【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电子电路领域，特别是涉及一种基于全数字域的片上自测试系统及方法。
技术介绍
1、随着半导体技术的飞速发展，混合信号芯片（集成了模拟与数字信号处理功能的芯片）在各个领域的应用日益广泛，特别是在高精度测量、高速通信、以及工业自动化等关键领域。其中，模数转换器（adc-analog-to-digital converter）和数模转换器（dac-digital-to-analog converter）作为混合信号芯片的核心组件，其性能直接决定了整个系统的精度和效率。目前世界最先进的高精度adc的分辨率可达32bits，采样率为38ksps；而高速adc的采样率可达10.4gsps，分辨率为12bits。高精度dac的分辨率可达24bits，采样率为256ksps；而高速dac的分辨率可达14bits，采样速率可达12gsps。
2、随着混合信号芯片性能的提升，量产测试遇到不断上升的测试成本与愈来愈高的测试质量要求的双重挑战，这两个挑战不解决，会反过来严重制约芯片本身的性能升级与市场应用。因此对混合信号芯片量产测试的进行研究，是一个必要且有重大工业价值的领域。
3、传统上，混合信号芯片的测试依赖于自动化测试设备（ate-automated testequipment），存在如下技术问题：
4、（1）这种设备虽然功能强大，但测试成本昂贵。芯片量产测试成本取决于单颗芯片测试时间与测试设备固定资产投资两个方面。混合信号芯片的数字部分与模拟部分电路面积比例一般超过七比三，但是测试时间占比反而低于三比
5、（2）测试精度受限。由于混合信号芯片的性能不断突破，现有的测试设备往往难以跟上其更新速度。即便是最新最先进的测试设备，其内部使用的adc/dac芯片性能也可能落后于被测芯片，因此在采样率或有效位数上都比被测adc/dac芯片要低，导致测试精度受限。这种性能不匹配问题在测试高速、高精度adc/dac芯片时尤为突出，严重制约了芯片性能的真实评估。
6、（3）无法确保芯片全生命周期的性能。现有的测试方法主要集中在混合芯片出厂前的功能与性能测试，而一旦芯片被集成到模组或系统板上，就难以进行有效的性能测试或自检，对于芯片在后续使用过程中的性能监控和自检测存在局限性。这在高可靠性要求的领域（如工业控制、汽车电子、航空航天等）中尤为关键，如何保证混合信号芯片的性能是一个挑战，因为任何性能下降都可能导致系统失效或安全事故。
7、针对上述挑战，业界提出了一种基于bist（内置自测试）的测试方案。该方案通过在芯片内部集成测试模块（如斜波信号发生器、比较器、触发周期计数器等），实现了无需外部ate设备的测试，从而降低了测试成本。然而，该方案也存在明显的局限性：
8、（1）设计复杂性与面积占用：bist模块的设计复杂，包含模拟电路与数字电路，且需要占用较大的芯片面积，增加了成本，这对于追求高集成度和低成本的应用场景来说是一个不小的挑战。
9、（2）测试范围有限：目前的bist方案主要集中在adc/dac的静态特性测试上，而对于动态特性的测试则显得力不从心。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种基于全数字域的片上自测试系统及方法，用于解决现有技术中模数转换器和数模转换器测试成本昂贵、测试精度受限、电路设计复杂、占用较大的芯片面积以及测试范围有限等技术问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种基于全数字域的片上自测试系统，配置于包含至少一个模数转换器和至少一个数模转换器的片上系统芯片中，所述基于全数字域的片上自测试系统包括：控制器、数字向量生成器、选通加法器以及码存储器；所述控制器分别与所述数字向量生成器、选通加法器、码存储器电性连接；在对所述模数转换器和所述数模转换器进行动态特性测试时，所述控制器控制所述数字向量生成器生成第一数字码流，并控制所述第一数字码流分别进入各个所述数模转换器，各个所述数模转换器分别将接收到的第一数字码流转换成对应的第一模拟信号并输出；所述选通加法器控制各个所述数模转换器输出的第一模拟信号分别进入各个所述模数转换器，各个所述模数转换器分别将接收到的第一模拟信号转换成对应的第一数字信号并输出，由所述控制器控制进入所述码存储器中进行存储；所述控制器控制所述数字向量生成器生成第二数字码流，并控制所述第二数字码流分别进入各个所述数模转换器，各个所述数模转换器分别将接收到的第二数字码流转换成对应的第二模拟信号并输出；所述选通加法器控制各个所述数模转换器输出的第二模拟信号分别进入各个所述模数转换器，各个所述模数转换器分别将接收到的第二模拟信号转换成对应的第二数字信号并输出，由所述控制器控制进入所述码存储器中进行存储；所述控制器对所述码存储器中存储的各个所述模数转换器输出的第一数字信号以及各个所述模数转换器输出的第二数字信号分别进行计算分析，得到各个模数转换器所对应的动态特性指标值、各个数模转换器所对应的动态特性指标值，并将所述动态特性指标值与预置的规格值进行比较，以输出测试结果。
