DD247332A1 - Schaltungsanordnung zur pruefung von ad-wandlern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Pruefung und den Test von Analog/Digitalwandlern sowohl beim Hersteller als auch beim Anwender. Die Erfindung gestattet die Erkennung und Berechnung von Abweichungen der Transferkennlinie von AD-Wandlern. Der dazu noetige geraetetechnische und rechentechnische Aufwand ist gegenueber anderen Verfahren minimiert. Die Pruefung der AD-Wandler erfolgt mit einer an den Eingang angelegten Praezisionsrampe. Die n-Ausgaenge des AD-Wandlers (n Anzahl der Bit des gewandelten Analogwertes) werden durch Frequenz-, Phasen- oder Zeitmessungen ausgewertet. Bei vorausgesetzter linearer Eingangsrampe ergeben sich durch die Ueberwachung der Kontinuitaet der Ausgangsbits Rueckschluesse auf die Abweichungen der Transferkennlinie. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur schnellen Prüfung und Messung von Analog-Digital-Wandlern bei Herstellern oder Anwendern mit der Möglichkeit der quantitativen oder qualitativen Ermittlung der Übertragungskennlinienabweichung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Messung von AD-Wandlern erfolgt bisher nach statischen Methoden, Bewertung von Rauschspannungen oder Sinussignalen. Statische Methoden stellen ausgewählte stabilisierte Festspannungen als Eingangssignal zur Verfügung. Nach der Decodierung der vom AD-Wandler abgegebenen Digitalwerte erfolgt der Vergleich mit den bekannten Spannungswerten.

Der zur Decodierung benutzt DA-Wandler muß mindestens 2 Bit genauer als das Prüfobjekt sein.

(Schildwach., Abgleich und Prüfen von AD-Umsetzern rfe 27 [1978] H.7, S.425-427) Bekannt sind Schaltungsanordnungen zur Bestimmung der Schaltschwellen mit Schwingelementen, die sich dem Umschaltpunkt sukzessiv annähern. Daraus kann die Fehlererkennung und -berechnung durchgeführt werden.

(Souders, Dynamic Test Method for High-Resolution A/D Converters in IEEE Trans, on Instr. and Meas. 31/1982 H. 1 S. 3-5) Als Testsignal wird in Lüdge, A. WP GO1 R/207699, ein Rauschsignal mit bekannter Verteilungsfunktion als Eingangsstimuli benutzt. Die Häufigkeitsverteilung der vom AD-Wandler gelieferten Folge von Meßwerten ermöglicht durch den Vergleich mit der Rauschverteilung auf Fehler der Transferkennlinie. Bekannt ist auch die Aussteuerung eines AD-Wandlers mit einer oberwellenfreien Sinusspannung. Aus der zurückgewandelten Funktion kann über den Verzerrungsgrad ein Maß für den Linearitätsfehler abgeleitet werden.

(Lüdge, W., Rechnergestützte Testung von AD-Wandlern msr 22 [1979] H. 9 S. 508-511) Ähnlich wird ein Hochfrequenztest von Rößlerin Elektronik 1975 H. 12 S. 59ff. vorgeschlagen. Mit dem von einem VCO gelieferten, in der Phase steuerbaren Sinussignal, läßt sich die zeitliche Lage des Umsetzbefehles variieren. Damit ergibt sich die Möglichkeit, das Eingangssignal relativ zu den Schaltschwellen zeitlich zu verschieben. Aus den sich ergebenden Änderungen des Ausgangscodes können Rückschlüsse auf die Fehler des AD-Wandlers gezogen werden.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung ermöglicht eine schnelle qualitative und quantitative Ermittlung der Kennlinienabweichungen von Analog/Digital-Wandlern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die bekannten Schaltungsanordnungen zur Ermittlung der Kennlinienabweichung von AD-Wandlern benötigten lange Auswertezeiten, und die Automatisierung erfordert einen hohen Hardwareaufwand. Die Erfindung ermöglicht es, schnell und mit optimalem Aufwand diese Aufgabe zu lösen

Die Erfindung basiert auf der Schaltungsanordnung nach Bild 1.

