基于FPGA的数据转换器通用自动化测试平台的研究与实现

发布时间：2017-12-30 10:08

本文关键词：基于FPGA的数据转换器通用自动化测试平台的研究与实现　出处：《西安电子科技大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：作为连接模拟世界和数字世界的纽带,数据转换器性能的高低,决定了整个电子信息处理系统的性能。随着时间交错、连续时间∑-Δ调制、数字校准等新技术的出现,数据转换器朝着更高速度、更高精度、更多通道和更低功耗的方向发展着。越来越广泛的应用范围和越来越高的精度以及工作速度,使得数据转换器的测试面临着很大挑战,主要表现在测试精度、效率和成本上。在大规模半导体生产制造过程中,都是自动测试设备来进行芯片的测试。但这些测试设备都被国外所垄断,且一些还限制出口。另外,由于其结构功能复杂,以及测试精度高,其价格十分高昂,那些中小型企业和研究机构显然是负担不起的。因此开发出小型、低成本且满足测试精度要求的测试设备具有十分重要的意义和市场前景。目前数据转换器的主要测试方法有FFT法,正弦波拟合法和直方图法,其测试过程涉及到很多数字化处理和传输。FPGA作为近几年发展起来的新型高性能可编程逻辑器件,具有很高的集成度,内部具有丰富的资源。很多高端FPGA产品都集成了DSP或CPU运算模块,配合通用逻辑资源可以实现微处理器功能。这使得FPGA不仅可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能,同时也具备了软件和硬件联合的系统开发能力。这无疑为用户提供了极大的设计发挥空间。其设计灵活,设计周期短,开发成本低,产品容易更新换代以及编程次数没有限制等优点,成为了这种小型可靠低成本的测试设备一个很好的选择。LabVIEW也是一种编程语言,其采用图标而不是文本的方式创建应用程序,其程序就是虚拟化的仪器。虚拟仪器没有实际的控制面板,而是通过可视化的图形编程语言,在计算机相应软件平台和强大的图形环境下,建立图形化的软面板来实现虚拟仪器的操作。软面板上的按键、指示灯、显示窗、旋钮以及其他的控制部件,具有与实际仪器一样的功能。使用者通过鼠标和键盘等操作软面板,以实现仪器的相应功能。以上种种优点,使得LabVIEW作为设计的控制界面成为一种很好的选择。本文主要设计了一款基于FPGA的数据转换器自动化通用测试平台,在搭建好测试电路后,可由控制软件LabVIEW实现ADC和DAC的静态参数和动态参数的自动化测试。设计工作主要包括FPGA开发板的程序设计和测试平台的控制软件LabVIEW程序设计。测试平台所选的开发版是实验室自主设计的HFC Rev1.1,其上搭载的是Altera公司的StratixⅢ系列的EP3SL150F1152I3芯片。FPGA的程序主要可以分为两部分,即ADC测试部分和DAC测试部分。测试平台的LabVIEW控制程序,主要分为三个部分:数据收发控制部分、DAC测试控制部分和ADC测试控制部分。利用实验室的仪器设备,搭建了完整的测试电路。对实验室设计的两款芯片:XMD_1616(16位的pipeline结构ADC)和XMD_1615(16位的电流舵结构DAC)进行了性能参数测试,很好的验证了该测试平台的性能。最后,本文还对整个测试平台的相关注意点和误差进行了分析。
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【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN791

【参考文献】