專利名稱：數(shù)字－模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種內(nèi)建自我測(cè)試(Built In Self-Test，BIST)裝置及方法，特別是關(guān)于一種應(yīng)用于數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(Digital-to-Analog Converter，DAC)的內(nèi)建自我測(cè)試裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著高集成度電路的發(fā)展，愈來愈多的電路是整合至一系統(tǒng)芯片(SoC)中。許多數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)及結(jié)合模擬及數(shù)字功能的混合信號(hào)(mixed-signal)電路已應(yīng)用于如無線通訊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及衛(wèi)星通訊方面。近年來，上述電路已發(fā)展出內(nèi)建自我測(cè)試技術(shù)，藉由內(nèi)建的電路直接進(jìn)行自身硬件的測(cè)試，以節(jié)省成本及縮短測(cè)試時(shí)間。
傳統(tǒng)上，數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試是直接處理數(shù)字轉(zhuǎn)模擬(DA)的電壓信號(hào)，但由于模擬信號(hào)與噪聲間不易分辨，常須附加輔助電路或利用特殊方法加以處理，然而結(jié)果仍并不理想。此外，若需處理高頻的DA信號(hào)，必須增加一擷取電壓的線路，且其取樣頻率往往需為該DA信號(hào)頻率的兩倍以上，因而具有相當(dāng)高的技術(shù)困難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種高速數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置及方法，利用檢測(cè)信號(hào)的各脈沖間的誤差且進(jìn)行分析，可降低現(xiàn)行內(nèi)建自我測(cè)試的技術(shù)困難度，而得以提供電路修正的依據(jù)，或用于電路的規(guī)格(spec.)檢測(cè)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明揭示一種數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置，其主要包含一第一低通濾波器(Low Pass Filter，LPF)、一微分單元、一第二低通濾波器、一施密特觸發(fā)(Schmitt trigger)單元、一負(fù)載周期(duty cycle)擷取器及一簽字分析器(signature analyzer)。該第一低通濾波器是用于將一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器所送出的模擬信號(hào)平滑化。該微分單元連接該第一低通濾波器的輸出端，用于將該模擬信號(hào)進(jìn)行微分，以取得該模擬信號(hào)各脈沖間的差異。該第二低通濾波器連接該微分單元的輸出端，用于將微分后的模擬信號(hào)平滑化。該施密特觸發(fā)單元是用于將該第二低通濾波器所送出的模擬信號(hào)根據(jù)一臨界電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。該負(fù)載周期擷取器是用于計(jì)算該數(shù)字信號(hào)的負(fù)載周期。該簽字分析器是利用該負(fù)載周期進(jìn)行誤差分析。
該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置的實(shí)施方法可歸納為包含下列步驟(1)利用該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器將一數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為一模擬信號(hào)；(2)將該模擬信號(hào)進(jìn)行第一次平滑化，以去除噪聲；(3)將經(jīng)第一次平滑化的模擬信號(hào)進(jìn)行微分，以得到該模擬信號(hào)各脈沖間的差異；(4)將該模擬信號(hào)進(jìn)行第二次平滑化；(5)將該模擬信號(hào)依據(jù)一臨界電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，其中大于該臨界電壓的部份轉(zhuǎn)換為高位準(zhǔn)″1″，小于該臨界電壓的部份轉(zhuǎn)換為低位準(zhǔn)″0″；(6)計(jì)算該數(shù)字信號(hào)的負(fù)載周期；(7)利用該負(fù)載周期計(jì)算微分非線性度(differentialnon-linearity，DNL)，用于判斷該模擬信號(hào)的誤差。
