JPH0345581B2 - - Google Patents

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JPH0345581B2
JPH0345581B2 JP56005011A JP501181A JPH0345581B2 JP H0345581 B2 JPH0345581 B2 JP H0345581B2 JP 56005011 A JP56005011 A JP 56005011A JP 501181 A JP501181 A JP 501181A JP H0345581 B2 JPH0345581 B2 JP H0345581B2
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JP
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JP56005011A
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Kazuo Kato
Takeshi Hirayama
Shigeaki Yoshida
Yoshinori Sato
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to DE19823201297 priority patent/DE3201297A1/de
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Priority to US06/669,349 priority patent/US4580126A/en
Publication of JPH0345581B2 publication Critical patent/JPH0345581B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10—Calibration or testing
    • H03M1/1071—Measuring or testing
    • H03M1/109—Measuring or testing for DC performance, i.e. static testing
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10—Calibration or testing
    • H03M1/1009—Calibration
    • H03M1/1033—Calibration over the full range of the converter, e.g. for correcting differential non-linearity
    • H03M1/1038—Calibration over the full range of the converter, e.g. for correcting differential non-linearity by storing corrected or correction values in one or more digital look-up tables
    • H03M1/1047—Calibration over the full range of the converter, e.g. for correcting differential non-linearity by storing corrected or correction values in one or more digital look-up tables using an auxiliary digital/analogue converter for adding the correction values to the analogue signal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はA/D変換器のテスト方法に係り、特
に逐次比較型A/D変換器のテスト方法に関す
る。
〔従来の技術〕
従来、D/A変換器、電圧比較器及び逐次比較
レジスタを内蔵する逐次比較形A/D変換器の変
換精度のテストは、単調増加入力電圧を被測定器
であるA/D変換器に加えてデジタル値に変換
し、それを正確な基準D/A変換器でアナログ電
圧にもどして入力電圧との差をとる云わゆるアナ
ログ測定法や、デジタル設定値を基準D/A変換
器を介してアナログ電圧とし、それを被測定A/
D変換器でデジタル値にしてデジタル入、出力値
を突き合わせるデジタル測定法等が知られてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしこのような各測定法においては、例えば
10ビツトのA/D変換器を14ビツトの精度で測定
する場合に10ビツトのA/D変換器を入力レベル
を変えて16384回(214回)繰り返すことが必要
で、高精度の測定には長時間を要す欠点を有して
いた。このように測定時間が長くなることはテス
ト費用の増大と確率的な外来ノイズ混入による測
定精度の低下をもたらすもので好ましくなかつ
た。
このため、R−2Rラダ−抵抗等の重み加重の
D/A変換器を用いたA/D変換器の測定では、
