CN111352021A - 一种测试设备的信号校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试设备的信号校准方法，包括如下步骤：S01：设定测试设备信号的起始值、结束值和步长；在测试设备的校准寄存器中写入默认值；S02：驱动测试设备从起始值开始输出信号，并依次增加步长，直至输出结束值；S03：记录并存储测试设备对应的实际输出信号值；S04：将设置的信号值和实际输出信号值输入至分段校准算法模块中，所述分段校准算法模块求出分段点以及各分段区间的校准系数；S05：根据各分段区间的校准系数进行对应分段区间输出信号的校准。本发明提供的一种测试设备的信号校准方法，可以在全量程范围内分段进行校准、还可以自动寻找有效的分段点，进一步降低测试设备的输出信号的误差。
Description
技术领域
本发明涉及测试设备信号校准领域，具体涉及一种测试设备的信号校准方法。
背景技术
目前ATE测试设备的校准采用的是通过调节ATE芯片内部校准寄存器来校正ATE芯片的输出信号的误差，现有技术中通过设置校准寄存器的增益和偏置因子对设定信号进行校准。
如附图1所示，现有技术中先设定输出值，之后计算对应的输出code值(十六进制码值)，并将输出值对应的code值写入输出寄存器；同时求出校准系数，计算对应的校准code值，并将校准系数对应的code值写入校准寄存器，输出寄存器和校准寄存器共同作用，输出设定值对应的输出信号。上述方法是先通过驱动测试设备输出校准信号来求出校准系数，计算对应的校准Code值，并写入校准寄存器以校正测试设备的输出信号的误差，由于ATE芯片的内部寄存器存在校准缺陷，且内部寄存器有字长限制，往往只能往一个方向上进行校正，导致校正后的***仍然存在误差。
在上述校准过程中，校准寄存器通过增益和偏置共同对设定值进行校准，如附图2所示，现有技术中驱动设备输出信号的最大值与最小值，并记录对应的输出实际值的最大值与最小值，求出增益误差系数Gain，其中，
Vout_max,Vout_min分别为输出实际值的最大值和最小值，Vset_max,Vset_min分别为驱动设备输出信号的最大值和最小值。驱动设备输出信号的中间值(一般为零点值)，并记录对应的实际值，以求出偏移量误差系数Offset；Offset＝Vout_mid-Vset_mid；其中，Vout_mid即为对应的输出实际值，Vset_mid即为驱动设备输出信号的中间值。保存校准系数Gain与Offset值，并写入校准寄存器。目前的ATE测试设备的校准采用的是在全量程范围内进行一次校正，没有分多个量程进行校准，即校准寄存器的值在全量程范围内只有一个值。由于全量程范围的量程比较大，导致校准后的***在某些量程处的误差比较小，其他量程的误差相对较大，无法保证在全量程范围内的精度要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种测试设备的信号校准方法，可以在全量程范围内分段进行校准、还可以自动寻找有效的分段点，进一步降低测试设备的输出信号的误差。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种测试设备的信号校准方法，包括如下步骤：
S01：设定测试设备信号的起始值、结束值和步长；在测试设备的校准寄存器中写入默认值；
S02：驱动测试设备从起始值开始输出信号，并依次增加步长，直至输出结束值；
S03：记录并存储测试设备对应的实际输出信号值；
S04：将设置的信号值和实际输出信号值输入至分段校准算法模块中，所述分段校准算法模块求出分段点以及各分段区间的校准系数；
S05：根据各分段区间的校准系数进行对应分段区间输出信号的校准。
进一步地，所述步骤S04中分段校准算法模块采用自动线性校准分段算法求出分段点以及各分段区间的校准系数。
进一步地，采用自动线性校准分段算法求出分段点以及各分段区间的校准系数包括如下步骤：
S041：将分割点设置为起始点后移x位，计算起始点和分割点之间分割区间的拟合度；x为大于0的整数；
S042：在上一个分割点基础上依次后移分割点直至分割点与结束点重合，并分别计算起始点与各个分割点之间分割区间的拟合度；
S043：选取拟合度最大的分割点作为第一个分段点；
S044：以上一个分段点为起始点，重复步骤S041-S043，得出下一个分段点；直至最后一个分段点距离结束点的点距小于x位，得出所有分段点；
S045：计算上述各个分段点之间的分段区间的校准系数。
进一步地，所述步骤S042中每次后移分割点时，均将上一个分割点后移x位，并计算该后移之后的分割点与起始点之间分割区间的拟合度。
