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

qq

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.