至于高速DA信號(hào)的處理，上述的微分單元的前置電路可利用一包含一測(cè)試圖案(test pattern)單元、一取樣及維持(sample-and-hold)電路及一邏輯電路的組合電路代替，用以降低DA信號(hào)的速度。該測(cè)試圖案單元用以產(chǎn)生一測(cè)試圖案，其包含若干個(gè)將送至該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器之位信號(hào)，其中該位信號(hào)是DA信號(hào)的相同位的組合，且在相鄰的DA信號(hào)間等于零。該取樣及維持電路是針對(duì)該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)進(jìn)行取樣及維持，藉以產(chǎn)生基本上漸增及連續(xù)的輸出信號(hào)并送至該微分單元進(jìn)行處理。該邏輯電路是用以提供該取樣及維持電路及后端電路的控制信號(hào)。
用于處理高速DA信號(hào)的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置的實(shí)施方法可歸納為包含下列步驟(1)產(chǎn)生一包含若干個(gè)位信號(hào)的測(cè)試圖案，其中該位信號(hào)是待測(cè)的若干個(gè)DA信號(hào)的相同位的組合；(2)將該DA信號(hào)轉(zhuǎn)換為一模擬信號(hào)；(3)針對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行取樣及維持，其中是針對(duì)該模擬信號(hào)的脈沖進(jìn)行取樣，而該模擬信號(hào)的脈沖的峰值則進(jìn)行維持；(4)將經(jīng)取樣及維持的模擬信號(hào)進(jìn)行微分，以得到其各脈沖間的差異；(5)將該模擬信號(hào)進(jìn)行平滑化；(6)將該模擬信號(hào)依據(jù)一臨界電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；(7)計(jì)算該數(shù)字信號(hào)的負(fù)載周期；以及(8)利用該負(fù)載周期計(jì)算該模擬信號(hào)的誤差。
簡(jiǎn)言之，本發(fā)明并不像現(xiàn)有的內(nèi)建自我測(cè)試電路直接處理DA信號(hào)，而是利用微分技術(shù)找出模擬信號(hào)的兩個(gè)相鄰脈沖的差異，并將兩者差異所代表的振幅值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的負(fù)載周期，藉以分析相鄰數(shù)碼的誤差，可大幅降低數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試的復(fù)雜性及困難度。


本發(fā)明將依照附圖來說明，其中圖1是本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置的示意圖；圖2示例本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置及方法的信號(hào)經(jīng)微分及平滑化后的波形；圖3是本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置及方法的觸發(fā)器單元的信號(hào)轉(zhuǎn)換示意圖；
圖4(a)及4(b)示例本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置及方法的負(fù)載周期擷取方式；圖5是本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置及方法的負(fù)載周期分析方式示意圖；圖6顯示本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置及方法的一測(cè)試結(jié)果；圖7顯示本發(fā)明的另一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置；圖8示例圖7中的邏輯電路的電路圖；圖9顯示本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置的邏輯電路所輸出的控制信號(hào)與時(shí)脈信號(hào)及BIST信號(hào)的關(guān)系；圖10顯示本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置在處理四位的DA信號(hào)時(shí)的邏輯電路所輸出的控制信號(hào)；圖11顯示本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置的測(cè)試圖案；圖12顯示本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)；圖13顯示本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置的取樣及維持電路的輸出信號(hào)；圖14顯示本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置在其微分單元前、后的信號(hào)。