誤差は重みの大きなビツト、例えばMSBや
MSB-1……で発生する場合が支配的であるとし
て、その前後の変換点を選択的に測定して測定回
数を大幅に低減する方法も行なわれているが、こ
の方法は重みの小さい部分は欠陥がなく正常であ
る場合にのみ有効であり、またこの選択的測定方
法はD/A変換器が重みなしの等抵抗を用いた分
圧方式では適用できない欠点があつた。
また、例えば、特開昭55−100741号公報には、
A/D変換器に内装されたD/A変換器と電圧比
較器とを組み合わせて、コンパレータとして動作
させる例が記載されているが、A/D変換器自体
や前記コンパレータとして動作させる系の精度検
定については、何ら記載されていなかつた。
本発明の目的は大幅に測定時間を短縮できる
A/D変換器のテスト方法を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はA/D変換器に内蔵されているD/A
変換器の動作時間はA/D変換器の動作時間に比
較して格段に短く、かつA/D変換器の誤差は内
部のD/A変換器の誤差と電圧比較器の誤差の双
方によつて定めることができることに鑑み、A/
D変換器をD/A変換器と電圧比較器の形で測定
することによりA/D変換器の精度測定時間を短
縮できるようにしたものである。
上記の課題は、少なくとも内部に、D/A変換
器、電圧比較器、逐次比較レジスタを備えた逐次
比較形A/D変換器のテスト方法において、 テストを行うために前期A/D変換器の外部
に前記D/A変換器よりも高い分解能を持つ基
準D/A変換器を設け、 前記内部D/A変換器に測定開始点のデジタ
ル値を外部から設定し、 該デシタル値に対応する前記内部D/A変換
器の出力を前記電圧比較器の一方の入力とし、 前記基準D/A変換器に、単位量ずつ変化す
るデジタル値を入力してその出力を前記A/D
変換器へのアナログ入力として前記電圧比較器
の他方の入力とするとともに、その入力開始値
を、基準D/A変換器の出力が、測定開始点の
デジタル値を入力された前記内部D/A変換器
の出力を下回るようになる値とし、 前記電圧比較器の出力を外部に読み出すこと
により、前記電圧比較器への二つの入力値の大
小が反転するまでの基準D/A変換器への入力
値の実績変化回数を検出し、 前記測定開始点において前記電圧比較器への
二つのアナログ入力値の大小が理想的な変換特
性において反転すべき基準D/A変換器の入力
変化回数と前記実績入力変化回数との差である
変換誤差を測定開始点における基準誤差として
算出し、 次いで前記内部D/A変換器に被測定点とし
て設定されるデジタル値を、単位量変化させる
とともに、前記基準D/A変換器に入力される
デジタル値をも順次単位量づつ変化させて、前
記内部D/A変換器に設定される被測定点のデ
ジタル値が変化されてから前記電圧比較器への
二つのアナログ入力値の大小が反転するまでの
基準D/A変換器の実績入力変化回数を検出
し、前記電圧比較器への二つのアナログ入力値
の大小が理想的な変換特性において反転すべき
基準D/A変換器の入力変化回数と前記実績入
力変化回数との差である変換誤差を算出し、 内部D/A変換器に被測定点として設定され
るデジタル値が所定値に達するまで上記の手
順を繰返し、 当該被測定点以前の各被測定点における変換
誤差を前記基準誤差に順次累積させて当該被測
定点の誤差とし、前記基準誤差及び各被測定点
でとの誤差を前記A/D変換器の誤差とする、 ことにより達成される。
〔作用〕
上記テスト方法によれば、被測定A/D変換器
に内装されているD/A変換器に直接デイジタル
設定値が入力され、該D/A変換器のアナログ出
力とテスト用に配置される基準D/A変換器のア
ナログ出力とが、電圧比較器で比較されるので、
1回の比較に要する時間が短く、かつ比較のくり
返し回数も少くてすみ、測定時間が短縮される。
〔実施例〕
以下実施例にしたがい本発明を詳細に説明す
る。
第1図は本発明に係るA/D変換器のテスト方
法の一実施例を示す説明図である。
被測定器であるA/D変換器2があり、この
A/D変換器2はD/A変換器4が内蔵されてお
り、このD/A変換器4は外部計算機6により入
力信号線8を介して、入力コードが設定されるよ
うになつている。
また、A/D変換器2には電圧比較器10が内
蔵されており、前記D/A変換器4の出力は、こ
の電圧比較器10の入力端子の位置に入力される
ようになつており、電圧比較器10の出力は信号
線12を介して外部計算機6に導入されうように
なつている。
一方、基準D/A変換器14があり、このD/
A変換器14は、前記外部計算機6からの信号線
16を介して入力が設定され、D/A変換器14
の出力は信号線18を介して電圧比較器10の他
の入力端子に入力されるようになつている。
このようにして被測定A/D変換器2に内蔵さ
れているD/A変換器4は基準D/A変換器14
と並列に設けられており、これらのD/A変換器
4とD/A変換器14のアナログ出力信号が被測
定A/D変換器2に内蔵されている電圧比較器1
0によつて比較される構成となつている。
したがつて、被測定A/D変換器2は、それに
内蔵されるD/A変換器4の入力が外部から設定
できるようになつていると共に、同様に内蔵され
る電圧比較器10の出力が外部へ取出されるよう
になつている。
第2図は通常用いられるA/D変換器2の構成
