TLC5615型10位D/A转换器测试技术研究
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介绍了tlc5615型10位数模转换器电路的工作原理、结构框图和封装形式以及数字通信接口协议，研究了其功能、静态参数和动态参数的测试方法和原理。重点分析了基于J750大规模集成电路测试系统上静态参数的测试技术，得出了在J750测试系统上获得斜波曲线和使用VBT编程计算静态参数的方法。
【关键词】数模转换器 零点误差 满刻度误差 积分非线性误差 微分非线性误差 电源电压抑制比
1 概述
TLC5615是一款电压输出型的10位数模转换器，带有高阻态缓冲参考输入端，输出电压是参考电压的两倍，单电源5V条件下工作，数字控制部分是由3线的串行总线组成，CMOS兼容端口很容易与标准的微处理器、微控制器配套使用。TLC5615接收16位数据字，产生模拟输出信号。数字输入端带有施密特触发器可防止噪声干扰。数字通信协议包括SPITM、QSPITM、MicrowireTM标准。TLC5615内部包括一个16位移位寄存器，上电复位模块，10位DAC寄存器，数字控制逻辑模块和跟踪获取模块等几部分。主要完成将16位串行数字数据转换为模拟信号，参考电压为2.048V，电压输出模拟信号是参考电压的2倍4.096V。
2 测试技术
半导体集成电路的测试是集成电路研制、生产过程中不可或缺的重要环节，通过对器件功能及静态参数、动态参数的测试，可以筛选出功能、性能不满足要求的器件，以保证产品质量。在电路的研制过程中通过对器件的测试，可以验证设计版图的正确性，找出存在的问题，并为设计更改提供依据，也为工艺开发提供指导性意见。本电路属于数模转换电路，测试难度大，测试方法复杂，主要包括功能测试、静态参数测试、动态参数测试，而静态参数的测试是数模转换电路测试的关键。目前国内、国际上一些大型ATE测试设备均能实现数模转换器电路的测试。下面以Teradyne公司的J750测试系统为平台介绍一下TLC5615型数模转换电路的测试。
2.1 功能测试
功能测试是首先根据电路的工作原理编制系统可识别的二进制的功能测试码点，然后根据电路工作时序，通过J750测试系统对功能测试码点进行时序调制，再应用J750测试系统上任意波形发生器模块产生斜波信号施加到电路数据输入端，通过电源模块给电路电源施加电压，通过电压电流单元模块给其它输入端施加输入信号，捕捉输出的模拟信号，通过比较器与期望的模拟信号进行比较，从而判定器件工作是否正常，实现器件的功能测试。工作时序如图1所示。
2.2 静态参数测试
本电路的静态参数主要包括INL积分非线性误差，DNL微分非线性误差，EZS零点误差、EG增益误差和PSSR电源电压抑制比。
2.2.1 获得斜波曲线
首先是给DAC数字输入端施加一个低频率的“斜波台阶”信号，即从全0码到全1码，重复施加一定次数（比如8次，16次等）的某个输入数码后，再重复施加相同次数的下一个输入数码，最终形成一个比较均匀“宽度”的台阶数据信号；然后设置高精度数字化仪表的采样速率与DAC转换速率相等，运行向量，使数字化仪表采集DAC每一个输入数码对应的模拟输出值，最后将数字化仪表存储的数字量按比例因子转换成实际的电压值，得到的应该是“斜波台阶”电压数据，去除每个“台阶”两端跳跃的、不稳定的电压值，将每个“台阶”中间的电压值进行平均，最终得到一条测试转换曲线，如图2所示，并由此计算出DAC的静态参数值。
2.2.3 PSSR电源电压抑制比的计算
PSSR电源电压抑制比的计算是通过测试电源电压在4.5V和5.5V时的零点误差和满刻度误差计算出来的。即：
PSSRZS（零点）=EZS（VDD=5.5V）-EZS（VDD=4.5V）
PSSRFS（满刻度点）=EG（VDD=5.5V）-EG（VDD=4.5V）
2.3 动态参数测试
动态参数主要包括信噪失真比和跟时序有关的交流的参数。
信噪失真比是指基波分量与噪声及谐波分量总和的比值。该参数的测试是在输入满刻度码的情况下，在参考输入端施加1VPP+2.048DC幅值、1KHz频率的正弦波信号，对模拟输出的正弦波通过傅里叶变换，计算出信噪失真比。其他交直流参数的测试与数字电路测试原理和方法一致，这里不再赘述。
3 结束语
较详细的介绍了一款电压型10位数模转换器电路在J750测试系统上的测试，重点研究了几种静态参数的测试和计算方法，为测试系统上数模转换器电路的测试提供了参考方法。
参考文献
[1]National Semiconductor Corporation All rights reserved，Nicholas “Nick” Gray，2004.
[2]Datasheet，Texas Instruments Incorporated，2000.
作者简介
于祥苓（1976-） ，女，辽宁省葫芦岛市人，蒙古族。大学本科学历。现为中国电子科技集团公司第四十七研究所高级工程师。主要从事集成电路测试技术研究。
作者单位
中国电子科技集团公司第四十七研究所 辽宁省沈阳市 110032