圖中組件符號(hào)說明

具體實(shí)施方式
圖1顯示本發(fā)明的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置10，其是用于一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)103的校正及測(cè)試。該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器103的輸入端連接一第一復(fù)用器102，用于選擇一數(shù)字信號(hào)或由一計(jì)數(shù)器101所送出的信號(hào)。以4位為例，該計(jì)數(shù)器101所送出的信號(hào)將依序?yàn)椤?000″、″0001″…″1111″，再依序回到″0000″。該第一復(fù)用器102的輸出端除了連接該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器103外，另并聯(lián)一第一放大器104。一解復(fù)用器(demultiplexer)105接收該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器103的輸出信號(hào)，其一輸出端可輸出正常的模擬信號(hào)，而另一輸出端則連接至一加法器117，以供測(cè)試時(shí)信號(hào)輸出。該加法器117的另一輸入端連接該第一放大器104的輸出端。利用該加法器117計(jì)算由該解復(fù)用器105及第一放大器104輸出的信號(hào)。該加法器117的輸出端連接至一第一低通濾波器118，利用積分作用，使信號(hào)平滑化。該第一低通濾波器118輸出的信號(hào)經(jīng)一微分單元107進(jìn)行微分，用于分析各信號(hào)的脈沖間的差異。該微分單元107可采用微分器(differentiator)、取樣維持(sample-and-hold)電路或切換電容(SwitchedCapacitor，SC)電路。之后，信號(hào)經(jīng)一第二低通濾波器108進(jìn)行信號(hào)的第二次平滑化后送至一放大單元109，以進(jìn)行信號(hào)放大。該放大單元109包含一正放大器110及一負(fù)放大器111，用以產(chǎn)生兩反相的放大信號(hào)。該正、負(fù)放大器110、111的輸出端連接一施密特觸發(fā)單元12，其為一正施密特觸發(fā)器112及一負(fù)施密特放大器113的并聯(lián)電路，用以將信號(hào)藉由一預(yù)設(shè)的臨界電壓分成高位準(zhǔn)″1″及低位準(zhǔn)″0″，其中大于該臨界電壓者為″1″，小于該臨界電壓者則為″0″，而將模擬信號(hào)數(shù)字化。經(jīng)數(shù)字化后的信號(hào)經(jīng)一第二復(fù)用器114選擇后送至一負(fù)載周期擷取器115及一簽字分析器116，以進(jìn)行信號(hào)的誤差分析。
信號(hào)傳輸至該加法器117前的線路可歸納為一信號(hào)選擇線路11，其是用于進(jìn)行校正或測(cè)試時(shí)選擇及切換信號(hào)路徑。換言之，該信號(hào)選擇線路11包含該計(jì)數(shù)器101、第一復(fù)用器102、待測(cè)的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器103、第一放大器104及解復(fù)用器105，其中該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器103及該解復(fù)用器105構(gòu)成一測(cè)試線路13，而該第一放大器104則為一校正線路14，且兩者并聯(lián)于該第一復(fù)用器102的輸出端。信號(hào)所經(jīng)路徑的選擇是基于該第一復(fù)用器102所接收的為測(cè)試或校正的指示。校正的功能是用于測(cè)試線路的動(dòng)作是否正常，而測(cè)試的功能則為測(cè)試經(jīng)數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)是否有不正常的誤差產(chǎn)生。
