高精度混合集成電路直方圖測試討論

牟云飛　楊宏斌　趙彩婷等

關鍵詞：ADC；直方圖；靜態參數

本文主要通過測試機臺模擬步進DAC，并且步進DAC 比待測器件高出4 bit，這樣ATE 測試機臺能夠將一個待測ADC 的一個轉換碼平均分割16 步進，并且轉換16 次。從而待測器件理想情況下每位的轉換碼都會重復出現16 次。直方圖測試就是通過統計每個碼點出現的次數，與理想情況下碼點出現的次數來計算靜態參數值。

1 直方圖法參數計算

零點誤差（ E_Z） 與增益誤差（ E_G）

圖1 以柱狀圖表示每個轉換碼點的次數。假設被測器件是n 位，ATE 測試機臺內部的DAC 是n+4 位。

2 測試技術實現

本文選取AD7656BSTZ 型號芯片進行測試分析，分別使用傳統定義法測試和基于直方圖法測試兩種測試方法進行ATE 測試，并分別用這兩種測試方法進行算法編寫代碼，分別計算零點誤差、滿量程誤差、差分非線性誤差、積分非線性誤差。圖2 是器件實物和理想轉換示意圖。

2.1 基于傳統定義法實現測試

圖3 是基于ADVANTEST T6575 測試16 位轉換碼對應的轉換值，采樣點選取了65 536 個點。該芯片為補碼輸出，下圖為ATE 測試補碼輸出和轉換后測試輸出值。ATE 將測試的65 536 個轉換值抓取到數組中進行傳統定義法計算得出E_Z、E_G、DNL、INL 分別為-0.03%FS、0.02%FS、-1.5LSB、1.2LSB。

2.2 基于直方圖法實現測試

圖4 圖5 是基于ADVANTEST T2000 測試轉換輸出和DNL 測試結果。計算得出EZ 、EG 、DNL、INL 分別為-0.04%FS、0.03%FS、0.6LSB、1.0LSB。

3 對比分析

基于傳統定義法測試特點首先算法簡單容易實現，但是算法計算量較大，其次零點誤差和增益誤差可直接計算，并且能夠直觀反映該項參數的指標。直方圖法測試特點首先在計算DNL 和INL 可剔除系統干擾或者噪聲引起的某個轉換點的突變或者丟碼。其次直方圖法測試需要系統的采樣點多，工程上至少1 個轉換點需要重復測試16 次，才能保證該算法的優勢。但同時也增加了測試時間。