世界仍是模擬的（下）

　　在開始對(duì)一個(gè)DAC進(jìn)行評(píng)估時(shí)，Munson和Colangelo采用了人工方法執(zhí)行臺(tái)式測(cè)試設(shè)備。“我們需要首先理解器件是如何工作的，”Colangelo說(shuō)，“在這之后，我們才能進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試。我們也必須確保頻譜分析儀不會(huì)在我們的測(cè)量過(guò)程中增加失真。”為了得到盡可能最佳的性能，他們使用了兩臺(tái)頻譜分析儀來(lái)評(píng)估他們的DAC。“我們使用了一臺(tái)高達(dá)100MHz的Rohde Schwarz的頻譜分析儀，”Colangelo表示，“在100MHz以上，我們又轉(zhuǎn)而使用了一臺(tái)Agilent的儀器。”

　　Munson和Colangelo對(duì)元件功能及他們的評(píng)估板不會(huì)增加失真充滿信心，之后他們運(yùn)行了一系列自動(dòng)測(cè)量。他們使用在National Instruments的LabView上編寫的軟件來(lái)控制圖形發(fā)生器和頻譜分析儀。利用臺(tái)式測(cè)試設(shè)備，Munson和Colangelo將使用ATE系統(tǒng)進(jìn)行一系列溫度和電源電壓方面許多相同的測(cè)量。

　　ADC是ADI公司的另一類核心產(chǎn)品，由產(chǎn)品工程師Chris Carney對(duì)該類產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估。他對(duì)這些具有差分LVDS和單端CMOS數(shù)字輸出的ADC進(jìn)行測(cè)試。

　　“通常，350Msps是從CMOS到LVDS的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，”Carney說(shuō)，“但是一些用戶甚至想要以更低的速度實(shí)現(xiàn)LVDS輸出。”那些在100Msps至200Msps速度條件下使用ADC的用戶可能寧愿使用LVDS，因?yàn)槠洳罘州敵龅碾妷簲[幅更小。

　　Carney的ADC評(píng)估板可連接到一個(gè)FIFO存儲(chǔ)器板上。兩種型號(hào)的存儲(chǔ)器分別為16KB和32KB，這使他可以全速運(yùn)行ADC，并在將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X之后進(jìn)行脫機(jī)數(shù)據(jù)分析。像Munson和Colangelo一樣，Carney在進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量之前，先在臺(tái)式設(shè)備上人工開始運(yùn)行他的評(píng)估程序。

　　他的FIFO板與被稱為L(zhǎng)abAlyzer的自主ADC測(cè)試軟件一起運(yùn)行，該軟件是利用LabView編寫的可執(zhí)行程序。利用LabAlyzer，Carney配置了一個(gè)ADC，它可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并執(zhí)行FFT來(lái)測(cè)量失真和積分非線性能力。他的任務(wù)之一是控制一個(gè)調(diào)節(jié)ADC輸入偏置電壓的寄存器。一旦他發(fā)現(xiàn)了最理想的偏置電壓，設(shè)計(jì)工程師就可以為待生產(chǎn)的器件芯片中的這個(gè)電壓進(jìn)行設(shè)置。


　　音頻CODEC

　　ADI公司也生產(chǎn)包括DAC、ADC、采樣率轉(zhuǎn)換器，以及運(yùn)行若干音頻算法的數(shù)字信號(hào)處理器等的一系列音頻集成電路。在數(shù)字音頻產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)經(jīng)理Steven Roy的指導(dǎo)下，產(chǎn)品工程師Chirag Patel對(duì)音頻CODEC進(jìn)行了評(píng)估。他評(píng)估的是適用于汽車音響系統(tǒng)的最新的AD1938。它包括4個(gè)立體聲DAC和2個(gè)立體聲ADC。該器件是AD1836A的升級(jí)型號(hào)，后者有3個(gè)立體聲DAC和2個(gè)立體聲ADC。新型汽車具有有8個(gè)揚(yáng)聲器的音響系統(tǒng)，需要4個(gè)立體聲DAC。

　　從評(píng)估板開始，Patel為具體運(yùn)作模式配置了CODEC。他利用一個(gè)串行外設(shè)接口（SPI）端口將采樣率、串行數(shù)據(jù)格式和音量等寫入了寄存器。該器件包括18個(gè)用戶寄存器，以及若干僅用于內(nèi)部診斷的寄存器。該評(píng)估板通過(guò)一個(gè)USB端口與電腦進(jìn)行通信。

　　在首次調(diào)試一個(gè)新的元件時(shí)，Patel遇到了一些與他的同事Munson和Colangelo同樣的問(wèn)題——辨別噪聲的來(lái)源。“這是一個(gè)克服困難的過(guò)程，”Patel表示，“如果我看見(jiàn)了電源線上的噪聲，我就會(huì)使用一個(gè)外置電源，而不使用評(píng)估板的電源。”

