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128 mai 2002 Jean GARNIER
CCT ComposantsSéminaire CAN
CARACTERISATION ELECTRIQUE
DES CONVERTISSEURS
ANALOGIQUE/NUMERIQUE
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2
PLAN
Présentation des moyens de caractérisations électriques
les techniques de test Perspectives
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3
Les moyens de caractérisations électriques
MTS 200 ( IMS )
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Les tests électriques
Les tests paramétriques Les tests statistiques Les tests dynamiques
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Les tests paramétriques
ViHmin ViLmax Voh Vol Consommation temps de propagation courants de fuite
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Erreur d’offset L ’offset représente la translation
de la fonction de transfert réelle par rapport à la fonction théorique
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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
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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
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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
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Nombre de bits effectifs
Découle directement du SNR+D.
Cas d ’un signal pleine échelle
02.6
76.1)( DSNREffbits
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Amélioration future Bruit de quantification
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Perspectives avenir Un nouveau testeur en 2003
. L ’EXA 3000
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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.