をテスト用の構成に変更する具体的手段を示した
図である。被測定A/D変換器2に内蔵される電
圧比較器10から逐次比較レジスタ20へ出力さ
れる信号は変換器22によつて信号線12側へ出
力されるように切換えられるようになつている。
また、前記比較レジスタ20からD/A変換器
4へ出力される信号は切換器24によつて外部入
力設定用のレジスタ25からD/A変換器4へ出
力され切換えられるようになつている。さらに切
換器26が設けられこの切換器26によつて信号
の方向性が切換えられるようになつている。
なお切換器22,24及び26は切換信号線2
7からの信号によつて切換えられ、通常のA/D
変換器の構成から被テスト用のA/D変換器の構
成へ切換えられるようになつている。
第1図のテスト系において、各D/A変換器の
理想的な入出力特性を示すと第3図に示すように
なる。特性Aは被測定A/D変換器2に内蔵され
るD/A変換器4の変換特性、特性Bは基準D/
A変換器14の変換特性、Cは理想変換特性直線
を示している。被測定A/D変換器2内のD/A
変換器4の特性Aは理想直線Cに対して零オフセ
ツトが生じないように通常最下位ビツトの重みを
半分にしている。これにより、最初のアナログ出
力は単位量の1/2で、2番目からは単位量ずつ増
加する階段波となる。一方基準D/A変換器14
はデジタル入力に対する増加分が同じなので理想
直線Cに合わせるため半ビツトのオフセツトが与
えられる。このオフセツト付与方法は第1図には
図示していないが、具体的には、基準D/A変換
器14を測定ビツト数よりも1ビツト多いものを
用いて最下位ビツトを常に1に固定するか、或い
は別途アナログ的に半ビツト分を加算することに
よりバイアスが与えられる。しかし被測定A/D
変換器2のビツト長に対しては基準D/A変換器
のビツト長が充分大きい場合には基準D/A変換
器に対するバイアスの付与は省略することができ
る。
双方のD/A変換器4,14および電圧比較器
10に誤差が無い理想的な場合には被測定D/A
変換器4の設定値A1、基準D/A変換器14の
設定値B1に対し、電圧比較器の検出出力は、α
点のようになることは明らかであり、予め判つて
いる交点の理想特性の設定点に対し、実際のA/
D変換の設定点がどれだけ偏差をもつているか検
出すればよいことになる。すなわち、第3図の基
準D/A変換器14の分解能が被測定D/A変換
器4よりも2ビツト多い例で説明すると、誤差が
ない場合には被測定D/A変換器のi番目の設定
値Aiに対して比較出力が変化する基準D/A変
換器の設定入力Biは、Bi=4Ai−2となることか
ら、Aiの設定値に対して電圧比較器出力が反転
するBiに対応した設定値を読み、Biの理想値と
の間に偏差があればこの偏差を誤差とすることが
できる。
2つのD/A変換器4,14の設定値を比較し
て理想設定値との差を求めるのは外部計算機で実
行され、第4図はその外部計算機の動作フロー図
を示している。同図において、まず基準D/A変
換器14のデジタル設定値Biを0に、被設定
D/A変換器4のデジタル設定値Aiを1にセツ
トする。また試行回数i=0、さらに被測定D/
A変換器4の1ビツト幅を基準D/A変換器14
のビツト刻みで測定した数Mを0、偏差を0にそ
れぞれセツトする。この状態で基準D/A変換器
14の出力と被測定D/A変換器4の出力を比較
する。基準D/A変換器14の出力をREF、被
測定D/A変換器4の出力をDUTとすれば、
REF<DUTなら基準D/A変換器14の入力を
1ずつ増加させてMをカウントしていく。REF
>DUTになつた場合、被測定D/A変換器4の
デジタル設定値を1増加すると共に、その時点で
のMとそのMの理論値N (N=2REFビツト長/2DUTビツト長) (但し、試行回数i=0においてはN/2)との
差をとり、この差を試行回数i=0における偏差
DEV0として記録する(手順47)。そして試行回
数i=0を1増加させてi=1とし、Mを0に戻
して(手順48)基準D/A変換器14の出力と被
測定D/A変換器4の出力の比較を行う(手順
49)。基準D/A変換器14の出力が小さければ、
基準D/A変換器14への入力を1づつ増加させ
るとともにMをふやして比較を繰り返す(手順
50、51)。基準D/A変換器14の出力が大きけ
れば、被測定D/A変換器4への入力を1増やし
(手順52)、手順53で前記DEV0にN−Mを加えて
DEV1を算出し、記録する(手順54)。ついでM
を0に戻し、試行回数iを1増やして(手順55)、
試行回数iがフルスケールを示すKになつていな
いかどうかを確かめる(手順56)。Kになつてい
なければ手順49に戻つて手順49〜56を繰返し、K
になつていれば手順を終了する。
Mは、基準D/A変換器の出力が被測定D/A
変換器の出力を上回つてから、被測定D/A変換
器への入力を単位量増加させ、ついで基準D/A
変換器への入力を単位量づつ複数回増加させたと
き、再び基準D/A変換器の出力が被測定D/A
変換器の出力を上回るまでの基準D/A変換器へ
の入力増加の回数となる。Nは、被測定D/A変
換器が理想的な変換特性(基準D/A変換器と合
致する変換特性)を持つときのMに等しく、N−
Mは、被測定D/A変換器の入力がある値から単
位量だけ増加したときの出力の実際の増加分と、