Der Rampengenerator 1 generiert eine lineare Präzisionsrame im Amplitudenbereich von Null Volt bis Maximalamplitude des AD-Wandlers (full scale). Diese Funktion wird dem zu prüfenden AD-Wandlers 2 als Eingangsstimuli aufgeschaltet. Am Ausgang des AD-Wandlers 2 stehen die η bit des digitalen Ausgangswortes parallel zur Verfügung. An jeden einzelnen Ausgang wird je ein Frequenzmeßgerät 3 angeschlossen. Damit werden die η verschiedenen Frequenzen der η Bitausgänge des AD-Wandlers gemessen. Die einzelnen Meßwerte werden der Auswerteeinheit 4 zugeführt, die die Einzelfrequenzen überwacht und Frequenzabweichungen als Kennlinienabweichung signalisiert und deren Größe berechnet. Bei fehlerfreiem AD-Wandler und linearer Präzisionsrampe sind die Frequenzen an den Bit-Ausgängen exakt konstant. Transferkennlinienfehler des AD-Wandlers führen zur Frequenzsprüngen, deren Quantität Rückschlüsse auf die Kennlinienabweichung ermöglicht.

Ausführungsbeispiel

Das von einem quarzstabilisierten gelieferten Rechtecksignal wird durch einen Miller-Integrator integriert und damit eine Rampenfunktion erzeugt. Diese Rampenfunktion ist das Teststimuli für den zu prüfenden A/D-Wandler (DUT). Jeder Bitausgang der Digitalseite des DUT wird einem Differenzierglied zugeführt. Die entstehenden Nadelimpulse steuern einen Monostabilen Multivibrator an. Damit ergeben sich exakt gleiche Impulse im Zeitraster der vom A/D-Wandler gelieferten Ausgangsbits. Die Impulse der MMV jedes Kanales werden integriert. Es entsteht eine der Bit-Frequenz proportionale analoge Spannung, die mit einem Analogkomparator mit der jeweiligen Referenzspannung 1 bis 8 verglichen wird. Diese Informationen werden mit einer PIO U 855 einem Mikrorechner zugeführt. Dieser übernimmt die Auswertung, Registrierung und Anzeige mit aufbereiteter Analysesoftware.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zur Prüfung von AD-Wandlern, gekennzeichnet dadurch, daß an den Eingang des zu prüfenden AD-Wandlers eine lineare Präzisionsrampe gelegt wird, die den gesamten Aussteuerbereich erfaßt und die η Bits der η Ausgänge des Prüflings durch Frequenzmeßgeräte überwacht.

2. Schaltungsanordnung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Messung der Anordnung mit Zeitmeßgeräten erfolgt, insbesondere mit Phasenmeßgeräten.

3. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß an den Eingang des zu prüfenden AD-Wandlers eine lineare Präzisionsrampe angelegt wird, jedoch nur ausgewählte Bits, z.B. LSB, überwacht werden und daraus Rückschlüsse auf Kennlinienabweichungen erfolgen.

4. Schaltungsanordnung nach Punkt 1,2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß nach Anlegen der Präzisionsrampe an den Eingang des zu prüfenden AD-Wandlers seriell die Bits der digitalen Ausgangsworte durch Frequenz-, Phasen- oder Zeitmeßgeräte unter Zwischenschaltung einer Multiplexeinrichtung ausgewertet werden.

5. Schaltungsanordnung nach Punkt 1,2,3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Berechnung der Kennlinienabweichung eines zu prüfenden Analog/Digitalwandlers, der mit einer determinierten Rampe gespeist wird, aus den Frequenz-, Phasenoder Zeitmeßwerten realisiert wird.