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Circuito Auxiliar de Autoteste de Conversores Analógico/Digitais

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RAM. Mecanismo de comutação. 12 bits. ADC. Barramento de teste analógico. FPGA. Barramento de controlo. DAC. 12 bits. Barramento ISA. Sinal sinusoidal DAC. Conversor A/D. Cálculo do erro Erro = LUT data - ADC data. Controlador + Look-up table.

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RAM

Mecanismo de comutação

12 bits

ADC

Barramento

de teste

analógico

FPGA

Barramento

de controlo

DAC

12 bits

Barramento ISA

Sinal sinusoidal

DAC

Conversor A/D

Cálculo do erro

Erro = LUTdata - ADCdata

Controlador +

Look-up table

Operações internas ( Hardware)

Operações externas ( Software )

Cálculo de SINAD

Método Sine-wave Fitting

SINAD = 20 log [ (RMS sinal) / ( RMS erro) ]

Valor medido SINAD = 40 dB ± 2dB, e = ±5%

Sinal sinusoidal

(Externo ou interno)

Conversor A/D

Gerador de

Histograma

Sinal triangular

DAC

ConversorA/D

Cálculo de DNL

DNL p (i) = H(i)/constante

Controlador

Controlador

Operações internas ( Hardware)

Operações internas ( Hardware)

Operações externas ( Software )

Histograma

Padrão

Operações externas ( Software )

Cálculo de offset, ganho,

DNL & INL

DNL(i) = H (i) / Hspec (i)

INL(i) = Σ DNL (j)

Cálculo de desvio na origem, ganho,

DNL & INL

DNL(i) = DNLp (i) – 1\

INL(i) = Σ DNL (j)

PD66

Circuito Auxiliar de Autoteste de Conversores Analógico/Digitais

Alberto Rui Frutuoso Barroso

Trabalho realizado no Laboratório de Microelectrónica - Projecto e Teste da FEUP

Orientação: José Machado da Silva

Plano de trabalho

Objectivos do trabalho

- Estudo dos métodos clássicos de teste de conversores A/D, e de métodos de implementação de operações de computação numérica.

- Desenvolvimento de um método de cálculo de parâmetros de caracterização de CAD por sub-divisão do processamento em operações de hardware e software.

- Implementação de um protótipo usando componentes discretos e circuitos lógicos programáveis.

- Escrita do relatório.

Desenvolver mecanismos que facilitem o autoteste em-circuito de conversores A/D embebidos, promovendo:

-  a geração local de estímulos de teste

-  o acesso electrónico

-  o pré-processamento dos dados adquiridos.

Detalhes Técnicos

Trabalho realizado

Arquitectura típica de circuito de interface analógica

encontrado em sistemas integrados. A lógica reconfi-

gurável presente no sistema pode ser reutilizada para

implementar funções de teste.

  • Estudo de métodos de teste e caracterização de conversores A/D
  • Adaptação de um protótipo implementado com lógica reconfigurável
  • Estudo de implementações de operações matemáticas
  • Caracterização do conversor no ambiente de prototipagem.
  • Foram implementadas diferentes soluções de autoteste dos
  • parâmetros INL, DNL, e SINAD de um ADC de 12 bits

Medida da relação sinal/(ruído + distorção) – SINAD

Espectro do estímulo (FFT c/ janela)

Lay-out da FPGA para medida de SINAD

Medida da não-linearidade com estímulo sinusoidal – INL, DNL

Medida da não-linearidade com estímulo triangular – INL, DNL

Histograma do ADC

Histograma do estímulo sinusoidal

Nas diferentes soluções procurou-se minimizar a área requerida:

- 900 portas lógicas (gerador triangular e obtenção de histograma)

- 3000 portas lógicas (gerador sinusoidal e obtenção de SINAD e

histograma)

números da mesma ordem de grandeza de soluções existentes no mercado.

PD66 – Circuito auxiliar de autoteste de conversores analógico/digitais

Apresentação pública de trabalhos da LEEC do ramo TEC, FEUP 23 Julho 2001

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