进一步地，所述步骤S045中采用最小二乘法计算各个分段点之间的分段区间的校准系数。
进一步地，所述步骤S04中各个分段点之间的分段区间的拟合度均大于等于拟合度阈值。
进一步地，所述步骤S01中测试设备信号的起始值为该测试设备信号的最小值；测试设备信号的结束值为该测试设备信号的最大值。
进一步地，所述步骤S03中将测试设备设定的信号值和实际输出值存储为一组二维数据。
进一步地，所述步骤S05具体包括：
S051：设定测试设备的待校准信号值，并计算对应的输出code值；
S052：确定所述输出值的分段区间，并采用该分段区间的校准系数校准输出code值，将校准后的输出code值写入输出寄存器；
S053：计算默认校准系数对应的校准code值，将默认校准系数对应的校准code值写入校准寄存器中；
S054：测量此时的输出信号，即为校准后的输出信号。
进一步地，所述校准后的输出code值和校准寄存器中默认校准系数对应的code值同时作为输入信号，通过偏置和增益校准电路输出校准信号。
本发明具有如下有益效果：本发明采用软件校准算法，从上下两个方向进行校准，避免校准寄存器因寄存器字长的限制只能往一个方向进行校准，进一步降低测试设备的输出信号的误差；本发明采用的自动分段校准算法可以自动求出最合适的分段点与分段区间的校准系数，可以在不同的分段区间进行校准，从而进一步降低测试设备在全量程范围的输出信号的误差。
附图说明
附图1为现有技术中测试设备信号的校准方法；
附图2为现有技术中校准寄存器中增益和偏置的计算流程；
附图3为本发明中测试设备信号的校准方法；
附图4为本发明对设置信号校准的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
如附图1所示，本发明提供的一种测试设备的信号校准方法，包括如下步骤：
S01：设定测试设备信号的起始值、结束值和步长值；在测试设备的校准寄存器中写入默认值。
优选地，测试设备信号的起始值可以为为该测试设备信号的最小值，也可以根据实际应用设定；测试设备信号的结束值为该测试设备信号的最大值，也可以根据实际应用设定。
校准寄存器是为了修正输出寄存器的误差，通过调整校准寄存器的值，可以将设定值与输出值之间的误差降到最低。本发明中校准寄存器写入默认值，相当于校准寄存器没有起到校准作用，而是设定值在进入校准寄存器之前就已经进行了校准。针对不同的测试设备，都有其确定的校准寄存器默认值，也就是上电初始值。
S02：驱动测试设备从起始值开始输出信号，并依次增加步长，直至输出结束值。本步骤中提前设定好起始值、步长值和结束值之后，测试设备会依次自动输出各个设定值。
S03：记录并存储测试设备对应的实际输出信号值；每一个设定好的信号值均对应一个实际输出信号值。本发明可以将测试设备设定的信号值和实际输出值存储为一组二维数据。
S04：将设置的信号值和实际输出信号值输入至分段校准算法模块中，分段校准算法模块求出分段点以及各分段区间的校准系数。
具体的，分段校准算法模块可以但不限于采用自动线性校准分段算法求出分段点以及各分段区间的校准系数，以下以线性校准算法为例进行说明：具体包括如下步骤：
S041：将分割点设置为起始点后移x位，计算起始点和分割点之间分割区间的拟合度；x为大于0的整数；
S042：在上一个分割点基础上依次后移分割点直至分割点与结束点重合，并分别计算起始点与各个分割点之间分割区间的拟合度。值得注意的是，每次后移分割点时，均将上一个分割点后移x位，并计算该后移之后的分割点与起始点之间分割区间的拟合度；注意，无论结束点距离倒数第二个分割点之间距离等于或小于x位，均将结束点作为最后一个分割点。也就是说，本步骤中计算的是起始点与各个不同分割点之间分割区间的拟合度。具体的拟合度计算方法可以采用现有技术中任意方法。
S043：选取拟合度最大的分割点作为第一个分段点；
S044：以上一个分段点为起始点，重复步骤S041-S043，得出下一个分段点，直至最后一个分段点距离结束点的点距小于x位，得出所有分段点。各个分段点之间的分段区间的拟合度均大于等于拟合度阈值。值得注意的是，本发明中分段点是通过拟合度来确定的，因此，相邻分段点之间的距离并不一定相等。
S045：计算上述各个分段点之间的分段区间的校准系数。本发明可以但不限于采用最小二乘法计算各个分段点之间的分段区间的校准系数，具体的计算方法可以采用现有技术中任意方法。
S05：根据各分段区间的校准系数进行对应分段区间输出信号的校准。
值得注意的是，本发明中上述步骤S01-S0均是为了计算出各个分段区间的校准系数，可以视为具体校准工作的准备阶段，本步骤才是测试设备输出值的校准应用过程，即在本步骤中设定待校准的信号值，应用上述计算好的分段区间的校准系数进行信号值的校准，如附图4所示，具体包括如下步骤：
