晶片量測環境

本論文所提出之改量式逐次逼近式類比數位轉換器是採用 TSMC 0.18-μm 1P6M 標準製程實現，本章節介紹晶片的測試環境及測試流程，周邊電路之印刷電路板 (printed circuit board, PCB)將一併加以論述，測試環境如圖 5-4 所描繪。測試系統 由電源供應器提供一個穩定的電源，經電壓調節電路(regulator circuit)產生直流電 源供給 DUT 使用，在晶片與電壓調節電路之間，放置低通濾波槽(low-pass filter) 電路來抑制高頻雜訊摺疊回信號頻帶中。在數位信號方面，由石英震盪器或信號

產生器(E4438 ESG)提供 ADC 所需的時脈，而類比測試信號是由高解析度的

表 5-2 測試晶片腳位配置

PIN NAME A/D PIN NAME A/D

01 Vcm_R A 32 Vin A

02 NC – 31 Vip A

03 VDDA A 30 VSSA A

04 VSSA A 29 VDDA A

05 VDDA_E A 28 NC –

06 VSSA_E A 27 VDDA_G A

07 VDDD_E D 26 VSSA_G A

08 VSSD_E D 25 Bit10 D

09 VDDD D 24 Bit9 D

10 VSSD D 23 Bit8 D

11 NC – 22 Bit7 D

12 Reset D 21 Bit6 D

13 Clk D 20 Bit5 D

14 VDDD_G D 19 Bit4 D

15 VSSD_G D 18 Bit3 D

16 Bit1 D 17 Bit2 D

R：Reference, G：Guard Ring, E：ESD Protection B：Buffer, NC：No Connect

音頻產生器(ATS-1)產生，經所設計之 ADC 轉換後，產生數位資料再以邏輯 分析儀(TLA 5201)擷取，最後由邏輯分析儀取得的數據進行快速傅立葉轉換與信 號還原得即可計算頻譜。

在混合信號系統中，為了要避免晶片內的數位訊號變換時，造成的雜訊經電 源路徑耦合至類比電路，造成量測誤差，因此我們在 PCB 板上加入干擾阻絕電 路(isolator)，使類比電源及數位電源彼此隔離。另外在類比信號的輸入端，加入 直流位準校正電路(level shifting circuit)使輸入交流信號可與直流偏壓耦合，提供 晶片中供測試用。

圖 5-4 晶片量測環境佈置

1. 輸入信號與終端介面

圖 5-5 為輸入終端電路，由低通濾波電路和直流校準器所組成，電路主要功 用為抑止高頻雜訊摺疊回頻帶中的。正弦波信號可由音頻產生器產生，供給逐次 逼近式類比數位轉換器一組低失真的差動信號源(balance)，於 PCB 板上接續信號 源的介面裝置(surface mount adaptor, SMA)與輸入端電路連結，使得交流差動信號 與直流位準耦合。音頻產生器(ATS-1)設定內部阻抗為 600Ω，為得良好的傳輸效 率，此電路阻抗設計為600Ω。

220 nF

3. OP27 電壓調節電路

由於 LM317 電壓調節電路所能產生出的最小電壓約為 1.25-V，本晶片所需 之 1.0-V 的供應電源與 0.5-V 參考電壓不符合需求。因此使用 OP27 電壓調節電 路可得到較低電壓，OP27 電壓調節電路由±9-V 所驅動。圖 5-7，運算放大器(OP27)

op27 +9 V

-9 V

10 nF 47 kΩ

1 kΩ

22 Ω +6 V

10 μF 1.5 kΩ

V

10 μF

圖 5-7 OP27 電壓調節電路

與被動元件所組成是一個低失真可調式直流電壓源。此電路為單增益緩衝電路，

由可變電阻(1.5kΩ)調節後，可得到所有低電壓供應電源。圖中的+6-V 電壓由 LM317 輸出所供給[29]。

4. 濾波槽電路

在供應電源進入 DUT 之前，會在電源和 DUT 之間串接一組濾波槽電路(filter tank) ，目的是為了降低雜訊干擾，如圖 5-8 所描繪。其組成為 10μH 的電感和四 個並聯電容連結，電容分別為10μF、1μF、0.1μF 和 0.01μF，經過此電路之電源，

可供給 DUT 一個穩定且乾淨的供應電壓。

V

10 μF 1 μF 0.1 μF 0.01 μF 10 μH

V

圖 5-8 濾波槽電路