當(dāng)進(jìn)行校正程序時(shí)，信號(hào)經(jīng)該第一復(fù)用器102、第一放大器104、加法器117、第一低通濾波器118、微分單元107、第二低通濾波器108、正放大器110、正施密特觸發(fā)器112、第二復(fù)用器114、負(fù)載周期擷取器115及簽字分析器116。此時(shí)該解復(fù)用器105輸入加法器117的信號(hào)為零。另一方面，當(dāng)進(jìn)行測(cè)試程序時(shí)，信號(hào)則經(jīng)該第一復(fù)用器102、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器103、解復(fù)用器105、加法器117、第一低通濾波器118、微分單元107、第二低通濾波器108、放大單元109、施密特觸發(fā)單元12、第二復(fù)用器114、負(fù)載周期擷取器115及簽字分析器116。此時(shí)該第一放大器104輸入加法器117的信號(hào)為零。上述兩者的不同點(diǎn)，除了信號(hào)經(jīng)校正線路12及測(cè)試線路13的不同外，由于進(jìn)行測(cè)試時(shí)，信號(hào)經(jīng)該微分單元107可能產(chǎn)生正、負(fù)兩種電壓信號(hào)，因此必須利用并聯(lián)的正、負(fù)放大器110、111及正、負(fù)施密特觸發(fā)器112、113進(jìn)行處理。進(jìn)行校正程序時(shí)，經(jīng)該微分單元107輸出的信號(hào)脈沖每次將增加一單位，故不致有負(fù)電壓信號(hào)產(chǎn)生。
圖1在該解復(fù)用器105、第一低通濾波器118、微分單元107、第二低通濾波器108及第二復(fù)用器114的輸出均附有信號(hào)波形，由此可得知各電路組件對(duì)信號(hào)波形的影響及作用。
圖2示例一經(jīng)由該第二低通濾波器108所輸出的信號(hào)，其橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位為納秒(ns)，縱坐標(biāo)為電壓，單位為伏特(V)。圖2中可發(fā)現(xiàn)信號(hào)經(jīng)微分及平滑化后產(chǎn)生振幅大小不同的脈沖。
圖3示例該施密特觸發(fā)單元12的作用，其中實(shí)線及虛線分別表示信號(hào)在該施密特觸發(fā)單元12前、后的信號(hào)波形。當(dāng)原信號(hào)的振幅較高時(shí)，其經(jīng)施密特觸發(fā)單元12數(shù)字化后的高位準(zhǔn)″1″的部份將較寬，也就是具有較大的負(fù)載周期。本發(fā)明即利用該負(fù)載周期與振幅間的相關(guān)特性，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，以方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理及分析。
圖4(a)及4(b)為該負(fù)載周期擷取器115的運(yùn)作方式示意圖，其分別顯示應(yīng)用于低頻及高頻信號(hào)的狀況。參照?qǐng)D4(a)，若經(jīng)該施密特觸發(fā)單元12數(shù)字化后的信號(hào)屬于低頻(例如5-10ns)的，首先提供一時(shí)鐘作為時(shí)間比對(duì)的基準(zhǔn)，并利用一振蕩器42搭配一計(jì)數(shù)器41以計(jì)算該時(shí)鐘在高位準(zhǔn)期間中該信號(hào)處于低位準(zhǔn)″0″的時(shí)間，而時(shí)鐘位于高位準(zhǔn)的時(shí)間減去信號(hào)處于低位準(zhǔn)″0″的時(shí)間，即可得信號(hào)于高位準(zhǔn)″1″的時(shí)間。參照?qǐng)D4(b)，若經(jīng)該施密特觸發(fā)單元12數(shù)字化后的信號(hào)屬于高頻(例如0.1-5ns)，則可運(yùn)用延遲線(delay line)的技術(shù)，利用觸發(fā)器(flip-flop)43、緩沖器)buffer)44及一加法器(adder)45以計(jì)算信號(hào)處于中低位準(zhǔn)″0″的時(shí)間。
參照?qǐng)D5，da及db為經(jīng)施密特觸發(fā)單元12轉(zhuǎn)換前的兩相鄰信號(hào)脈沖。信號(hào)db轉(zhuǎn)換后在一時(shí)鐘的高位準(zhǔn)期間，其低位準(zhǔn)″0″及高位準(zhǔn)″1″的時(shí)間分別由Wb_0及Wb_1表示。同樣地，Wa_1及Wa_0代表信號(hào)da轉(zhuǎn)換后其位于高位準(zhǔn)″1″及低位準(zhǔn)″0″的時(shí)間。實(shí)際上，信號(hào)db可由前一個(gè)信號(hào)da推得，其關(guān)系式為db＝da×(Wb_0+(Wb_1-Wa_1))/Wb_0。之后，利用db可計(jì)算微分非線性(DNL)，其等于db減去最小有效位(least significant bit，LSB)，即DNL＝db-LSB。DNL即代表信號(hào)所對(duì)應(yīng)的電壓值與LSB間的誤差。