S051：设定测试设备待校准的信号值，并计算对应的输出code值；
S052：确定输出值的分段区间，并采用该分段区间的校准系数校准输出code值，将校准后的输出code值写入输出寄存器；其中校准系数通过步骤S04中自动分段算法计算得出。
S053：计算默认校准系数对应的校准code值，将默认校准系数对应的校准code值写入校准寄存器中；默认值即为该测试设备的上电初始值。
S054：测量测试的输出信号，即为校准后的输出信号。校准后的输出code值和校准寄存器中默认校准系数对应的code值同时作为输入信号，通过偏置和增益校准电路输出校准信号。本发明中校准寄存器写入默认值，相当于校准寄存器没有起到校准作用，而是设定值在进入校准寄存器之前就已经进行了校准。
本发明采用软件校准算法，从上下两个方向进行校准，避免校准寄存器因寄存器字长的限制只能往一个方向进行校准，进一步降低测试设备的输出信号的误差；本发明采用的自动分段校准算法可以自动求出最合适的分段点与分段区间的校准系数，可以在不同的分段区间进行校准，从而进一步降低测试设备在全量程范围的输出信号的误差。
以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种测试设备的信号校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：设定测试设备信号的起始值、结束值和步长；在测试设备的校准寄存器中写入默认值；
S02：驱动测试设备从起始值开始输出信号，并依次增加步长，直至输出结束值；
S03：记录并存储测试设备对应的实际输出信号值；
S04：将设置的信号值和实际输出信号值输入至分段校准算法模块中，所述分段校准算法模块求出分段点以及各分段区间的校准系数；
S05：根据各分段区间的校准系数进行对应分段区间输出信号的校准。
2.根据权利要求1所述的一种测试设备的信号校准方法，其特征在于，所述步骤S04中分段校准算法模块采用自动线性校准分段算法求出分段点以及各分段区间的校准系数。
3.根据权利要求2所述的一种测试设备的信号校准方法，其特征在于，采用自动线性校准分段算法求出分段点以及各分段区间的校准系数包括如下步骤：
S041：将分割点设置为起始点后移x位，计算起始点和分割点之间分割区间的拟合度；x为大于0的整数；
S042：在上一个分割点基础上依次后移分割点直至分割点与结束点重合，并分别计算起始点与各个分割点之间分割区间的拟合度；
S043：选取拟合度最大的分割点作为第一个分段点；
S044：以上一个分段点为起始点，重复步骤S041-S043，得出下一个分段点，直至最后一个分段点距离结束点的点距小于x位，得出所有分段点；
S045：计算上述各个分段点之间的分段区间的校准系数。
4.根据权利要求3所述的一种测试设备的信号校准方法，其特征在于，所述步骤S042中每次后移分割点时，均将上一个分割点后移x位，并计算该后移之后的分割点与起始点之间分割区间的拟合度。
5.根据权利要求3所述的一种测试设备的信号校准方法，其特征在于，所述步骤S045中采用最小二乘法计算各个分段点之间的分段区间的校准系数。
6.根据权利要求3所述的一种测试设备的信号校准方法，其特征在于，所述步骤S04中各个分段点之间的分段区间的拟合度均大于等于拟合度阈值。
7.根据权利要求1所述的一种测试设备的信号校准方法，其特征在于，所述步骤S01中测试设备信号的起始值为该测试设备信号的最小值；测试设备信号的结束值为该测试设备信号的最大值。
8.根据权利要求1所述的一种测试设备的信号校准方法，其特征在于，所述步骤S03中将测试设备设定的信号值和实际输出值存储为一组二维数据。
9.根据权利要求1所述的一种测试设备的信号校准方法，其特征在于，所述步骤S05具体包括：
S051：设定测试设备的待校准信号值，并计算对应的输出code值；
S052：确定所述输出值的分段区间，并采用该分段区间的校准系数校准输出code值，将校准后的输出code值写入输出寄存器；
S053：计算默认校准系数对应的校准code值，将默认校准系数对应的校准code值写入校准寄存器中；
S054：测量此时的输出信号，即为校准后的输出信号。
10.根据权利要求9所述的一种测试设备的信号校准方法，其特征在于，所述校准后的输出code值和校准寄存器中默认校准系数对应的code值同时作为输入信号，通过偏置和增益校准电路输出校准信号。
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