理想的な変換特性の場合の増加分との差(変換誤
差)を、基準D/A変換器のビツト刻みを単位と
して表現している。つまり、前回、基準D/A変
換器への入力がいくつのときに該基準D/A変換
器の出力が被測定D/A変換器の出力を上回つた
かということと無関係に、被測定D/A変換器へ
の入力値を1増やしたあと、基準D/A変換器へ
の単位量の入力増加を何回行つたら、基準D/A
変換器の出力が被測定D/A変換器の出力を上回
つたかを検出している。
すなわち、変換誤差N−Mは、一般的には、被
測定D/A変換器の入力の単位量の変化による出
力の変化量が、理想値とどれだけ違うかを示す指
標であり、入力値に対する出力の絶対値が理想的
な値に対してどれだけ異なるかの誤差を示してい
るものではない。
N−Mを用いて、入力値に対する出力の絶対値
が、理想的な値に対してどれだけ異なるかを知る
には、(前回出力反転時の絶対値の誤差)+(今回
出力変化量の誤差)という演算が必要になる。試
行回数(被測定点)iでの出力値の理想出力値に
対する差を誤差DEVi、試行回数i−1での出力
値の理想出力値に対する差を誤差DEVi-1、試行
回数iでの出力変化量の理想変化量に対する差を
変換誤差(N−M)iとすると、DEViは、 DEVi=DEVi-1+(N−M)i ……(1) で算定される。
一方、被測定D/A変換器への入力値が1であ
る試行回数0の場合のN/2−Mは、被測定D/
A変換器の入力が0から1に変化したときの出力
の増加分が、理想的な変換特性の場合の増加分と
どれだけ異なるかを示しているが、この場合は、
同時に、入力値1に対する出力の絶対値が理想的
な値に対してどれだけ異なるかを示していて、
N/2−M=DEV0が成立する。試行回数1での
偏差DEV1は、DEV0に試行回数1でのNとMの
差を加えたものである。したがつて、DEV0が求
まれば、(N−M)iを測定して順次累計していく
ことにより、各測定点での出力値の誤差DEViが
得られる。こうしてi=K(フルスケール)にな
るまで上記手順が実行される。
各試行回数iに対する偏差DEViは記録され、
例えばこのようなデータは、非直線性誤差、量子
化誤差として第5図に示すようにエラーカーブが
表示されるようになる。
以上述べた実施例によれば、A/D変換器を
D/A変換器として内蔵の電圧比較器で基準入力
と比較判定するので、A/D変換器のビツト長に
関係なく常に1つの入力に対して1回の比較動作
ですむので測定時間は従来のテスト方法に比較し
てビツト長分の1に短縮される。すなわち10ビツ
ト長のA/D変換器なら従来の方法に比較して1/
10にでき、ビツト長の大きい高精度のA/D変換
器の測定に有利である。
また、従来の方法のように測定回路に外付オペ
アンプのような誤差の要因になる回路の付加が一
切不要となるので、高精度の測定が可能となる。
さらに、本実施例では偏差をデジタル信号とし
て外部計算機で扱うので、データの保存や、変換
等が極めて容易になる等の効果を有する。
本実施例ではテストの対象となるA/D変換器
内にD/A変換器へ出力される逐次比較レジスタ
からの信号を外部設定用レジスタからの信号に切
換える変換器及び逐次比較レジスタへ出力される
電圧比較器からの信号を外部からの信号に切換え
る切換器等を具備させ、これによりテストの便宜
を図る構成としているものであるが、このような
切換器等を具備させる必要はなく、例えばD/A
変換器に外部から信号を入力させるための手段例
えば端子、あるいは電圧比較器から外部へ出力信
号を取り出せる手段例えば端子等を直接設けるよ
うにしてもよいことは云うまでもない。
例えば、特開昭55−100741号公報記載のA/D
変換器と従来のデジタル測定法が組み合わせられ
た場合、始めに入力されるデジタル設定値が基準
D/A変換器でアナログ値に変換され(所要時間
Ts)、このアナログ値が再度供試A/D変換器で
デジタル値に変換され(所要時間Tc1)、この供
試A/D変換器のデジタル出力そのものが、始め
に入力されるデジタル設定値とデジタル比較器で
比較される(所要時間Tc2)ため、それぞれの段
階で時間がかかり、且つ、A/D変換器のデジタ
ル出力を求めるために、測定に時間がかかる。テ
スト所要時間をTとすると、 T=2n+m(Ts+nTc1+Tc2) =2n+m(10n+20)μs 但し、nは供試A/D変換器のビツト数であ
る。10ビツトのA/D変換器であれば、 T=2n+m×120μs となる。
これに対し、本願発明では、供試A/D変換器
に内装されているD/A変換器に直接デジタル設
定値が入力され(所要時間Ts)、該D/A変換器
のアナログ出力とテスト用に配置される基準D/
A変換器のアナログ出力とが、アナログ変換器で
比較され(所要時間Tc)て偏差の大小が検出さ
れるので、1回の比較に要する時間が短く少なく
てすみ、測定時間が短縮される。測定時間をTo
とすると、 To=2×2n(Ts+Tc) =2n+1(20)μs となり、前記Tに比べ、短い時間で済む。
〔発明の効果〕
以上説明したことから明らかなように本発明に
係るA/D変換器のテスト方法によれば大幅に測
定時間を短縮するテストを行うことができるよう
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るA/D変換器テスト方法
の一実施例を示す説明図、第2図は通常用いられ
