ADC静态测试全流程：以斜坡测试为例（一）

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经过往期文章的介绍，有不少读者希望深入了解德思特ATX测试系统具体是如何执行ADC性能测试的。

本文将详细阐述如何利用该系统进行精确的ADC静态参数测试。我们将以斜坡测试（Ramp test）这一典型测试流程为例，指导您高效地使用我们的ATX测试系统来完成这一关键任务。

在今天的文章中我们将先介绍ADC静态参数测试中的“测试适用性”以及“硬件准备”两部分内容。

 

一、确认测试适用性

在进行本测试之前，首先需要确认我们的待测ADC是否适用于斜坡测试。斜坡测试特别适用于中低速采样率且精度要求较高的ADC。此测试旨在精确评估ADC的静态转换性能，其涵盖的关键参数包括增益误差（Gain Error）、失调误差（Offset Error）、积分非线性（INL）、微分非线性（DNL）以及总未调整误差（TUE）等。

斜坡测试的核心在于利用精密的时钟控制系统来准确调控测试时序。首先，信号发生器（AWG）输出一个已知的测试电压值，随后ADC对这个电压进行转换，测试系统再记录下其数字输出。这一过程会循环进行，直到测试电压遍历整个ADC输入范围。这样做的好处在于我们可以确保每个ADC输出编码都与AWG的实际输出电压一一对应。建立这种映射关系后，我们就能绘制出ADC的实际转换曲线。

通过将实际转换曲线与理想转换曲线进行对比和详细分析，我们能够以最贴近参数定义的方式计算出各种关键的性能参数。这种方法不仅确保了测试结果的精确性，而且提供了一种直观的方式来理解和评估ADC的实际性能。

此外，同样用于测试ADC静态参数的测试方法还有直方图测试法，我们经常听到客户询问这两种方法各自的优点。为了解答这个问题，笔者特别制作了一个对比表格，以帮助您更好地理解它们的不同之处。

鉴于斜坡测试法能够提供更精确的数据和丰富的分析信息，行业内的工程师通常会在测试系统（尤其是其中的AWG）精度和采样率性能足够时，优先选择这种测试方法。斜坡测试法还能够减少所需的采样点数量，从而一定程度上缩短测试时间，提升整体的测试效率。

以往，工程师们有时候会因为斜坡测试法涉及复杂的控制流程和庞大的计算量而感到犹豫，从而倾向于建立直方图测试系统。然而，随着德思特ATX测试系统的推出，所有的控制步骤和运算算法都被打包集成到系统当中，对用户工程师实现了一键操作式自动化。这使得工程师们可以轻松地进行斜坡测试，无需担心底层的技术细节。

通过介绍简化后的斜坡测试过程，我们希望为读者展示德思特ATX系统对ADC性能测试带来的便利，这也是本文选择斜坡测试作为例子的重要原因。

 

二、硬件准备

众所周知，良好的开端是成功的一半。但在硬件准备阶段，许多工程师曾面临重重挑战：传统的硬件准备过程繁琐，通常涉及参数预估、测试仪器选型、仪器配合验证、控制软件编程调试以及测试样品配套附件设计与制作等多个复杂步骤。这一连串的准备工作不仅费时费力，还容易出错。
 

1.仪器部分准备

现在，借助德思特ATX系统，这一切变得异常简单。正如我们之前的文章所介绍，用户只需根据其待测ADC的特点选择相应的系统功能模块，之后便可以坐享其成。我们的专业团队会负责整体交付，确保您收到的是一套随时可以投入使用的测试仪器，让复杂的仪器准备部分变得轻而易举。

2.待测部分准备

一旦仪器部分准备就绪，用户便能将全部精力投入到测试芯片载板的设计上。事实上，我们的系统通过集成必要的数字IO、待测供电和高精度参考电压源等硬件，已经大幅简化了测试载板的设计过程，工程师不再需要在载板上设计额外的电路来满足这些功能需求。此时，测试载板的核心工作，其实已只剩下一项了：负责将待测芯片的引脚连接到相应规格的连接器，以便与我们系统附带的线缆进行连接。

接下来，我们以ADI公司推出的AD7671作为待测ADC示例，给出测试载板的最简版本原理图，该ADC是一颗单端电压输入、1通道、量程可选、SPI通讯、采样率最高1 MSPS、分辨率为16位的ADC。此处我们设参考电压为2.5V，并且ADC选用±2倍REF电压的量程模式，也就是说理想输入电压范围是±5V。

从上图可以看出，载板最核心的原理图非常简单，这使得我们的工程师能够以极高的效率完成设计及Layout工作，从而显著缩短了测试载板的准备时间。在实际应用中，为了提高测试的灵活性和全面性，确保UUT的各个功能和工作模式得到充分验证，我们在最终版本的载板设计中加入了额外的继电器以及保护电路和相关IC。这些继电器的主要功能是将AWG的信号通过不同路径引导至待测ADC的引脚，而AD7671正是依靠这种机制来实现输入量程的灵活切换。最终版本的载板实物图如下：

对应的原理图以及更多相关资料请联系德思特获取

值得一提的是，我们在集成继电器的同时，避免了增加额外的逻辑控制芯片。这是因为德思特ATX系统内置的DIO模块已经前瞻性地考虑到了这种扩展需求，它原生提供了8个静态数字输出通道。通过将这些静态通道与适当的MOS管相结合，我们能够轻松驱动测试载板上的继电器。此外，这些静态数字通道还可以直接连接到被UUT的功能设置引脚上，从而灵活地改变UUT的工作状态。这种设计不仅提高了系统的灵活性，还简化了电路的复杂性，增强了整体的可靠性和可维护性。

 

END

以上就是ADC静态参数测试中的“测试适用性”和“硬件准备”的内容，在下期文章中我们将为您介绍测试的“软件配置”以及“开始测试和查看结果”的内容。

审核编辑 黄宇