实用模拟BIST的基本原则

　　3.2 原则二

模拟BIST的第二个原则是欠采样，即慢于Nyquist速率的采样，这意味着采样速率要低于最高频率的两倍——这对于较慢地分析一个信号是必需的。较慢的采样还有利于使BIST电路小于待测电路。

　　在有些自校准方法中，会用一个低速ADC去欠采样一只高速ADC或DAC的模拟信号。一级sigma-delta调制器是小而简单的模拟电路，如果带宽降低就可以将模拟信号转换为任意分辨率的数字码流。调制器可以采样一个1600万次/秒的信号，产生1600个1 bit的采样；调制器可以对这些采样作数字滤波，产生100万个4位分辨率采样/秒，或16000个16 位采样/秒，每种情况都将可用带宽减少至1/16。欠采样可以让一个较窄的兴趣带宽定位于原始信号频率的中心，使其转换为一个低的频率，从而更便于做分析。不过，欠采样也要付出混叠效应的代价，这是必须考虑的。

　　另一个采样的例子是一个PLLBIST，它使用PLL的输入基准时钟沿，去采样PLL的输出（图1a）。此时，一个基准通过一个可调延迟线，为一只锁存器提供时钟，锁存器完成采样工作。假设锁存器的输出计数1000个时钟周期，然后延迟递增。这个动作不断重复，直到锁存器获得了累加的分布函数（图1b）。PLL的输出频率可以比其基准频率高出很多倍。这种BIST不能检测到基准时钟沿之间的抖动，但另外一种采用略微偏移的采样频率的技术，可以在输出相位的所有点上作采样（图2）。

　　图1，PLL BIST使用PLL的输入基准时钟沿，采样PLL的输出 （a）。一个基准通过一根可调延迟线，为一个锁存器提供时钟，锁存器完成采样工作。锁存器的输出计数1000个时钟周期，然后延迟递增。这个动作不断重复，直到锁存器获得了累积分布函数 （b）。

　　这两种技术表示了时间测量的一个重要原则：控制一个信号被采样的时间时，要么是一个来自可调延迟的恒定时间偏移，要么是来自一个可调振荡器的恒定频率偏移，如PLL。在实现纳米CMOS时，低抖动延迟越来越困难，但低抖动频率偏移却越来越容易实现。

　　3.3 原则三

　 模拟BIST的另一个原则通过减去系统误差来提高精度。例如，当测量电压时，必须消除任何比较器或运算放大器
运算放大器

　　运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合o差模（差动模式）输入、通常为单端输出的高增益电压放大器。在实际电路中，通常结合反馈网络和不同的反馈方式，共同组成某些功能和特性不同的模块，这些模块是各种电子电路中最基本的环节。可见运放在电子电路中的应用之广。 [全文]

的偏移电压。如果这些电路有可忽略的偏移，则必须测量该偏移，以验证它确实是可忽略的；否则，就必须减去它的值。比较简单的方法是假设该偏移较大，将其减掉。当测量延迟时，必须从输出的延迟中，减去待测电路输入端的测试接入路径延迟，以确保消除了接入路径的延迟。ATE通常采用乘法和减法，做模拟自校准，但这种运算需要太多电路，对BIST并不经济。当系统误差上下起伏时，可能会出现低频效应，如由于电力线噪声而使偏移以50 Hz或60 Hz变化。

　　通过增加采样来计算均值，可以提高精度。一个信号或测量电路中的随机噪声限制了对任何信号特性测量的可重复性。当在一次测量中包含了更多的采样时，就改善了测量的变动与可重复性。模拟测量电路实现均化的方法一般是用低通滤波，或用一个电容做电荷积分。