一种高速模数转换器的测试适配器的制作方法

1.本发明涉及测试元器件技术领域，尤其涉及一种高速模数转换器的测试适配器。


背景技术：

2.模数转换器的频率和转换速率不断增加，准确评估器件综合性能变得更加困难。相对于低速模数转换器的测试，在更高的频率下，测试挑战往往来自器件和测试硬件的综合性能，而不是器件本身的性能。
3.ultra flex是一款高性能的混合信号测试系统，主要硬件资源包括：高速数字板卡，高性能模拟信号板卡，高精度大功率电源板卡以及用户控制板卡。可用于通用数字电路、模拟电路以及数据转换器的综合测试，尤其适合于数据转换器的测试。但测试系统仅提供硬件资源和数据接口，无法直接完成被测器件的测试。特别的高速模数转换器通常需要设计专用测试适配器。
4.测试适配器需根据被测器件设计必要的外围电路，尤其当ultra flex测试系统自身资源无法满足部分测试指标情况下还需考虑预留其他外接设备接口及其与测试系统本身资源的协调一致问题。
5.模数转换器测试一般分为静态参数和动态参数测试，静态参数一般可在较低的模拟输入信号频率和低转换速率下进行测试，ultra flex测试系统自带资源可满足此类参数测试。动态性能一般要求在最大转换速率下测试多个模拟信号输入频率下器件的动态参数，模拟输入信号频率一般覆盖几兆赫至上百兆赫兹，有的甚至高达上g赫兹。然而ultra flex测试系统主流模拟板卡支持最大模拟信号频率仅80mhz，无法满足高频下模数转换器测试。另一方面，高输入频率，高转换速率下动态参数的测试对采样时钟信号质量要求非常高，需要信号稳定且抖动非常低。ultra flex测试系统自带的资源无法满足时钟速率和抖动的要求；无法直接完成高频下的相关测试。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种兼顾高频和低频测试，能满足各种频率下器件测试的高速模数转换器测试适配器。
7.基于上述目的，本发明提供的高速模数转换器的测试适配器，用于测试被测器件，包括：适配器外围电路，包括第一射频继电器k1、第二射频继电器k2、平衡转换器和射频变压器；其中，所述平衡转换器与所述第一射频继电器k1连接，所述射频变压器与所述第二射频继电器k2连接；测试系统，包括与所述适配器外围电路连接的电源端，与所述第一射频继电器k1连接的数字端，与所述第二射频继电器k2连接的模拟信号端，与所述平衡转换器和所述射频变压器连接的测试系统工作站。
8.在一些可选的实施例中，所述测试适配器还包括被测芯片夹具，用于提供芯片引脚至测试子板的电连接，所述适配器外围电路布置在所述测试子板上。
9.在一些可选的实施例中，所述第一射频继电器k1用于连接被测模数转换器的时钟
引脚，所述第二射频继电器k2用于连接被测器件的模拟信号源输入端，所述测试系统工作站连接有外接信号源。
10.在一些可选的实施例中，所述被测模数转换器的时钟引脚通过所述第一射频继电器k1连接所述测试系统的数字端和所述外接信号源。
11.在一些可选的实施例中，所述平衡转换器连接于所述第一射频继电器k1与所述外接信号源之间。
12.在一些可选的实施例中，所述被测器件的模拟信号源输入端通过所述第二射频继电器k2连接所述模拟信号端和所述外接信号源。
13.在一些可选的实施例中，所述射频变压器与所述外接信号源之间连接有带通滤波器。
14.在一些可选的实施例中，所述外接信号源通过gpib接口连接所述测试系统。
15.在一些可选的实施例中，所述被测器件具有输出采样位时钟。
16.在一些可选的实施例中，所述测试系统的数字端连接至数据输出端。
17.从上面所述可以看出，本发明提供的高速模数转换器的测试适配器，结合了测试系统和台式仪器仪表各自的优点，利用了测试系统数据采集功能以及内置的功能算法，而将其模拟带宽不足，高频时钟信号质量不高的问题用外接仪表方式弥补。台式仪表的控制可利用测试系统软件环境编写gpib代码控制，方便高效，技术门槛较低。相比重新开发专用测试系统可大大降低技术难度，缩短开发周期，显著降低测试成本。
18.利用测试系统的数据采集功能以及算法完成模数转换器数字输出的俘获和相应参数的计算，结合外挂信号源弥补了该测试系统模拟带宽不足，高频时钟信号质量不高的问题，解决了高频下高速模数转换器无法测试的难题。降低了高速模数转换器测试的技术门槛，缩短了开发周期，提高了开发效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例的测试适配器的结构示意图。
21.附图标记说明：1、适配器外围电路，2、测试系统，11、第一射频继电器，12、第二射频继电器，13、平衡转换器，14、射频变压器，21、电源端，22、模拟信号端，23、测试系统工作站，24、数字端，3、信号源，31、带通滤波器，15、器件输出采样位时钟，16、数据输出端。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
23.需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的
组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
24.在具体描述本技术提供的一种高速模数转换器的测试适配器之前，首先描述本技术的应用场景和发明构思。
25.考虑到在测试领域中，模数转换器的频率和转换速率不断增加，准确评估器件综合性能变得更加困难。相对于低速模数转换器的测试，在更高的频率下，测试挑战往往来自器件和测试硬件的综合性能，而不是器件本身的性能。ultra flex是一款高性能的混合信号测试系统，主要硬件资源包括：高速数字板卡，高性能模拟信号板卡，高精度大功率电源板卡以及用户控制板卡。可用于通用数字电路、模拟电路以及数据转换器的综合测试，尤其适合于数据转换器的测试。但测试系统仅提供硬件资源和数据接口，无法直接完成被测器件的测试。特别的高速模数转换器通常需要设计专用测试适配器。测试适配器需根据被测器件设计必要的外围电路，尤其当ultra flex测试系统自身资源无法满足部分测试指标情况下还需考虑预留其他外接设备接口及其与测试系统本身资源的协调一致问题。模数转换器测试一般分为静态参数和动态参数测试，静态参数一般可在较低的模拟输入信号频率和低转换速率下进行测试，ultra flex测试系统自带资源可满足此类参数测试。动态性能一般要求在最大转换速率下测试多个模拟信号输入频率下器件的动态参数，模拟输入信号频率一般覆盖几兆赫至上百兆赫兹，有的甚至高达上g赫兹。然而ultra flex测试系统主流模拟板卡支持最大模拟信号频率仅80mhz，无法满足高频下模数转换器测试。另一方面，高输入频率，高转换速率下动态参数的测试对采样时钟信号质量要求非常高，需要信号稳定且抖动非常低。ultra flex自带的资源无法满足时钟速率和抖动的要求。无法直接完成高频下的相关测试。因此，本发明实施例提出一种高速模数转换器的测试适配器。
