仅有增益误差的ADC 3）ADC3：有偏移、增益和线性误差的ADC，无缺失码 4）ADC4：有偏移、增益和线性误差的ADC，缺少一个代码（代码8） 5）随机ADC数据：随机误差。使用“新建ADC数据（NewADCdata）”按钮新建ADC 联系德思特进入绘图插件 绘图插件中提供以下ADC数据展示选项： ●跳变点图（Trip-points）：理想ADC的传输曲线与示例ADC（蓝线）叠加显示。 ●端点叠加图（Endpointoverlay）：叠加端点参考线及示例ADC相对于该线的误差（蓝线）。 ●最佳拟合叠加图（Bestfitoverlay）：叠加最佳拟合参考线及示例ADC相对于该线的误差（蓝线）。 ●端点误差图（Endpointerror）：示例ADC相对于端点参考线的误差（单位：LSB）。 ●最佳拟合误差图（Bestfiterror）：示例ADC相对于最佳拟合参考线的误差（单位：LSB）。 ●差分误差图（Differentialerror）：示例ADC每个转换台阶的误差（单位：LSB），不包含首尾台阶。 ●未调整总误差图（Totalunadjustederror）：示例ADC相对于理想传输线的误差（单位：LSB）。 对于跳变点(1)、端点叠加(2)和最佳拟合叠加(3)，x轴可显示电压或LSB。差分误差(6)显示每一步的误差，不包括第一步和最后一步。 对于前三种展示方式，y轴显示(ADC输出)代码，x轴显示(ADC输入)电压或LSB。对于其他四种展示方式，x轴显示跳变点(点1为第一个跳变点或从0到1的过渡点)，但上述差分误差图(6)除外，其y轴显示以LSB为单位的误差。 参数计算 要确定ADC的误差参数，需要一条参考线。常用的参考线有两种：端点线和最佳拟合线。 图1 端点线是第一过渡点和最后过渡点之间的一条直线。因此，只有第一个点和最后一个点才用于计算参考线。端点误差图 (4) 的第一个点和最后一个点始终为零。在端点叠加模式 (2) 下，第一个和最后一个过渡点等于设备的第一个和最后一个过渡点。 最佳拟合线计算使用所有过渡点。使用最小二乘线性回归算法。最佳拟合线 (y=ax+b) 的方程为： 其中：a=斜坡；b=偏移量；N=数据点数；x=x值；y=y值。 最佳拟合线将正好位于所有误差的中心。在最佳拟合误差图表示法中，零线以上所有误差之和等于零线以下所有误差之和（零线是最佳拟合参考线）。最佳拟合线总是能得到更好的INLE结果，但使用端点线更为常见。 1、偏移误差 偏移误差是第一个过渡点（或跳变点）与理想过渡点之间的误差（基于端点计算）。对于最佳拟合线计算，偏移误差是最佳拟合参考线的偏移量（与理想传输线相关）。 ● 示例： ADC1：端点参考线为 y=1.000x+0.250。端点参考线与理想第一个跳变点的偏移为 -0.25LSB。另请参见端点覆盖展示图（2）并选择x轴=LSB，端点参考线的第一个跳变点比理想线的跳变点小0.25LSB。 ADC4：选择最佳拟合覆盖展示图（3）并设置x轴=LSB，最佳拟合参考线（橙色线）与理想第一个跳变点的偏移为 0.90LSB。 联系德思特进入绘图插件 偏移误差的更好说法是零刻度误差。偏移一词意味着所有转换的误差都相等。在零刻度值附近存在强烈非线性的情况下，这一定义可能会产生误导，而不那么模糊的零刻度误差则是更好的术语。 2、满量程误差 满量程误差是最后一个过渡点（或跳变点）与理想过渡点之间的误差（端点满量程误差）。它等于增益误差与偏移误差之和。 ● 示例： ADC1：满量程误差等于偏移误差：-0.25+0.00=-0.25LSB。 ADC2：满量程误差等于增益误差：0.00+(-0.70LSB)=-0.70LSB。 ADC3：端点满量程误差为-0.25+(-0.20LSB)=-0.45LSB。选择跳变点展示图（1）并设置x轴为LSB，最后一个跳变点比理想最后跳变点提前约0.45LSB。 ADC3：最佳拟合满量程误差约为-1.5LSB（-1.18+-0.28=-1.48LSB）。参见最佳拟合覆盖展示图（3）中参考线（橙色线）的最后跳变点，其位置比理想跳变点提前约1.5LSB。 联系德思特进入绘图插件 3、增益误差 增益误差等于满量程误差减去偏移误差，是（端点或最佳拟合参考线）与传输特性理想斜率的偏差。斜率可从参考线方程 y=ax+b 的系数“a”中获取。