Širjenje kompleksnih visokozmogljivih sistemov na integriranem vezju (SoC) prinaša velike zahteve za sisteme za samodejno preizkušanje (ATE), ki se uporabljajo pri njihovi proizvodnji. Mnogi sistemi ATE zahtevajo izredno natančno merjenje kritičnih parametrov, saj morajo biti bistveno natančnejši od naprav, ki jih preizkušajo. Sodobni sistemi ATE premikajo meje izvedljivega na področju obdelave signalov in zahtevajo točnost na ravni milijonink (ppm). Načrtovanje takih sistemov je zelo zapleteno in zahteva integrirana vezja z najvišjo možno zmogljivostjo.
Središče številnih preciznih sistemov ATE predstavlja analogno-digitalni pretvornik (ADC). Pretvornik ADC ima ključno vlogo, saj signale iz analogne preslika v digitalno domeno, kar omogoča digitalno obdelavo signalov. Točnost in zmogljivost pretvornika ADC pogosto določata točnost ter zmogljivost celotnega sistema. V tem članku bomo govorili o prelomnih novostih na področju pretvorbe podatkov, ki omogočajo novo generacijo natančnejših in cenovno ugodnejših sistemov ATE.
Zahteve za precizne sisteme ATE
Precizni sistemi ATE potrebujejo pretvornike ADC visoke ločljivosti za digitalizacijo realnih analognih signalov. Analogna signalna veriga, ki vključuje pretvornik ADC in podporna vezja za pripravo signala (kot so ojačevalniki, filtri in reference), tipično potrebuje izvrstne enosmerne tehnične podatke (kot so odmik, ojačanje in linearnost).
Za doseganje ločljivosti in točnosti na ravni milijonink (ppm) se številni precizni sistemi ATE umerjajo digitalno, kar izniči sistemske napake zaradi odmika ter ojačanja. Točnost sistema je posledično pogosto omejena z napakami, ki jih ni mogoče zatreti z občasnim umerjanjem, tako da načrtovalce sistema namesto statičnih vrednosti pogosto bolj skrbi možnost lezenja ključnih parametrov. Precizni sistemi ATE na primer ne zahtevajo le točnosti na ravni ppm pri fiksni temperaturi, ampak tudi točnost lezenja, ki ne sme presegati delčka milijoninke na stopinjo Celzija skozi široko območje delovne temperature.
Za točnost celotnega sistema je kritičnega pomena linearnost pretvornika ADC, ki je odvisna od kompleksnih soodvisnosti med analognim vhodnim signalom in notranjo zasnovo ter arhitekturo pretvornika ADC. Napake zaradi nelinearnosti pretvornika ADC je zelo težko umeriti na ravni sistema, ker se močno razlikujejo glede na posamezne vrednosti in so lahko močno odvisne od temperature. Temperaturna linearnost in stabilnost pretvornika ADC sta kritična za splošno točnost preciznih sistemov ATE.
Prelomni skok v zmogljivosti
Te izzive pri načrtovanju pomaga rešiti nova družina 20-bitnih pretvornikov SAR ADC, ki zagotavlja doslej nedosegljive ravni zmogljivosti in točnosti ter poenostavlja načrtovanje preciznih sistemov ATE. LTC2378-20 je najzmogljivejši izdelek družine pretvornikov SAR ADC, ki je medsebojno združljiva po razporeditvi priključkov in programski opremi. Zagotavlja do 20-bitno ločljivost brez manjkajočih kod in do 104 dB razmerja signal/šum pri frekvencah vzorčenja od 250 kvz/s do 2 Mvz/s. Še posebej osupljiva je enosmerna točnost pretvornika LTC2378-20: Napake skupne nelinearnosti (INL) so tipično manjše od 0,5 ppm in so zajamčeno manjše od 2 ppm za vse kode v celotnem temperaturnem območju od –40 do 85°C. Napaka odmika znaša največ 13 ppm z lezenjem 0,007 ppm/°C, napaka ojačanja pa znaša največ 10 ppm z lezenjem 0,05 ppm/°C. Ta neverjetna raven zmogljivosti je razpoložljiva pri zelo nizki porabi, ki znaša od 5,3 mW pri 250 kvz/s do 21 mW pri 1 Mvz/s. Vse naprave so na voljo v majhnih ohišjih MSOP-16 in DFN-16. Na sliki 1 je povzetek nove družine pretvornikov ADC.
Nova raven točnosti pretvorb podatkov za sisteme za samodejno preizkušanje
Linear Technology
2016_SE247_24