26.结合图1所示，本发明的高速模数转换器的测试适配器包括适配器外围电路1和被测芯片夹具，所述被测芯片夹具用于提供芯片引脚至测试子板的电连接，所述适配器外围电路1包括k1第一射频继电器11，k2第二射频继电器12、balun平衡转换器13和rf射频变压器14，所述balun平衡转换器13与所述k1第一射频继电器11连接，所述rf射频变压器14与所述k2第二射频继电器12连接；测试系统2，包括与所述适配器外围电路连接的电源端21，与所述k2第二射频继电器12连接的模拟信号端22，与所述外接信号源3连接的测试系统工作站23，与所述k1第一射频继电器11连接的数字端24。
27.在一些可选的实施例中，所述第一射频继电器k1用于连接被测模数转换器的时钟引脚(差分对clk+、clk-)，所述第二射频继电器k2用于连接被测器件的模拟信号源输入端(差分对vin+、vin-)，所述测试系统工作站23连接有外接信号源3，所述被测模数转换器的时钟引脚通过所述k1第一射频继电器11连接所述测试系统的数字端和所述外接信号源3；所述平衡转换器13连接于所述k1第一射频继电器1与所述外接信号源3之间。所述被测器件的模拟信号源输入端通过所述k2第二射频继电器12连接所述模拟信号端22和所述外接信号源3；所述射频变压器14与所述外接信号源3之间连接有带通滤波器31。
28.在一些可选的实施例中，所述外接信号源通过gpib接口连接所述测试系统；所述
被测器件具有输出采样位时钟15，所述数据输出端端16连接至测试系统数字端24。
29.进一步结合图1所示，该适配器主要由被测芯片夹具以及外围电路组成。被测芯片夹具用于提供芯片引脚至测试子板的电连接。
30.外围电路主要包括射频继电器k1、k2，巴伦(平衡转换器)以及射频变压器。被测芯片电源由ultra flex电源板卡dc30/dc75提供，其中模拟电源和数字电源可选用不同的电源通道供电，避免相互干扰。
31.被测模数转换器时钟引脚(差分对clk+、clk-)通过射频继电器k1分别接入ultra flex测试系统数字通道和外接信号源(经过巴伦完成单端信号转换为差分信号)。器件模拟信号输入端(差分对vin+、vin-，可有多路，图中仅画一路作为示例)通过射频继电器k2分别接入ultra flex测试系统模拟信号板卡pac80信号通道(由射频电缆经sma接线头接入)和外接信号源(经过射频变压器完成单端信号转换为差分信号)，为进一步提高模拟输入信号质量，可依据测试频率选用合适的带通滤波器接入信号源输出端。
32.器件输出采样位时钟连接至ultra flex测试系统特定数字通道(用于配合外部时钟同步操作)，数字输出引脚连接至数字通道(选择可配合同步外部时钟的通道)，以完成数字输出信号俘获和存储。其他数字控制引脚也连接至测试系统数字通道，图中未画出。外部信号源通过gpib接口连接至测试系统，通过测试系统编程软件提供的gpib控制代码实现对信号源的频率、幅度输出通断的设置，实现外部仪表与测试系统的协调一致。
33.本适配器在使用时，当测试器件静态参数以及低频下的动态参数时，切换k1使器件时钟引脚直接连接至测试系统数字差分通道，利用测试系统的数字通道为器件提供相应频率的时钟信号，切换k2直接利用pac80提供相应频率(≤80mhz)的模拟输入信号。利用测试系统数字通道配置器件完成模数转换，并俘获存储器件数字输出。根据俘获的输出计算相关参数。
34.进而，当需要测试器件高频下的动态参数时，ultra flex测试系统时钟抖动性能不足以满足测试要求，模拟信号的上限频率也有限，因此需要借助外部高性能台式仪器仪表完成测试。此时切换k2使模拟信号通路连接至外部信号源通过带通滤波器，并经射频变压器转换为差分信号后供给器件模拟输入端。切换k1至外部时钟通道，通过巴伦转换为差分信号，作为器件的转换时钟信号(clk+、clk-)。因使用外部时钟信号，而模数转换器输出数据是与自身输出采样位时钟(dclk)同步，故还需解决数据异步采样的问题。ultra flex测试系统每32个数字通道中有8个可作为外部同步时钟输入参考端，因此合理的选择dclk和dig out通道即可完成外部时钟与输出数据的同步，从而利用测试系统digital capture工具正确俘获转换器数据输出，从而完成相关参数的计算。
35.本发明充分结合了ate测试系统和台式仪器仪表各自的优点，利用了ate强大的数据采集功能以及内置的功能强大的dsp算法，而将其模拟带宽不足，高频时钟信号质量不高的问题用外接仪表方式弥补。台式仪表的控制可利用测试系统软件环境编写gpib代码控制，方便高效，技术门槛较低。相比重新开发专用测试系统可大大降低技术难度，缩短开发周期，显著降低测试成本。
36.利用ultra flex测试系统强大的数据采集功能以及丰富的dsp算法完成模数转换器数字输出的俘获和相应参数的计算，结合外挂信号源弥补了该测试系统模拟带宽不足,高频时钟信号质量不高的问题，解决了高频下高速模数转换器无法测试的难题。降低了高
速模数转换器测试的技术门槛，缩短了开发周期，提高了开发效率。
37.需要说明的是，本发明实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本发明实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
38.需要说明的是，上述对本发明的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