3、于本申请的第一方面的一些实施例中，所述控制器对所述码存储器中存储的各个所述模数转换器输出的第一数字信号以及各个所述模数转换器输出的第二数字信号分别进行计算分析，得到各个模数转换器所对应的动态特性指标值、各个数模转换器所对应的动态特性指标值的方式包括：所述控制器对所述码存储器中存储的各个所述模数转换器输出的第一数字信号以及各个所述模数转换器输出的第二数字信号分别进行频谱分析，得到第一波形信号频谱中基波与谐波分量、第一波形信号频谱中噪声分量、第二波形信号频谱中基波与谐波分量、第二波形信号频谱中噪声分量；根据所述第一波形信号频谱中基波与谐波分量、第一波形信号频谱中噪声分量、第二波形信号频谱中基波与谐波分量、第二波形信号频谱中噪声分量，计算出各个模数转换器所对应的波形频谱中基波与谐波分量、各个模数转换器所对应的波形频谱中噪声分量、各个数模转换器所对应的波形频谱中基波与谐波分量、各个数模转换器所对应的波形频谱中噪声分量；根据各个模数转换器所对应的波形频谱中基波与谐波分量、各个模数转换器所对应的波形频谱中噪声分量、各个数模转换器所对应的波形频谱中基波与谐波分量、各个数模转换器所对应的波形频谱中噪声分量，计算出各个模数转换器所对应的动态特性指标值、各个数模转换器所对应的动态特性指标值。
4、于本申请的第一方面的一些实施例中，所述基于全数字域的片上自测试系统还包括：第一多路复用网络和第二多路复用网络；所述第一多路复用网络分别与各个所述数模转换器的输入端、各个所述模数转换器的输入端电性连接；所述第二多路复用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，配置于包含至少一个模数转换器和至少一个数模转换器的片上系统芯片中，所述基于全数字域的片上自测试系统包括：控制器、数字向量生成器、选通加法器以及码存储器；所述控制器分别与所述数字向量生成器、选通加法器、码存储器电性连接；
2.根据权利要求1所述的基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，所述控制器对所述码存储器中存储的各个所述模数转换器输出的第一数字信号以及各个所述模数转换器输出的第二数字信号分别进行计算分析，得到各个模数转换器所对应的动态特性指标值、各个数模转换器所对应的动态特性指标值的方式包括：
3.根据权利要求1所述的基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，所述基于全数字域的片上自测试系统还包括：第一多路复用网络和第二多路复用网络；所述第一多路复用网络分别与各个所述数模转换器的输入端、各个所述模数转换器的输入端电性连接；所述第二多路复用网络分别与各个所述数模转换器的输出端、各个所述模数转换器的输出端电性连接。
4.根据权利要求3所述的基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，所述第一多路复
5.根据权利要求4所述的基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，所述第二多路复用网络包括多个第三多路复用器和多个第四多路复用器；
6.根据权利要求5所述的基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，在对所述模数转换器和所述数模转换器进行动态特性测试时，所述控制器控制所述第一多路复用网络和第二多路复用网络切换到自测试状态；
7.根据权利要求2所述的基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，计算各个模数转换器所对应的波形频谱中基波与谐波分量、各个数模转换器所对应的波形频谱中基波与谐波分量的方式包括：
8.根据权利要求2所述的基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，所述动态特性指标值包括信噪比值；所述信噪比值的计算方式包括：
9.根据权利要求2所述的基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，所述动态特性指标值包括总谐波失真值；所述总谐波失真值的计算方式包括：
10.一种基于全数字域的片上自测试方法，其特征在于，应用于包含至少一个模数转换器和至少一个数模转换器的片上系统芯片中，所述片上系统芯片中配置有如权利要求1-9任一项所述的基于全数字域的片上自测试系统；所述片上自测试方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，配置于包含至少一个模数转换器和至少一个数模转换器的片上系统芯片中，所述基于全数字域的片上自测试系统包括：控制器、数字向量生成器、选通加法器以及码存储器；所述控制器分别与所述数字向量生成器、选通加法器、码存储器电性连接；
2.根据权利要求1所述的基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，所述控制器对所述码存储器中存储的各个所述模数转换器输出的第一数字信号以及各个所述模数转换器输出的第二数字信号分别进行计算分析，得到各个模数转换器所对应的动态特性指标值、各个数模转换器所对应的动态特性指标值的方式包括：
3.根据权利要求1所述的基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，所述基于全数字域的片上自测试系统还包括：第一多路复用网络和第二多路复用网络；所述第一多路复用网络分别与各个所述数模转换器的输入端、各个所述模数转换器的输入端电性连接；所述第二多路复用网络分别与各个所述数模转换器的输出端、各个所述模数转换器的输出端电性连接。
4.根据权利要求3所述的基于全数字域的片上自测试系统，其特征在于，所述第一多路复用网络包括多个第一多路复用器和多个第二多路复用器；
<...【专利技术属性】
技术研发人员：陆明，
申请(专利权)人：光梓信息科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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