　　Patel利用來(lái)自一臺(tái)音頻精度測(cè)試儀的單音和多音信號(hào)，對(duì)CODEC的IMD、THD＋噪聲、線性、信噪比（SNR）和串?dāng)_進(jìn)行了測(cè)量。在THD＋噪聲測(cè)試中，他通常使用在器件最大輸入電平之下的1dB振幅的1kHz正弦波形，而對(duì)二次和三次諧波的測(cè)量使用的是音頻測(cè)試儀。

　　Patel最初進(jìn)行評(píng)估和調(diào)試的器件大約有50個(gè)。作為其臺(tái)式評(píng)估的一部分，Patel以盡可能多的運(yùn)行模式對(duì)器件的功能進(jìn)行檢查。在臺(tái)式測(cè)試之后，Patel使用ATE系統(tǒng)以進(jìn)一步描述器件的特征，以發(fā)現(xiàn)主要數(shù)字接口的時(shí)序限制。

　　數(shù)字時(shí)序特征描述可以包括與彼此有關(guān)的相位差數(shù)字信號(hào)，這是Patel組織測(cè)量和把握時(shí)間的關(guān)鍵。他描述了給定溫度范圍、電源電壓和晶圓制造過(guò)程中的變化對(duì)CODEC特征的影響。如果元件滿足了規(guī)范要求，他就會(huì)在ATE系統(tǒng)上對(duì)大約500個(gè)元件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)估。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，他可以為數(shù)據(jù)資料提供元件的典型值和保證值。這種統(tǒng)計(jì)學(xué)測(cè)量包括模擬特征的THD＋噪聲和SNR。

　　“我們通常會(huì)在試生產(chǎn)運(yùn)行中保留大約50%的加工晶圓，以防我們需要做出臨時(shí)的改變，”Patel說(shuō)，“如果這種變化只是CODEC邏輯電路，那么，新的原型元件可以在大約3個(gè)星期內(nèi)準(zhǔn)備完畢。如果這種變化需要的是模擬電路器件，這個(gè)變化可能需要花12個(gè)星期。”


　　RF器件

　　ADI公司還生產(chǎn)RF和光學(xué)元件，這些元件是由RF及無(wú)線（RFW）組的工程師進(jìn)行開發(fā)和測(cè)試的。高級(jí)產(chǎn)品工程師Tom Kelly對(duì)RF產(chǎn)品，例如功率檢波器、放大器、乘法器和調(diào)制器，以及對(duì)數(shù)檢測(cè)器（log detector）等光學(xué)元件進(jìn)行評(píng)估。RFW組有若干自動(dòng)測(cè)試臺(tái)，Kelly使用其中之一測(cè)試AD8349，這是一種用于GSM和CDMA移動(dòng)電話的700MHz至2.7GHz的正交調(diào)制器。

　　在對(duì)AD8349進(jìn)行評(píng)估期間，Kelly利用圖3所示的測(cè)試裝置測(cè)量了噪聲、相鄰頻道功率泄漏比（ACLR）和邊頻帶。Aeroflex信號(hào)發(fā)生器可產(chǎn)生I和Q調(diào)制信號(hào)。為了測(cè)量調(diào)制器的性能，Kelly用一臺(tái)Rohde Schwarz頻譜分析儀對(duì)調(diào)制器的輸出頻譜進(jìn)行了測(cè)量。

　　圖4顯示了對(duì)一個(gè)雙載波101 W-CDMA信號(hào)進(jìn)行的ACLR測(cè)量。為了進(jìn)行測(cè)量，Kelly調(diào)制了兩個(gè)以頻率隔開的W-CDMA通道，以使一個(gè)通道將它們分開。然后，他在未用通道中看到了信號(hào)泄漏，以及頻率上下的雙載波。在這種情況下，可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)無(wú)線電連接調(diào)制器（AD_RLM）與AD8349之間相鄰頻道的差值約為4dB。圖5顯示了這一邊頻帶測(cè)量。

校準(zhǔn)在測(cè)量邊頻帶抑制時(shí)至關(guān)重要。“傳統(tǒng)上，我們都是使用一只HP矢量電壓表進(jìn)行信號(hào)校準(zhǔn)，”Kelly解釋道，“自從這種設(shè)備不再生產(chǎn)以來(lái)，我們正在嘗試使用VNA或高速示波器。”

　　Kelly擔(dān)心如何校準(zhǔn)將會(huì)影響一個(gè)調(diào)制器I和Q基帶輸入信號(hào)。如果該信號(hào)的振幅和正交并不相等，Kelly將會(huì)看到一個(gè)不希望得到的邊頻帶。即使有完美的振幅匹配，正好為1U的相位誤差也會(huì)引起-40dBc的不希望得到的邊頻帶。1U相位和0.5dB的振幅誤差可產(chǎn)生-30dBc的不需要的邊頻帶。

　　ADI公司的工程師要花幾個(gè)星期的時(shí)間利用臺(tái)式設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)測(cè)試臺(tái)和生產(chǎn)ATE系統(tǒng)對(duì)新型集成電路設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估。用于生產(chǎn)的一種產(chǎn)品必須得到一位產(chǎn)品工程師的批準(zhǔn)，產(chǎn)品工程師會(huì)向設(shè)計(jì)人員提供有價(jià)值的反饋。