技术特征：
1.一种高速模数转换器的测试适配器，用于测试被测器件，其特征在于，包括：适配器外围电路，包括第一射频继电器k1、第二射频继电器k2、平衡转换器和射频变压器；其中，所述平衡转换器与所述第一射频继电器k1连接，所述射频变压器与所述第二射频继电器k2连接；测试系统，包括与所述适配器外围电路连接的电源端，与所述第一射频继电器k1连接的数字端，与所述第二射频继电器k2连接的模拟信号端，与所述平衡转换器和所述射频变压器连接的测试系统工作站。2.根据权利要求1所述的测试适配器，其特征在于，所述测试适配器还包括被测芯片夹具，用于提供芯片引脚至测试子板的电连接，所述适配器外围电路布置在所述测试子板上。3.根据权利要求1所述的测试适配器，其特征在于，所述第一射频继电器k1用于连接被测模数转换器的时钟引脚，所述第二射频继电器k2用于连接被测器件的模拟信号源输入端，所述测试系统工作站连接有外接信号源。4.根据权利要求3所述的测试适配器，其特征在于，所述被测模数转换器的时钟引脚通过所述第一射频继电器k1连接所述测试系统的数字端和所述外接信号源。5.根据权利要求4所述的测试适配器，其特征在于，所述平衡转换器连接于所述第一射频继电器k1与所述外接信号源之间。6.根据权利要求3所述的测试适配器，其特征在于，所述被测器件的模拟信号源输入端通过所述第二射频继电器k2连接所述模拟信号端和所述外接信号源。7.根据权利要求6所述的测试适配器，其特征在于，所述射频变压器与所述外接信号源之间连接有带通滤波器。8.根据权利要求3所述的测试适配器，其特征在于，所述外接信号源通过gpib接口连接所述测试系统。9.根据权利要求1所述的测试适配器，其特征在于，所述被测器件具有输出采样位时钟。10.根据权利要求1所述的测试适配器，其特征在于，所述测试系统的数字端连接至数据输出端。

技术总结
本发明提供一种高速模数转换器的测试适配器，用于测试被测器件，包括：适配器外围电路，包括第一射频继电器、第二射频继电器、平衡转换器和射频变压器；其中，平衡转换器与第一射频继电器连接，射频变压器与第二射频继电器连接；测试系统，包括与适配器外围电路连接的电源端，与第一射频继电器连接的测试系统数字通道，与第二射频继电器连接的模拟信号端，与平衡转换器和射频变压器连接的测试系统工作站。本方案利用测试系统完成模数转换器数字输出的俘获和相应参数的计算，弥补了该测试系统模拟带宽不足，解决了高频时钟信号质量不高，高频下高速模数转换器无法测试的问题。缩短了开发周期，提高了开发效率。提高了开发效率。提高了开发效率。


技术研发人员：张亭亭 韦纯进 郑高铭 林雅文 罗明
受保护的技术使用者：航天科工防御技术研究试验中心
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/21