增益误差计算公式为：(N-1)/a-(N-1)，其中N为跳变点数量，N-1为跳变点之间的步数。 ● 示例： 以下示例中的ADC均为4位转换器，具有16个台阶和15个跳变点。例如，对于ADC2，（端点）误差为 (15-1)/1.0526-(15-1)=-0.70LSB。 ADC4：选择最佳拟合展示图（3）并设置x轴=LSB，从图中读取满量程误差约为0.3LSB（精确值为0.34LSB）（最佳拟合参考线（橙色线）的最后跳变点比理想跳变点大0.3LSB）。偏移为0.9LSB，因此增益误差为0.34-0.9=-0.56LSB。通过公式计算：(N-1)/a-(N-1)=(15-1)/1.0417-(14)=-0.56LSB。 联系德思特进入绘图插件 4、积分非线性误差（INL/INLE） 积分非线性误差描述与参考线的偏离程度，不包含偏移和增益误差，用于衡量传输函数的线性度。DNL误差的大小和分布决定了转换器的积分线性度，INLE表示DNL误差的累积和。INL误差计算公式为： 其中，Vtrp(x)是代码x-1到x的转换。Vzs是基准线的零刻度电压（起始电压）。ALSB是实际（或测量）LSB步长。实际LSB步长由ILSB/a计算得出，其中ILSB是理想LSB步长，“a”是参考线的角度（y=ax+b的“a”）。 ● 示例： 绘制INL图时，选择最佳拟合误差（4）或端点误差（5）展示图，与零线（参考线）的最大偏差即为INLE。 ADC3：选择最佳拟合误差图（5），最大偏差出现在跳变点8（过渡7→8，另见最佳拟合覆盖展示图）。 ADC1：仅存在偏移误差，INL误差为零。 ADC2：仅存在增益误差，无线性误差。 联系德思特进入绘图插件 5、差分非线性误差（DNL/DNLE） 1LSB步长的最大偏差。DNL计算中的1LSB步长基于测量（或实际）的LSB步长。实际1LSB步长是理想LSB除以“a”（ILSB/a），其中“a”是参考线的角度（y=ax+b的“a”）。实际上，实际的1LSB(1/a)和理想的1LSB步长之间的差别非常小。DNL的计算方法如下： 其中，ALSB是实际的1LSB步长。Vtrp(x+1)是代码x变为x+1的跳闸点电压，Vtrp(x)是代码x-1变为x的跳闸点电压。 DNLE为-1或更小时可能表示丢码。上图中的ADC4缺失代码8，在差分误差展示图（6）中可看到-1LSB的误差。 TS-ATX7006 ADCDNL误差在TS-ATX7006计算中启用“搜索跳变点算法（searchtrip-pointalgorithm）”选项时，DNLE可能小于-1LSB（跳变点出现在前一跳变点之前），这通常由测量分辨率不足、信号源噪声或ADC噪声导致。启用“排序代码”选项后，DNLE不会小于-1LSB。 联系德思特进入绘图插件 6、总未调整误差（TUE） 总未调整误差是包含线性误差、增益误差和偏移误差的指标，反映器件与理想性能的最坏情况偏差。TUE计算公式为： 其中，其中Vtrpx是从代码x-1到x的转换电压。Vzs是（理想）ADC的零刻度电压（起始电压）。ILSB是理想的LSB步长。 在图中选择总未调整误差图（7）作为示例。跳变点图（1）也将显示与理想转换器相关的设备总误差。 联系德思特进入绘图插件 7、代码误差 代码误差是理想（预期）代码与当前代码之间的误差，以LSB为单位的总未调整误差四舍五入至最接近的整数。 ​

1. 避免碰撞：在安装，操作 探针台 时应避免碰撞，机体放置需平坦，不可倾斜或横倒，避免机器发生故障或异常异音。 2. 仪器的运输：仪器运输时，请先拔掉电源线插头。仪器运输应使用专门的包装箱，避免碰到 探针台 的任何运动部件。 3. 仪器的存放：使用完后需要注意保持清洁，尽量把灰尘吹干尽，以免灰尘将机械精密部件，光学部件，电学接触面污染，导致仪器精度降低。 探针台 机体清洁时，避免直接泼水清理，以无尘布轻轻擦拭并吹干即可。不可用硬物接触机器，以免发生故障或危险。 探针台 光学部件清洁时，可用镜头纸蘸wu水jiu精从中间向外轻轻的擦拭。停电或长期不用、外出旅行时，请将电源线插头拔掉以维护机器寿命。操作人员必须严格按要 ** 作，以保证数据的准确和仪器的正常使用。 4. 工作环境： 探针台 应放在稳定可靠的台面上，最好是具有防震装置的工作台上，避免在高温，潮湿激烈震动，阳光直接照射和灰尘较多的环境下使用。