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« Conception en vue du test des Convertisseurs Analogique-Numérique de type pipeline ».

Auteur : A. Laraba
Directeur de thèse : S. Mir
Co-directeur de thèse : H. Stratigopoulos
Rapporteur(s) de thèse : Adoración Rueda, Hans Kerkhoff,
Examinateur(s) de thèse : Patrick Loumeau, Olivier Rossetto,
These de Doctorat Université de Grenoble
Spécialité : Nanoélectronique et Nanotechnologies
Soutenance : 20/09/2013
ISBN : 978-2-11-129184-3

Résumé

La Non Linéarité Différentielle (NLD) et la Non Linéarité Intégrale (NLI) sont les performances statiques les plus importantes des Convertisseurs Analogique-Numérique (CAN) qui sont mesurées lors d’un test de production. Ces deux performances indiquent la déviation de la fonction de transfert du CAN par rapport au cas idéal. Elles sont obtenues en appliquant une rampe ou une sinusoïde lente au CAN et en calculant le nombre d’occurrences de chacun des codes du CAN. Ceci permet la construction de l’histogramme qui permet l’extraction de la NLD et la NLI. Cette approche requiert la collection d’une quantité importante de données puisque chacun des codes doit être traversé plusieurs fois afin de moyenner le bruit et la quantité de données nécessaire augmente exponentiellement avec la résolution du CAN sous test. En effet, malgré que les circuits analogiques et mixtes occupent une surface qui n’excède pas généralement 5% de la surface global d’un System-on-Chip (SoC), leur temps de test représente souvent plus que 30% du temps de test global. Pour cette raison, la réduction du temps de test des CANs est un domaine de recherche qui attire de plus en plus d’attention et qui est en train de prendre de l’ampleur. Les CAN de type pipeline offrent un bon compromis entre la vitesse, la résolution et la consommation. Ils sont convenables pour une variété d’applications et sont typiquement utilisés dans les SoCs destinés à des applications vidéo. En raison de leur façon particulière du traitement du signal d’entrée, les CAN de type pipeline ont des codes de sortie qui ont la même largeur. Par conséquent, au lieu de considérer tous les codes lors du test, il est possible de se limiter à un sous-ensemble, ce qui permet de réduire considérablement le temps de test. Dans ce travail, une technique pour l’application du test à code réduit pour les CANs de type pipeline est proposée. Elle exploite principalement deux propriétés de ce type de CAN et permet d’obtenir une très bonne estimation des performances statiques. La technique est validée expérimentalement sur un CAN 11-bit, 55nm de STMicroelectronics, obtenant une estimation de la NLD et de la NLI pratiquement identiques à la NLD et la NLI obtenues par la méthode classique d’histogramme, en utilisant la mesure de seulement 6% des codes.

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