Conception de générateurs sinusoïdaux embarqués pour l'auto-test des circuits mixtes

Design of embedded sinusoidal signal generators for mixed signal Built-in Self-Test

• Auteur / Autrice : Hani Malloug
• Direction : Salvador Mir
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nano electronique et nano technologies
• Date : Soutenance le 28/09/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Techniques de l’informatique et de la microélectronique pour l’architecture des systèmes intégrés (Grenoble ; 1994-....)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Dallet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florian Cacho, Manuel Barragán Asian
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Minerve Louërat, Serge Bernard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal

Circuits intégrés analogiques numériques

Convertisseurs analogique-numérique

Mots clés libres

Bist

Annulation d'harmoniques

Generateur de Stimulus

28nmFDSOI

Adc

Bist

Harmonic cancellation

Stimulus generation

28nmFDSOI

Adc

Résumé

Développer un générateur de signal analogique efficace est un élément clés pour les BIST des circuits analogiques et mixtes afin de produire le stimulus de test approprié, et remplacer les générateurs de signaux externes couteux dans les protocoles de standard de test fonctionnel analogique et mixte. Dans cette optique, nous présentons dans cette thèse des stratégies différentes de génération de signal sinusoïdal, basées sur les techniques d’annulation d’harmonique, pour le design d’un synthétiseur embarqué de signal sinusoïdal à haute fréquence. Les générateurs proposés utilisent des circuits numériques pour produire un ensemble de signaux carrés déphasés. Ces signaux carrés sont pondérés et combinés en appliquant différentes stratégies d’annulation d’harmonique dans un convertisseur numérique-analogique simplifié. Le générateur sélectionné permet d’annuler toutes les harmoniques en dessous de la 11ème. De plus, une simple stratégie de calibration a été conçue pour compenser l’effet de mismatch et de la variation de process de fabrication sur l’efficacité de la technique d’annulation d’harmonique. La simplicité du circuit rend cette approche adaptable pour le BIST des circuits intégrés analogique et mixte. Les modèles comportementaux, les simulations électriques d’un design en 28nm FDSOI et les résultats expérimentaux sont fournis pour valider la fonctionnalité du générateur proposé. Les résultats obtenus montrent des performances du circuit calibré autour de 52dB de SFDR pour un signal généré à 166MHz.

One of the main key points to enable mixed-signal BIST solutions is the development of efficient on-chip analog signal generators that can provide appropriate test stimuli and replace costly external signal generators in standard analog and mixed-signal functional test protocols. In this line, we present in this thesis different sinewave generation strategies based on harmonic cancellation techniques to design a high-frequency on-chip sinusoidal synthetize. The proposed generators employ digital hardware to provide a set of phase-shifted digital square-wave signals. These square-wave signals are scaled and combined using different harmonic cancellation strategies in a simplified current-steering DAC. The selected generator allows the cancellation of all harmonic components up to the eleventh. Additionally, a simple calibration strategy has been devised to compensate the impact of process variations and mismatch on the effectiveness of the harmonic cancellation. The simplicity of the circuitry makes this approach suitable for mixed-signal BIST applications. Electrical simulations of a 28nm FDSOI design and experimental results are provided to validate the functionality of the proposed signal generator. Obtained results show a calibrated performance around 52dB of SFDR for a generated sinusoidal signal at 166 MHz.