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 reconfigurável presente no sistema pode ser reutilizada para
implementar funções de teste.
RAM
• Caracterização do conversor no ambiente de prototipagem.
12 bits
ADC
Barramento
de teste
analógico
Barramento
de controlo
• Foram implementadas diferentes soluções de autoteste dos
parâmetros INL, DNL, e SINAD de um ADC de 12 bits
DAC
12 bits
• Adaptação de um protótipo implementado com lógica reconfigurável
• Estudo de implementações de operações matemáticas
Mecanismo de comutação
FPGA
• Estudo de métodos de teste e caracterização de conversores A/D
Barramento ISA
Medida da relação sinal/(ruído + distorção) – SINAD
Sinal sinusoidal
Conversor
Espectro do estímulo (FFT c/ janela)
Lay-out da FPGA para medida de SINAD
A/D
DAC
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%
Medida da não-linearidade com estímulo sinusoidal – INL, DNL
Sinal sinusoidal
Conversor A/D
Medida da não-linearidade com estímulo triangular – INL, DNL
Sinal triangular
(Externo ou
interno)
Gerador de
Conversor
A/D
Cálculo de DNL
DAC
Histograma
DNL p (i) =
H(i)/constante
Controlador
Controlador
Operações internas ( Hardware)
Operações externas ( Software )
Histograma
Padrão
Operações internas ( Hardware)
Operações externas ( Software )
Cálculo de offset, ganho,
Cálculo de desvio na origem,
ganho,
DNL & INL
DNL(i) = H (i) / Hspec (i)
DNL & INL
INL(i) = Σ DNL (j)
DNL(i) = DNLp (i) – 1\
INL(i) = Σ DNL (j)
Histograma do estímulo sinusoidal
Histograma do ADC
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