مقترح تحسين لحلول الاختبار الذاتي على الرقاقة لمحولات الإشارة التناظرية إلى الرقمية

الباحث

محمد عبدالمهدي محمدعلي محسن

المشرف

قيس كريم عمران

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

كلية الهندسة / الهندسة الكهربائية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Analog to Digital Converters ; On-Chip Self-Test ; Built-in Self-Test ; Testing

تعتبر المحولات التناظرية إلى الرقمية (ADCs) من أكثر العناصر المستخدمة في الأنظمة الإلكترونية الحديثة، Gus تساعد في تحويل المعلومات التناظرية المستمرة إلى معلومات رقمية. ونظراً لأهمية هذه المحولات وانتشارها الواسع في العديد من التطبيقات. يعد الاستقرار والاعتمادية ودقة البيانات الناتجة هي من الاعتبارات الأساسية للأنظمة المتكاملة لأنها تشكل مرحلة حرجة تعتمد عليها هذه الأنظمة. عملية التصنيع والاختبار والتشغيل. يتيح دمج إمكانات الاختبار الذاتي المضمنة (BIST) في أجهزة ADC من أبرز النقاط التي دعت الى استخدام دوائر الاختبار المضمن الذاتي هو cl yal اختبار شامل للعوامل الرئيسية مثل DNL والكسب والإزاحة والأداء الديناميكي دون الحاجة إلى معدات اختبار خارجية. يساعد ADC BIST في اكتشاف وتشخيص الأخطاء ومشاكل الأداء في ADCs مما يعزز موثوقية الأنظمة الإلكترونية ومتانتها ومراقبة الجودة. تقدم الاطروحة هذه نظرة عامة على تصميمات ADC BIST ومنهجياتها وعوامل التنفيذ، مع التركيز على التحديات والفرص والتطورات المحتملة في اختبار ADC والتحقق منه. تم تقديم التصميم والمحاكاة وتنفيذ الأجهزة لتقنيات دقيقة لنمذجة الأخطاء غير الخطية ل ADC واكتشافها وتصحيحها. حيث, تم تقديم خمس خوارزميات مقترحة ل ADC غير المثالي. يساعد تصميم طريقة معايرة مناسبة لكل نوع من الأخطاء على تحسين أداء ADC I ليكون أكثر Aa الاطروحة اشتملت على جزأين اساسيين الاول هو: تنفيذ التصميم والمحاكاة باستخدام برنامج ‘MATLAB بينما الجزء الثاني والذي تضمن الجانب العملي تمت فيه برمجة لوحة Arduino للجزء العملي وحساباتها بلغة C++ ساعد الجانب العملي على اكتشاف نوع الخطأ ومعدله ومن ثم تطبيق الخوارزمية المناسبة لجزء التصحيح اعتمادا على ما تم تقديمه في الجزء الأول. الجزء النظري: حيث شمل على تقديم ثلاث طرق أساسية لحل ثلاث أخطاء رئيسية من أخطاء المحولات التناظرية الى رقمية. الطريقة الأولى : هذه الطريقة المقترحة قدمت حلولا لكشف وتصحيح خطأ الازاحة ill offset قدمنا فيها خوارزمية جديدة اعتمدت على أساس رياضي لمعالجة هذا النوع من الاخطاء. الطريقة الثانية: هدفت هذه الطريقة الى تعويض خطأ الكعسب gain بطريقتين ‘(online -off-line) وتعتمد طريقة الاتصال المباشر على طريقة التركيب الجيبية sine fitting التي تتضمن نمذجة الأخطاء واكتشاف الأخطاء ومراحل تصحيح الأخطاء. تم تطبيق أنواع مختلفة من الإشارات مع مجموعة من ترددات أخذ العينات. اما طريقة الاتصال غير المباشر من الطريقة الثانية اعتمد على حسابات رياضية جديدة. تم تقديمه لخطأ الكسبء مما يساعد على تحسين أداء النظام ويعطي مخرجات دقيقة. إن تكيف الطريقة المقترحة يعطي قوة الخوارزمية المستخدمة لإظهار فعالية هذه الطريقة. الطريقة الثالثة: تمت فيها تقديم طريقتين لكشف وتصحيح خطأ ال DNL الأولى اعتمدت على تصحيح الخطأ اعتمادا على موقع الخطأء قيمته ونسبته المئوية. كما تم تقديمها مسبقا في جزء المحاكاة. الجزء الثاني من هذه الطريقة والذي تم اعتماده عمليا هو قياس ارتفاع كل خطوة في الاستجابة الخاصة بالمحول -ADC-SAR 10 bit

This dissertation investigates Analog-to-Digital Converters (ADCs) and their Built-In Self-Test (BIST) functionality, which is critical for evaluating ADC performance during manufacturing, testing, and field operations. ADCs convert analog signals into digital data, and this process's accuracy, stability, and reliability are vital for modern electronic systems. ADC BIST lets you test important factors like differential non-linearity (DNL), gain, and offset inside the device without any extra equipment. This makes electronic systems more reliable, last longer, and provide better quality control. The research proposes innovative methods to model ADC non-linearities and develop error detection and correction algorithms. The dissertation presents five algorithms to address the challenges of non-ideal ADCs, which include adaptive compensation for DNL errors, online and off-line gain error correction, and a new mathematical approach for offset error reduction. MATLAB performs simulations, and C++-programmed Arduino-based hardware conducts experimental validation. The results demonstrate significant improvements in system performance, particularly in terms of signal-to-noise ratio (SNR) and effective number of bits (ENOB). For example, the offset error reduction algorithm improved SNR from 38.16 dB to 60.95 dB, and ENOB increased from 6.03 to 9.83 bits. Gain error compensation further enhanced system performance, reaching up to 59.9 dB SNR with the off-line method. The dissertation highlights the effectiveness of the proposed solutions in improving ADC accuracy and outlines future opportunities for ADC testing and verification.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب