一种数模混合微系统ADC单元动态参数测试系统的制作方法

本发明涉及集成电路测试领域，特别是一种数模混合微系统adc单元动态参数测试系统。

背景技术：

随着武器装备、空间系统和飞行器的小型化、低功耗和高可靠的需求日益强烈，采用分立电路单独封装，再进行板级互连的架构，无法满足新一代航天系统小体积、高精度、高密度、高可靠性的需求。集成adc、dac以及fpga等功能的数模混合微系统已成为该领域发展趋势。随着封装集成密度的提高，微系统内部节点可访问性下降，如何实现微系统集成后高覆盖率的内部芯片的测试成为一个难题。adc单元是数模混合微系统中的重要模块，作为模拟技术和数字技术的接口，adc单元的性能直接决定了微系统性能的好坏，因此，对数模混合微系统中adc性能的测试尤为重要。

现有的专利主要有：(1)一种基于sopc的高性能流水线adc频域参数评估系统，申请号：201610225902.4，公布号：cn105808405a，该专利中adc采集的数据需通过串口上传至上位机分析处理，数据传输量大且实时处理能力较差；(2)adc芯片特性参数测试精度的测试系统，申请号：201510107533.4，公布号：cn104734710a，该专利中adc输出端与专用ate测试设备连接，测试系统昂贵庞大，测试操作难度大。

总之，现有专利尚未开展数模混合微系统adc单元动态参数测试研究，而针对adc采样数据大多采用上位机或ate设备进行分析处理，本发明克服现有技术不足，充分结合微系统内集成的fpga单元，提供了一种高性能数模混合微系统adc单元动态参数测试系统。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种数模混合微系统adc单元动态参数测试系统，通过微系统adc单元采集由信号发生模块产生并由信号调理模块处理的输入信号，将输入信号由模拟信号转换为数字信号；微系统fpga单元对微系统adc单元采样输出数据进行采集、存储及处理，得出微系统adc单元的主要动态性能参数。

本发明的技术解决方案是：一种数模混合微系统adc单元动态参数测试系统，包括包括：上位机和测试板，其中：

上位机负责对测试结果进行显示和存储；

测试板包括信号发生模块、信号调理模块、时钟产生模块、微系统adc单元以及微系统fpga单元；信号调理模块与信号发生模块、微系统adc单元以及微系统fpga单元相连；时钟产生模块与微系统adc单元以及微系统fpga单元相连；微系统fpga单元通过通信接口与上位机相连；

信号发生模块使用晶体振荡器产生一个单音正弦波信号；信号调理模块对信号发生模块产生的信号进行滤波处理，产生adc单元输入信号；时钟产生模块由锁相环pll电路产生，为adc单元及fpga单元提供时钟；微系统adc单元采集由信号发生模块产生并由信号调理模块处理的输入信号，将输入的模拟信号转换为数字信号；微系统fpga单元对微系统adc单元采样输出数据进行采集、存储及处理，得出微系统adc单元的动态性能参数，将测试结果通过usb通信接口上传至上位机进行显示及存储。

所述的微系统fpga单元包括数据采集模块、数据存储模块、数据处理模块、过程控制模块以及通信模块；

数据采集模块采集微系统adc单元采样输出数据并送至数据存储模块、数据处理模块，数据存储模块存储微系统adc单元采样输出数据，数据处理模块根据微系统adc单元采样输出数据得出微系统adc单元的动态性能参数并送至通信模块，通信模块将微系统adc单元的动态性能参数作为测试结果，通过usb通信接口上传至上位机进行显示及存储，过程控制模块实现对数据采集模块、数据存储模块、数据处理模块、通信模块的过程控制及调度。

所述的adc单元采样输出数据的处理采用微系统fpga单元完成。

所述的通信接口采用usb接口。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明中利用微系统内部集成的fpga单元来完成微系统adc单元动态参数的测试，解决了微系统内部节点可访问性差，不易开展测试的难题；

(2)本发明中除外部信号产生及调理外，其它处理均在微系统内完成，相比以往先缓存再上传至上位机软件处理，减少了额外数据传输的开销以及信号间的干扰，该测试系统增强了测试数据的准确性和可靠性。

附图说明

图1为本发明测试系统总体结构框架图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种数模混合微系统adc单元动态参数测试系统，包括上位机和测试板；上位机负责对测试结果进行显示及存储；测试板包括信号发生模块、信号调理模块、时钟产生模块、微系统adc单元以及微系统fpga单元；所述信号调理模块分别与信号发生模块、微系统adc单元以及微系统fpga单元相连；时钟产生模块分别与微系统adc单元以及微系统fpga单元相连；微系统fpga单元通过通信接口与上位机相连；微系统fpga单元包括数据采集模块、数据存储模块、数据处理模块、过程控制模块以及通信模块；

信号发生模块由晶体振荡器产生一个单音正弦波信号；信号调理模块对信号发生模块产生的信号进行滤波处理，产生adc单元输入信号；时钟产生模块由锁相环(pll)电路产生，为adc单元及fpga单元提供时钟；微系统adc单元采集由信号发生模块产生并由信号调理模块处理的输入信号，将输入的模拟信号转换为数字信号；微系统fpga单元对微系统adc单元采样输出数据进行采集、存储及处理，得出微系统adc单元的主要动态性能参数，测试结果通过usb通信接口上传至上位机进行显示及存储。

信号发生模块由晶体振荡器产生一个单音正弦波信号，其中晶体振荡器具有低相位噪声、平坦的频率响应、适度的谐波性能。

信号调理模块选用带通滤波器对信号发生模块产生的信号进行滤波处理，消除大部分宽带噪声，获得高质量adc单元输入信号。

时钟产生模块由晶振、频率合成器及压控振荡器组成的锁相环(pll)电路来实现，该模块可提供所需相位噪声和抖动指标的时钟。

微系统adc单元采集由信号发生模块产生并由信号调理模块处理的输入信号，在由时钟产生模块提供的采样时钟下对输入信号进行采样，最终将输入模拟信号转换为数字信号。

微系统fpga单元，模拟信号经过adc单元采集输出的高速数据先利用数据采集模块接收并进行串并转换,再将降速后的数据通过数据存储模块进行缓存，最后利用数据处理模块对缓存数据加窗函数并进行快速傅里叶变换(fft)运算得到频谱图，基于频谱图确定基波能量、谐波能量、直流能量及噪声能量，最终根据动态参数公式得出adc单元的动态性能参数。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

技术特征：

技术总结
一种数模混合微系统ADC单元动态参数测试系统，包括上位机和测试板；上位机负责测试结果显示及存储；测试板包括信号发生模块、信号调理模块、时钟产生模块、微系统ADC单元以及微系统FPGA单元；测试板负责产生微系统ADC单元输入信号和采样时钟，并完成ADC单元输出数据采集、存储及处理，最终得到微系统ADC单元主要动态性能参数。本发明充分利用微系统内部集成的FPGA单元高速数据处理能力，通过微系统FPGA单元对微系统ADC单元采样输出数据进行采集、存储及处理，减少额外数据传输的开销以及信号间的干扰，系统可以对数模混合微系统ADC单元动态参数进行可靠准确的测试。

技术研发人员：朱志强;冯长磊;李学武;陈雷;王媛媛;李金潮
受保护的技术使用者：北京时代民芯科技有限公司;北京微电子技术研究所
技术研发日：2017.12.28
技术公布日：2018.11.06