CN0104 采用PMU AD5522及16位ADC AD7685的ATE應(yīng)用參數(shù)測量單元和支持器件

CN0104 PMU電路并非始終需使用AD5522的20 V完整輸出范圍，許多應(yīng)用只需要其中的一部分。例如，用戶使用2.5 V基準(zhǔn)電壓源ADR421 可以實(shí)現(xiàn)±5.6 V的標(biāo)稱輸出電壓范圍，利用片內(nèi)OFFSET DAC可進(jìn)一步調(diào)整該范圍，以適應(yīng)DUT要求。（更多信息請參考AD5522 數(shù)據(jù)手冊。）另外，能夠使用較低供電軌也是額外的優(yōu)勢，特別是以每通道80 mA完整電流范圍工作時(shí)，這有助于降低AD5522的功耗。 按ADC通道劃分PMU測量通道有多種方式，多個(gè)PMU通道也可以共用一個(gè)ADC通道（有時(shí)以8:1或16:1的比率）。另外，也可以使用片內(nèi)MEASOUT禁用功能或模擬多路復(fù)用器來實(shí)現(xiàn)。多路復(fù)用器會增加測量路徑的串聯(lián)電阻；因此，ADC輸入端之前可能需要緩沖。 其它變化包括使用能夠處理雙極性信號范圍的ADC，或者采樣速率更快的ADC。 四通道PMU AD5522可為DUT提供強(qiáng)制函數(shù)和測量函數(shù)，但PMU外部需要進(jìn)行數(shù)字化處理。這可以通過下述方法實(shí)現(xiàn)： 每個(gè)PMU通道均有一個(gè)專用的ADC，從而可提供最快的吞吐速率和結(jié)果。 多個(gè)通道可共用一個(gè)ADC。圖1中，四個(gè)PMU通道共用一個(gè)ADC AD7685。在一些應(yīng)用中，可能有更多通道共用一個(gè)ADC，例如8個(gè)或16個(gè)PMU通道。 利用各MEASOUTx引腳的內(nèi)部禁用功能，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道共用一個(gè)ADC。這就要求對PMU寄存器執(zhí)行寫入命令，以使能/禁用相應(yīng)的開關(guān)。如果選擇這種方法，則應(yīng)注意，一次只能選擇一個(gè)MEASOUTx通道。 或者，可利用外部4:1多路復(fù)用器來控制測量通道選擇。以這種方式，可以使能所有四個(gè)MEASOUTx路徑，由多路復(fù)用器選擇測量通道。類似地，采用8:1或16:1多路復(fù)用器，可實(shí)現(xiàn)更多測量路徑共享一個(gè)ADC。多路復(fù)用器的選擇將取決于所用的ADC及其輸入電壓范圍。對于雙極性輸入ADC，ADG1404/ADG1204 系列器件將是理想之選；若采用單電源，則ADG706 和 ADG708 更合適。除開關(guān)阻抗外，MEASOUTx路徑的輸出阻抗通常為60 Ω。因此，應(yīng)考慮使用ADA4898-1等ADC緩沖器來驅(qū)動(dòng)ADC（圖中未顯示緩沖器）。 16位、250 kSPS ADC AD7685 能夠處理MEASOUTx路徑的0 V至4.5 V輸出范圍，所以適合本應(yīng)用。此外，如果希望升級路徑，速度更快但尺寸相同的其它ADC（例如16位、500 kSPSAD7686）也是頗具吸引力的選擇。 如果需要20 V輸出范圍，則AD5522要求使用一個(gè)5 V基準(zhǔn)電壓源。選擇5 V XFET基準(zhǔn)電壓源ADR435的原因在于，它具有低溫度系數(shù)（A級為10 ppm/°C；B級為3 ppm/°C）、低噪聲（8 μV峰峰值，0.1 Hz至10 Hz）以及能夠驅(qū)動(dòng)多個(gè)PMU通道（30 mA源電流，20 mA吸電流）特性。 一些應(yīng)用要求PMU能夠驅(qū)動(dòng)各種大小的DUT電容，尤其在PMU與電源引腳相連，或者PMU用作器件電源，且存在DUT的去耦/旁路電容的應(yīng)用中。這種情況下，將一個(gè)外部開關(guān)而不是固定電容與CCOMP引腳相連，可使附加CCOMP電容得以接通或斷開，從而優(yōu)化各種容性負(fù)載條件下的建立時(shí)間和穩(wěn)定性。本電路所選的開關(guān)為四通道SPST開關(guān)ADG412，其導(dǎo)通電阻小于50 Ω。由于大多數(shù)多路復(fù)用器一次只允許接通多個(gè)通道中的一個(gè)通道，所以才選用四通道SPST開關(guān)，而不是多路復(fù)用器。利用四通道開關(guān)，各漏極可以連在一起，源極則可以與各補(bǔ)償電容相連，從而提供24 ? 1種可能的CCOMP組合。 同樣，本電路采用差分多路復(fù)用器ADG1209 ，以適應(yīng)與CFFx引腳相連、范圍更寬的前饋電容，從而使AD5522能夠驅(qū)動(dòng)更寬范圍的DUT電容。