表1顯示本發(fā)明應(yīng)用于4位數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的一實(shí)施例，數(shù)碼″1″代表″0000″，數(shù)碼″2″為″0001″，依序類推。本發(fā)明的內(nèi)建自我測(cè)試是采用相鄰的數(shù)碼進(jìn)行分析，故LSB為1。
表1

注x為a或b圖6為表1的實(shí)施例的曲線圖，在數(shù)碼″7″的DNL值約為-0.2，有效偏離一個(gè)LSB，等于是說原本是7，實(shí)際上其值僅約為6.8，相對(duì)地，使得其與數(shù)碼″8″的距離增為1.2。數(shù)碼11、12也發(fā)生類似的情形。由此即可判斷該數(shù)碼″7″及″11″的誤差過大，必須修正電路進(jìn)行補(bǔ)償。
上述的信號(hào)選擇線路11、加法器117及第一低通濾波器118可由一電路取代，用于處理高速的DA信號(hào)。如圖7所示，一數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器703的內(nèi)建自我測(cè)試裝置70包含一測(cè)試圖案單元701、一邏輯電路702、一取樣及維持電路704、一微分單元705、一低通濾波器708、一放大單元709、一施密特觸發(fā)單元72、一復(fù)用器714、一負(fù)載周期擷取器715及一簽字分析器716。該放大單元709包含一正放大器710及一負(fù)放大器711。該施密特觸發(fā)單元72包含一正施密特觸發(fā)器712及一負(fù)施密特觸發(fā)器713，其中該正施密特觸發(fā)器712連接該正放大器710，且該負(fù)施密特觸發(fā)器713連接該負(fù)放大器711，而形成并聯(lián)電路。一時(shí)脈信號(hào)CLK是傳輸至該測(cè)試圖案單元701及該邏輯電路702，且該CLK信號(hào)的速度與待測(cè)電路的速度相同，即與輸入該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器703的DA信號(hào)的速度相同。輸入該邏輯電路702的BIST信號(hào)為高準(zhǔn)位時(shí)，是用于觸發(fā)該裝置70進(jìn)入BIST模式。
圖8顯示該邏輯電路702差四倍頻率操作的電路圖。該邏輯電路702包含兩正反器81、82和一與門(AND gate)83，藉以產(chǎn)生控制信號(hào)1和2。信號(hào)1是傳輸至該取樣及維持電路704，2則傳輸至該微分單元705及低通濾波器708，用以進(jìn)行控制。因此，可藉由該邏輯電路702控制該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器703及取樣及維持電路704以高速操作，而在其之后以低速操作。而高、低速相差的倍速可由調(diào)整該邏輯電路702來達(dá)成。
參照?qǐng)D9，由于該CLK信號(hào)的速度與DA信號(hào)輸入該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的速度相同，故CLK信號(hào)的周期TDAC與擷取一DA信號(hào)的時(shí)間相等。BIST信號(hào)轉(zhuǎn)換至高準(zhǔn)位，即該裝置70進(jìn)入BIST模式。該控制信號(hào)1位于高準(zhǔn)位的時(shí)間等于TDAC，而信號(hào)2的負(fù)載周期則約為50％。該信號(hào)1及2的周期取決于降頻操作的倍數(shù)關(guān)系。若高、低速差n倍頻，則該信號(hào)1及2的周期均為nTDAC。參照?qǐng)D10，高、低速相差四倍為例，信號(hào)1及2的周期均為4TDAC。
圖11顯示該測(cè)試圖案(test pattern)單元701所產(chǎn)生的四位回復(fù)至零(Retum-to-Zero)測(cè)試圖案，其包含四個(gè)位信號(hào)D0、D1、D2、D3，用以代表DA數(shù)字輸入信號(hào)。D0代表最小顯著位(LSB)，而D3則代表最大顯著位(Most Significant Bit；MSB)。舉例而言，DA信號(hào)″0001″相對(duì)的位信號(hào)D3、D2、D1、D0的值分別為0、0、0、1，而信號(hào)″1111″相對(duì)的D3、D2、D1、D0的值分別為1、1、1、1。搭配CLK信號(hào)及1為高準(zhǔn)位時(shí)，輸入遞增信號(hào)″0001″、″0010″...″1111″，CLK信號(hào)及1為低準(zhǔn)位時(shí)插入″0000″，所插入的″0000″的個(gè)數(shù)為高、低速相差倍數(shù)減1個(gè)。因此相鄰DA輸入信號(hào)間的位信號(hào)D3、D2、D1、D0的值均為0，例如其于″0001″與″0010″間均為0。換言之，當(dāng)無DA輸入信號(hào)時(shí)，D3、D2、D1、D0信號(hào)是回復(fù)至零。
該位信號(hào)D3、D2、D1、D0是輸入于該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器703，而該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器703的輸出信號(hào)(DAC輸出信號(hào))如圖12所示。該DAC輸出信號(hào)是配合在具有DA信號(hào)時(shí)遞增，而在其它時(shí)段則回復(fù)至零。因此，該DAC輸出信號(hào)的脈沖高度是逐步增加，即下一個(gè)脈沖高度高于前一個(gè)脈沖高度。由圖12可知，該DAC輸出信號(hào)的脈沖頻率為該CLK頻率的四分之一，即該CLK信號(hào)的速度為該DAC輸出信號(hào)的四倍。藉此，等同于降低該DA信號(hào)轉(zhuǎn)換后的速度，而可適用于高速DA信號(hào)的處理。若設(shè)計(jì)高低速相差為八倍，該CLK信號(hào)的速度為該DAC輸出信號(hào)的速度的八倍，即DAC在正常工作速度下操作，測(cè)量電路可在低速下操作。
參照?qǐng)D13，DAC輸出信號(hào)是輸入該取樣及維持電路704以進(jìn)行該DAC輸出信號(hào)的取樣并保持該DAC輸出信號(hào)的脈沖的峰值。進(jìn)行取樣或維持是根據(jù)信號(hào)1而定，當(dāng)1為高準(zhǔn)位時(shí)，進(jìn)行取樣；否則保持該DAC輸出信號(hào)的值。圖13的取樣及維持相位以″S″表示取樣時(shí)段，而以″H″表示維持時(shí)段，其分別對(duì)應(yīng)于1為高、低準(zhǔn)位時(shí)段。藉此，即可產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上漸增及連續(xù)的取樣及維持輸出信號(hào)(S/H輸出信號(hào))。
該微分單元705、低通濾波器708、放大單元709、施密特觸發(fā)單元72、復(fù)用器714、負(fù)載周期擷取器715及簽字分析器716實(shí)質(zhì)分別等同于該微分單元107、第二低通濾波器108、放大單元109、施密特觸發(fā)單元12、第二復(fù)用器114、負(fù)載周期擷取器115及簽字分析器116。圖14中，一S/H輸出信號(hào)″A″經(jīng)該微分單元705處理后轉(zhuǎn)換為信號(hào)″B″(分別相對(duì)應(yīng)于圖7中的A及B點(diǎn))，信號(hào)″B″顯示信號(hào)″A″中個(gè)別脈沖間的差異。上述該微分單元705的轉(zhuǎn)換過程即相當(dāng)于該微分單元107所做的轉(zhuǎn)換。因后續(xù)的處理亦相同或相似于前個(gè)實(shí)施例所述，故在此省略相關(guān)的敘述。
本發(fā)明并不直接處理DA信號(hào)，而利用該微分技術(shù)找出兩個(gè)相鄰信號(hào)脈沖的差異，并將可代表該差異的振幅值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的負(fù)載周期，藉以分析相鄰數(shù)碼的誤差，可大幅降低數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置及方法的復(fù)雜性及困難度。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為本專利申請(qǐng)權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置，其特征在于其包含一測(cè)試圖案單元，連接至一待測(cè)的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，用于產(chǎn)生一包含若干個(gè)位信號(hào)的測(cè)試圖案，其中該測(cè)試圖案可組合出該待測(cè)數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的各種數(shù)字轉(zhuǎn)模擬信號(hào)；一取樣及維持電路，用以針對(duì)該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)進(jìn)行取樣及維持；一微分單元，用于將該取樣及維持電路的輸出信號(hào)進(jìn)行微分；一低通濾波器，用于將該微分單元的輸出信號(hào)平滑化；一施密特觸發(fā)單元，根據(jù)一臨界電壓而將該低通濾波器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；一負(fù)載周期擷取器，用于計(jì)算該數(shù)字信號(hào)的負(fù)載周期；一簽字分析器，利用該負(fù)載周期進(jìn)行誤差分析。