高精度混合集成电路直方图测试讨论

牟云飞　杨宏斌　赵彩婷等

关键词：ADC；直方图；静态参数

本文主要通过测试机台模拟步进DAC，并且步进DAC 比待测器件高出4 bit，这样ATE 测试机台能够将一个待测ADC 的一个转换码平均分割16 步进，并且转换16 次。从而待测器件理想情况下每位的转换码都会重复出现16 次。直方图测试就是通过统计每个码点出现的次数，与理想情况下码点出现的次数来计算静态参数值。

1 直方图法参数计算

零点误差（ E_Z） 与增益误差（ E_G）

图1 以柱状图表示每个转换码点的次数。假设被测器件是n 位，ATE 测试机台内部的DAC 是n+4 位。

2 测试技术实现

本文选取AD7656BSTZ 型号芯片进行测试分析，分别使用传统定义法测试和基于直方图法测试两种测试方法进行ATE 测试，并分别用这两种测试方法进行算法编写代码，分别计算零点误差、满量程误差、差分非线性误差、积分非线性误差。图2 是器件实物和理想转换示意图。

2.1 基于传统定义法实现测试

图3 是基于ADVANTEST T6575 测试16 位转换码对应的转换值，采样点选取了65 536 個点。该芯片为补码输出，下图为ATE 测试补码输出和转换后测试输出值。ATE 将测试的65 536 个转换值抓取到数组中进行传统定义法计算得出E_Z、E_G、DNL、INL 分别为-0.03%FS、0.02%FS、-1.5LSB、1.2LSB。

2.2 基于直方图法实现测试

图4 图5 是基于ADVANTEST T2000 测试转换输出和DNL 测试结果。计算得出EZ 、EG 、DNL、INL 分别为-0.04%FS、0.03%FS、0.6LSB、1.0LSB。

3 对比分析

基于传统定义法测试特点首先算法简单容易实现，但是算法计算量较大，其次零点误差和增益误差可直接计算，并且能够直观反映该项参数的指标。直方图法测试特点首先在计算DNL 和INL 可剔除系统干扰或者噪声引起的某个转换点的突变或者丢码。其次直方图法测试需要系统的采样点多，工程上至少1 个转换点需要重复测试16 次，才能保证该算法的优势。但同时也增加了测试时间。