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世界仍是模拟的(下)

作者:时间:2017-06-08来源:网络

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201706/352267.htm

  在开始对一个DAC进行评估时,Munson和Colangelo采用了人工方法执行台式测试设备。“我们需要首先理解器件是如何工作的,”Colangelo说,“在这之后,我们才能进行自动化测试。我们也必须确保频谱分析仪不会在我们的测量过程中增加失真。”为了得到尽可能最佳的性能,他们使用了两台频谱分析仪来评估他们的DAC。“我们使用了一台高达100MHz的Rohde Schwarz的频谱分析仪,”Colangelo表示,“在100MHz以上,我们又转而使用了一台Agilent的仪器。”

  Munson和Colangelo对元件功能及他们的评估板不会增加失真充满信心,之后他们运行了一系列自动测量。他们使用在National Instruments的LabView上编写的软件来控制图形发生器和频谱分析仪。利用台式测试设备,Munson和Colangelo将使用ATE系统进行一系列温度和电源电压方面许多相同的测量。

  ADC是ADI公司的另一类核心产品,由产品工程师Chris Carney对该类产品进行评估。他对这些具有差分LVDS和单端CMOS数字输出的ADC进行测试。

  “通常,350Msps是从CMOS到LVDS的转折点,”Carney说,“但是一些用户甚至想要以更低的速度实现LVDS输出。”那些在100Msps至200Msps速度条件下使用ADC的用户可能宁愿使用LVDS,因为其差分输出的电压摆幅更小。

  Carney的ADC评估板可连接到一个FIFO存储器板上。两种型号的存储器分别为16KB和32KB,这使他可以全速运行ADC,并在将数据传输到电脑之后进行脱机数据分析。像Munson和Colangelo一样,Carney在进行自动测量之前,先在台式设备上人工开始运行他的评估程序。

  他的FIFO板与被称为LabAlyzer的自主ADC测试软件一起运行,该软件是利用LabView编写的可执行程序。利用LabAlyzer,Carney配置了一个ADC,它可以对数据进行采集,并执行FFT来测量失真和积分非线性能力。他的任务之一是控制一个调节ADC输入偏置电压的寄存器。一旦他发现了最理想的偏置电压,设计工程师就可以为待生产的器件芯片中的这个电压进行设置。


  音频CODEC

  ADI公司也生产包括DAC、ADC、采样率转换器,以及运行若干音频算法的数字信号处理器等的一系列音频集成电路。在数字音频产品工程设计经理Steven Roy的指导下,产品工程师Chirag Patel对音频CODEC进行了评估。他评估的是适用于汽车音响系统的最新的AD1938。它包括4个立体声DAC和2个立体声ADC。该器件是AD1836A的升级型号,后者有3个立体声DAC和2个立体声ADC。新型汽车具有有8个扬声器的音响系统,需要4个立体声DAC。

  从评估板开始,Patel为具体运作模式配置了CODEC。他利用一个串行外设接口(SPI)端口将采样率、串行数据格式和音量等写入了寄存器。该器件包括18个用户寄存器,以及若干仅用于内部诊断的寄存器。该评估板通过一个USB端口与电脑进行通信。

  在首次调试一个新的元件时,Patel遇到了一些与他的同事Munson和Colangelo同样的问题——辨别噪声的来源。“这是一个克服困难的过程,”Patel表示,“如果我看见了电源线上的噪声,我就会使用一个外置电源,而不使用评估板的电源。”

  Patel利用来自一台音频精度测试仪的单音和多音信号,对CODEC的IMD、THD+噪声、线性、信噪比(SNR)和串扰进行了测量。在THD+噪声测试中,他通常使用在器件最大输入电平之下的1dB振幅的1kHz正弦波形,而对二次和三次谐波的测量使用的是音频测试仪。

  Patel最初进行评估和调试的器件大约有50个。作为其台式评估的一部分,Patel以尽可能多的运行模式对器件的功能进行检查。在台式测试之后,Patel使用ATE系统以进一步描述器件的特征,以发现主要数字接口的时序限制。

  数字时序特征描述可以包括与彼此有关的相位差数字信号,这是Patel组织测量和把握时间的关键。他描述了给定温度范围、电源电压和晶圆制造过程中的变化对CODEC特征的影响。如果元件满足了规范要求,他就会在ATE系统上对大约500个元件进行统计学评估。根据统计,他可以为数据资料提供元件的典型值和保证值。这种统计学测量包括模拟特征的THD+噪声和SNR。

  “我们通常会在试生产运行中保留大约50%的加工晶圆,以防我们需要做出临时的改变,”Patel说,“如果这种变化只是CODEC逻辑电路,那么,新的原型元件可以在大约3个星期内准备完毕。如果这种变化需要的是模拟电路器件,这个变化可能需要花12个星期。”


  RF器件

  ADI公司还生产RF和光学元件,这些元件是由RF及无线(RFW)组的工程师进行开发和测试的。高级产品工程师Tom Kelly对RF产品,例如功率检波器、放大器、乘法器和调制器,以及对数检测器(log detector)等光学元件进行评估。RFW组有若干自动测试台,Kelly使用其中之一测试AD8349,这是一种用于GSM和CDMA移动电话的700MHz至2.7GHz的正交调制器。

  在对AD8349进行评估期间,Kelly利用图3所示的测试装置测量了噪声、相邻频道功率泄漏比(ACLR)和边频带。Aeroflex信号发生器可产生I和Q调制信号。为了测量调制器的性能,Kelly用一台Rohde Schwarz频谱分析仪对调制器的输出频谱进行了测量。

  图4显示了对一个双载波101 W-CDMA信号进行的ACLR测量。为了进行测量,Kelly调制了两个以频率隔开的W-CDMA通道,以使一个通道将它们分开。然后,他在未用通道中看到了信号泄漏,以及频率上下的双载波。在这种情况下,可以发现这个无线电连接调制器(AD_RLM)与AD8349之间相邻频道的差值约为4dB。图5显示了这一边频带测量。

校准在测量边频带抑制时至关重要。“传统上,我们都是使用一只HP矢量电压表进行信号校准,”Kelly解释道,“自从这种设备不再生产以来,我们正在尝试使用VNA或高速示波器。”

  Kelly担心如何校准将会影响一个调制器I和Q基带输入信号。如果该信号的振幅和正交并不相等,Kelly将会看到一个不希望得到的边频带。即使有完美的振幅匹配,正好为1U的相位误差也会引起-40dBc的不希望得到的边频带。1U相位和0.5dB的振幅误差可产生-30dBc的不需要的边频带。

  ADI公司的工程师要花几个星期的时间利用台式设备、实验室自动测试台和生产ATE系统对新型集成电路设计进行评估。用于生产的一种产品必须得到一位产品工程师的批准,产品工程师会向设计人员提供有价值的反馈。




关键词: 电源管理

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