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置，其特征在于在兩相鄰數(shù)字轉(zhuǎn)模擬信號(hào)間的位信號(hào)的值為0。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置，其特征在于所述數(shù)字轉(zhuǎn)模擬信號(hào)的擷取頻率為該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的脈沖頻率的倍數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置，其特征在于所述倍數(shù)相等于該數(shù)字轉(zhuǎn)模擬信號(hào)的位數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置，其特征在于其另包含一邏輯電路，用于提供該取樣及維持電路的控制信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置，其特征在于所述邏輯電路另提供該微分單元的控制信號(hào)。
7.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置，其特征在于所述邏輯電路包含兩正反器和一與門。
8.一種數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試方法，其特征在于其包含下列步驟產(chǎn)生一包含若干個(gè)位信號(hào)的測(cè)試圖案，該測(cè)試圖案可組合出一待測(cè)數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的各種數(shù)字轉(zhuǎn)模擬信號(hào)；將該數(shù)字轉(zhuǎn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為一模擬信號(hào)；針對(duì)該模擬信號(hào)的脈沖進(jìn)行取樣，且該模擬信號(hào)的脈沖的峰值則進(jìn)行維持；將經(jīng)取樣及維持的模擬信號(hào)進(jìn)行微分，以得到其各脈沖間的差異；將該模擬信號(hào)進(jìn)行平滑化；將該模擬信號(hào)依據(jù)一臨界電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；計(jì)算該數(shù)字信號(hào)的負(fù)載周期；利用該負(fù)載周期計(jì)算該模擬信號(hào)的誤差。
9.如權(quán)利要求8所述的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試方法，其特征在于在兩相鄰數(shù)字轉(zhuǎn)模擬信號(hào)間的位信號(hào)的值為0。
10.如權(quán)利要求8所述的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試方法，其特征在于該數(shù)字轉(zhuǎn)模擬信號(hào)的擷取頻率為該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的脈沖頻率的倍數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試方法，其特征在于該倍數(shù)相等于該數(shù)字轉(zhuǎn)模擬信號(hào)的位數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種數(shù)字－模擬轉(zhuǎn)換器的內(nèi)建自我測(cè)試裝置及方法，其主要利用一微分單元將數(shù)字轉(zhuǎn)模擬的信號(hào)進(jìn)行微分，以取得該模擬信號(hào)各脈沖間的差異，并利用一施密特觸發(fā)單元將該模擬信號(hào)根據(jù)一臨界電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。之后，利用一負(fù)載周期擷取器計(jì)算該數(shù)字信號(hào)的負(fù)載周期，并送入一簽字分析器計(jì)算微分非線性度，以進(jìn)行誤差分析。至于高速DA信號(hào)的處理，上述微分單元的前置電路可采用一包含一測(cè)試圖案單元、一取樣及維持(sample－and－h(huán)old)電路及一邏輯電路的組合電路，用以降低DA信號(hào)的速度。
文檔編號(hào)H03M1/66GK1728559SQ20041005864
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月26日
發(fā)明者林俊偉, 陳獲溫 申請(qǐng)人:蔚華科技股份有限公司