Le modèle de test dynamique de CAN doit également tenir compte des paramètres physiques d’un banc de test réel pour assurer la validité des résultats obtenus par simulations. En effet, les contraintes et conditions de l’extraction correcte des paramètres dynamiques d’un CAN à partir du spectre de sa réponse ne peuvent pas toujours être respectées avec précision, et l’environnement de test lui-même contribue à introduire des parasites dans le signal qui doit être analysé, perturbant de fait les mesures des paramètres dynamiques.
Le premier facteur à prendre en considération sur un banc de test est le bruit additionnel parasite qu’il introduit. Ce bruit est généralement défini par son niveau moyen, dit plancher de bruit. Dans le cas du HP83000, ce niveau de plancher de bruit est garanti inférieur à -140dBm/Hz. Ce niveau de bruit est extrêmement faible. Le bruit généré par le testeur ne risque donc pas en pratique de perturber les mesures des paramètres dynamiques par analyse spectrale dans le cas du test des convertisseurs analogique-numérique étudiés, de résolution maximale de 12 bits.
Un des principaux problèmes des bancs de test est généralement la synchronisation et en particulier la gigue à l’ouverture (ou jitter). Au niveau du testeur, le jitter n’excède pas 35ps. Ainsi, cette erreur ne serait à prendre en compte que pour des applications de test de convertisseurs rapides.
Enfin, le testeur ne peut pas générer de signaux analogiques avec une grande précision sur leur amplitude. En pratique, il existe une incertitude ∆A sur un signal analogique généré pour une amplitude nominale A, comme illustré figure 2.13.
Signal nominal attendu Signal réel Temps Amplitude A 0 ∆A
Signal nominal attendu Signal réel Temps Amplitude A 0 ∆A
Figure 2.13 : Incertitude ∆A sur l’amplitude A d’un signal analogique
L’incertitude sur l’amplitude des signaux analogiques générés dans le cas du testeur HP83000 est constituée par la somme d’un terme constant et d’un terme proportionnel à l’amplitude nominale A que l’on souhaite générer. Le terme proportionnel à l’amplitude
représente 0,01% de la valeur de l’amplitude A. On considère généralement deux valeurs possibles pour le terme constant : pour les faibles amplitudes (typiquement A=1V), ce terme constant vaut 4mV, mais pour les dynamiques supérieures (typiquement A=10V), il représente 5mV. Le tableau 2.1 illustre de façon chiffrée l’incertitude sur l’amplitude d’un signal analogique généré pour quelques exemples d’amplitude nominale, et montre leur correspondance en LSB pour deux résolutions de convertisseurs (n=8 et n=12) de pleine échelle PE=2.A. Amplitude nominale A (V) Incertitude sur l’amplitude ∆A (V) ∆A en LSB d’un CAN 8 bits ∆A en LSB d’un CAN 12 bits 1 V 4,1 mV 0,5 LSB 8,4 LSB 10 V 6 mV 0,1 LSB 1,2 LSB
Tableau 2.1 : Exemples de valeurs de l’incertitude sur l’amplitude analogique générée
Au regard de ces illustrations chiffrées, on comprend que l’incertitude sur l’amplitude du signal de test analogique généré constitue la principale source potentielle d’erreur de mesure des paramètres fonctionnels dans le cadre du test des convertisseurs analogique- numérique. En effet, contrairement aux limitations de la qualité du test relatives au niveau de bruit et au jitter, qui ne concernent que certains convertisseurs aux performances particulièrement élevées en résolution et/ou en vitesse de conversion, les problèmes de mesure dus à l’incertitude sur l’amplitude du signal analogique généré sont rencontrés pour tous les types de convertisseurs. En conséquence, dans le cadre de notre étude, nous devrons porter une attention particulière à cette incertitude sur la valeur de l’amplitude du stimulus de test.
V. Conclusion
Le modèle d’environnement de test (conditions de test, modèle de CAN et analyse fréquentielle) que nous avons développé permet d’intégrer la plupart des paramètres d’un contexte de test réel. Dans le cadre d’un test réel il pourra être configuré pour se rapprocher le plus possible de l’application envisagée (banc de test et CAN à tester). Pour notre étude, nous utilisons ce modèle dans l’objectif d’étudier la corrélation entre les paramètres statiques et dynamiques d’un convertisseur analogique-numérique.
Chapitre 3 :
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L’objectif global des travaux présentés dans ce manuscrit est de déterminer s’il est envisageable d’évaluer les erreurs statiques d’un convertisseur analogique-numérique testé par analyse spectrale à partir de la mesure de ses performances dynamiques, ce qui permettrait de réduire le coût du test de façon significative. Nous avons choisi à cette fin d’étudier la corrélation entre les paramètres statiques et dynamiques d’un convertisseur analogique- numérique selon une approche par simulation. La première étape de notre étude est exposée dans ce chapitre. Cette première étape vise à estimer la faisabilité de notre objectif général. L’étude menée dans cette intention est essentiellement qualitative.
Avant tout, nous évaluons l’influence des conditions de test sur la mesure des paramètres dynamiques d’un CAN testé par analyse spectrale. Nous examinons dans un premier temps le cas théorique d’un environnement de test idéal, puis nous évaluons l’impact des imperfections d’un banc de test réel sur les résultats obtenus dans le cas idéal.
Pour la première étape de notre étude des corrélations entre les paramètres statiques et dynamiques d’un CAN, nous simplifions volontairement le problème afin de jauger l’influence individuelle propre à chaque paramètre. Nous commençons ainsi par estimer l’impact d’une erreur statique unique sur la valeur des performances dynamiques mesurées, les autres erreurs étant considérées comme nulles.
L’étude de la corrélation entre les erreurs statiques combinées et les paramètres dynamiques d’un convertisseur analogique-numérique, menée selon une démarche différente, constitue la seconde étape de l’étude générale, présentée au quatrième chapitre.