28 mai 2002
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128 mai 2002 Jean GARNIER
CCT ComposantsSéminaire CAN
CARACTERISATION ELECTRIQUE
DES CONVERTISSEURS
ANALOGIQUE/NUMERIQUE
2
PLAN
Présentation des moyens de caractérisations électriques
les techniques de test Perspectives
3
Les moyens de caractérisations électriques
MTS 200 ( IMS )
4
Les tests électriques
Les tests paramétriques Les tests statistiques Les tests dynamiques
5
Les tests paramétriques
ViHmin ViLmax Voh Vol Consommation temps de propagation courants de fuite
6
Les tests statistiquespar histogramme saturé
DNL (Non linéarité différentielle) INL (Non linéarité intégrale) Erreur d ’offset Erreur de gain
- permet d'accéder aux grandeurs demandées pour l'instrumentation : DNL, INL- permet d'atténuer les effets d'un signal d'entrée bruité (suppression des bruits blancs)
7
Non Linéarité Différentielle (D.N.L.)
Pour un code i, c'est la différence entre la quantification du code i et la quantification théorique
22,1kavec
)qq()k(NLDn
k
8
Non Linéarité Différentielle (D.N.L.)
Application un signal saturé (sinus) Calcul de l’histogramme réel Comparaison avec l ’Histogramme
théorique. Normalisation.
Non linératé diff érentiel, D.N.L.
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Codes
Histogramme d'un sinus saturé
0
500
1000
1500
2000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Codes
App
ariti
ons
9
Non Linéarité Intégrale (I.N.L.) Pour chaque code i, c'est l'écart entre la tension de
transition réelle et la tension de transition idéale du code i au code i+1 (après correction de l'erreur d'offset et de gain)
0)0(NLIet0)12(NLIavec
qq)i(NLI
n
i
1kk
10
Non linérarité intégrale (I.N.L.) Cette caractéristique est déduite de la D.N.L.
Elle représente la somme des D.N.L. On effectue une régression linéaire pour corriger
le gain et l ’offset :
• où a et b définissent la droite recherchée
²).()(max
min
i
iiNLI biaiNLIJ
)()(min
jNLDiNLIi
ij
11
Non linérarité intégrale (I.N.L.)
Non-linéarité intégrale, I.N.L.
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
0 1000 2000 3000 4000
Codes
Lsb
coef. de correction: -4.91e-05, 4.82e-01
12
Le gain est la pente de la droite passant par les tensions de transition des codes 0 et 2n-1
22
1kk
n
n
12Gain
Erreur de gain
13
Erreur d’offset L ’offset représente la translation
de la fonction de transfert réelle par rapport à la fonction théorique
14
Les tests dynamiquesen mode cohérent (f/fe=M/N)
par analyse spectrale SNR SNR+D (rapport signal bruit) THD (distorsion harmonique) SFDR (Bruit de quantification) Nombre de bits effectifs
15
Rapport signal à bruit Principe :
SFDR représente le rapport entre le fondamental et l ’harmonique la plus importante.
SNR+D prend en compte le bruit de quantification et le bruit dû aux erreurs de linéarité.
SNR
CAN Unité detraitement
FFT
SFDR
16
Distorsion harmonique (THD) Rapport entre la puissance du fondamental et la
puissance des 5 premières harmoniques :
La distorsion harmonique est représentative des erreurs de linéarité du convertisseur
Fondamental
harmoniques
17
Nombre de bits effectifs
Découle directement du SNR+D.
Cas d ’un signal pleine échelle
02.6
76.1)( DSNREffbits
18
Amélioration future Bruit de quantification
19
Perspectives avenir Un nouveau testeur en 2003
. L ’EXA 3000
20
Conclusion
Des tests conforment aux data sheet Amélioration constantes grâce à
l ’expertise de nos collègues universitaires Amélioration des temps de
développement et de traitement grâce au nouveau testeur EXA 3000.
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