منصة الرسائل والاطاريح: مقترح تحسين لحلول الاختبار الذاتي على الرقاقة لمحولات الاشارة التناظرية إلى الرقمية

الخلاصة

تعتبر المحولات التناظرية إلى الرقمية (ADCs) من أكثر العناصر المستخدمة في الأنظمة الإلكترونية الحديثة، حيث 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. تعد عمليات الاختبار الذاتي المضمنة في ADC (BIST) ضرورية لتقييم أداء ADC والتحقق منه خلال 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 إجراء 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 لـ ADC واكتشافها وتصحيحها. حيث، تم تقديم خمس خوارزميات مقترحة لـ ADC غير المثالي. يساعد تصميم طريقة معايرة مناسبة لكل نوع من الأخطاء على تحسين أداء الـ ADC ليكون أكثر دقة. 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 offset والتي قدمنا فيها خوارزمية جديدة اعتمدت على أساس رياضي لمعالجة هذا النوع من الاخطاء. الطريقة الثانية; هدفت هذه الطريقة الى تعويض خطأ الكسب 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 الكسب، 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 الخطأ، 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.