るA/D変換器の構成をテスト用の構成に変更す
る具体的手段を示した図、第3図は本発明に係る
A/D変換器のテスト方法の目的が達成できる理
由を示すグラフ、第4図は本発明に係るA/D変
換器のテスト方法に用いられる外部計算機の動作
フローを示す図、第5図は本発明に係るA/D変
換器のテスト方法により表示されるデータ図、第
6図は本発明の方法によりテストしたときの各
D/A変換器へのデジタル値の入力の変化例を示
す図である。 2……A/D変換器、4……D/A変換器、6
……外部計算機、10……電圧比較器、14……
基準D/A変換器、20……逐次比較レジスタ、
22,24,26……切換器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも内部に、D/A変換器、電圧比較
    器、逐次比較レジスタを備えた逐次比較形A/D
    変換器のテスト方法において、 テストを行うために前記A/D変換器の外部
    に前記D/A変換器よりも高い分解能を持つ基
    準D/A変換器を設け、 前記内部D/A変換器に測定開始点のデジタ
    ル値を外部から設定し、 該デジタル値に対応する前記内部D/A変換
    器の出力を前記電圧比較器の一方の入力とし、 前記基準D/A変換器に、単位量ずつ変化す
    るデジタル値を入力してその出力を前記A/D
    変換器へのアナログ入力として前記電圧比較器
    の他方の入力とするとともに、その入力開始値
    を、基準D/A変換器の出力が、測定開始点の
    デジタル値を入力された前記内部D/A変換器
    の出力を下回るようになる値とし、 前記電圧比較器の出力を外部に読み出すこと
    により、前記電圧比較器への二つの入力値の大
    小が反転するまでの基準D/A変換器への入力
    値の実績変化回数を検出し、 前記測定開始点において前記電圧比較器への
    二つのアナログ入力値の大小が理想的な変換特
    性において反転すべき基準D/A変換器の入力
    変化回数と前記実績入力変化回数との差である
    変換誤差を測定開始点における基準誤差として
    算出し、 次いで前記内部D/A変換器に被測定点とし
    て設定されるデジタル値を、単位量変化させる
    とともに、前記基準D/A変換器に入力される
    デジタル値をも順次単位量づつ変化させて、前
    記内部D/A変換器に設定される被測定点のデ
    ジタル値が変化されてから前記電圧比較器への
    二つのアナログ入力値の大小が反転するまでの
    基準D/A変換器の実績入力変化回数を検出
    し、前記電圧比較器への二つのアナログ入力値
    の大小が理想的な変換特性において反転すべき
    基準D/A変換器の入力変化回数と前記実績入
    力変化回数との差である変換誤差を算出し、 内部D/A変換器に被測定点として設定され
    るデジタル値が所定値に達するまで上記の手
    順を繰返し、 当該被測定点以前の各被測定点における変換
    誤差を前記基準誤差に順次累積させて当該被測
    定点の誤差とし、前記基準誤差及び各被測定点
    ごとの誤差を前記A/D変換器の誤差とする、 ことを特徴とするA/D変換器のテスト方法。
JP56005011A 1981-01-19 1981-01-19 Testing method for a/d converter Granted JPS57119259A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56005011A JPS57119259A (en) 1981-01-19 1981-01-19 Testing method for a/d converter
DE19823201297 DE3201297A1 (de) 1981-01-19 1982-01-18 Pruefverfahren fuer analog/digital-umsetzer und aufbau eines fuer die pruefung geeigneten analog/digital-umsetzers
US06/669,349 US4580126A (en) 1981-01-19 1984-11-08 Method of testing analog/digital converter and structure of analog/digital converter suited for the test

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56005011A JPS57119259A (en) 1981-01-19 1981-01-19 Testing method for a/d converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57119259A JPS57119259A (en) 1982-07-24
JPH0345581B2 true JPH0345581B2 (ja) 1991-07-11

Family

ID=11599598

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