所用多路復(fù)用器的串聯(lián)電阻應(yīng)使得1/(2π × RON × CDUT) > 100 kHz。本例中，ADG1209用于切換AD5522的兩個(gè)通道。 開關(guān)和電容將發(fā)生與AD5522 FOH引腳的電壓范圍相同的電壓偏移。因此，開關(guān)和電容的額定電壓應(yīng)考慮這一點(diǎn)。CFF電容可以具有10%或以下的公差，這一額外變量會直接影響建立時(shí)間，特別是在低電流的測量電流模式下。所選的CCOMP電容公差應(yīng)不大于5%。表1列出了不同負(fù)載電容下補(bǔ)償電容CCOMP和CFF的建議標(biāo)稱值。 建議的補(bǔ)償電容選擇 ?CLOAD ?CCOMP CFF ?≤1 nF ?100 pF ?220 pF ?≤10 nF ?100 pF ?1 nF ?≤100 nF ?CLOAD/100 ?CLOAD/10 本電路必須構(gòu)建在具有較大面積接地層的多層電路板上。為實(shí)現(xiàn)最佳性能，必須采用適當(dāng)?shù)牟季?、接地和去耦技術(shù)（請參考教程MT-031——“實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的接地并解開AGND和DGND的謎團(tuán)”，以及 教程MT-101——“去耦技術(shù)”）。請注意，圖1為原理示意圖，并未顯示所有必需的去耦。 精心考慮電源和接地回路布局有助于確保達(dá)到額定性能。安裝AD5522所用的印刷電路板(PCB)應(yīng)采用模擬部分與數(shù)字部分分離設(shè)計(jì)，并限制在電路板的一定區(qū)域內(nèi)。如果AD5522所在系統(tǒng)中有多個(gè)器件要求AGND至DGND連接，則只能在一個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行連接。星形接地點(diǎn)盡可能靠近該器件。 圖2：不同CCOMP值對應(yīng)的輸出電壓步進(jìn)響應(yīng)（強(qiáng)制電壓步進(jìn)為11.25 V，負(fù)載為220 pF，使用ADG412 SPST開關(guān)）? 圖3：積分線性性能（使用AD7685測量FIMV誤差，F(xiàn)I范圍 = ±2 mA，測量輸出增益 = 0.2）? 圖4：積分線性性能（使用AD7685測量FVMI誤差，F(xiàn)V范圍 = ±10 V，2 mA范圍，5.6 kΩ負(fù)載）? 圖5：積分線性性能（使用AD7685測量FVMV誤差，F(xiàn)V范圍 = ±10 V，測量輸出增益 = 0.2）? 圖6：積分線性性能（使用AD7685測量FIMI誤差，F(xiàn)I范圍 = ±2 mA，測量輸出增益 = 0.2）? 對于具有多個(gè)引腳 (AVSS 和 AVDD)的電源，建議將這些引腳連在一起，并且每個(gè)電源僅去耦一次。 AD5522應(yīng)具有足夠大的10 μF電源去耦電容，與每個(gè)電源上的0.1 μF電容并聯(lián)，并且盡可能靠近封裝，最好是正對著該器件。10 μF電容為鉭珠型電容。0.1 μF電容應(yīng)具有低有效串聯(lián)電阻(ESR)和低有效串聯(lián)電感(ESL)——高頻時(shí)提供低阻抗接地路徑的普通陶瓷型電容通常就是如此，能夠處理內(nèi)部邏輯開關(guān)所引起的瞬態(tài)電流。 應(yīng)避免在該器件下方布設(shè)數(shù)字線路，否則會將噪聲耦合至該器件。不過，可以將模擬接地層放在AD5522下方，以避免噪聲耦合（此做法僅適用于焊盤朝上的封裝）。AD5522的電源線路應(yīng)采用盡可能寬的走線，以提供低阻抗路徑，并減小電源線路上的突波效應(yīng)?？焖匍_關(guān)數(shù)字信號應(yīng)利用數(shù)字地屏蔽起來，以免向電路板上的其它器件輻射噪聲，并且絕不應(yīng)靠近參考輸入。必須將所有VREF線路上的噪聲降至最低。 應(yīng)避免數(shù)字信號與模擬信號交疊。電路板相反兩側(cè)上的走線應(yīng)彼此垂直，以減小電路板的饋通效應(yīng)。像所有薄型封裝一樣，必須避免彎曲封裝，并且在組裝過程中必須避免封裝表面上出現(xiàn)點(diǎn)負(fù)載。 另外請注意，AD5522的裸露焊盤與負(fù)電源AVSS相連。 CN0104 CN0104 采用PMU AD5522及16位ADC AD7685的ATE應(yīng)用參數(shù)測量單元和支持器件 本電路由一個(gè)四通道參數(shù)測量單元(PMU)和支持器件組成，可用于最少四個(gè)受測器件(DUT)通道。PMU通道通常由數(shù)個(gè)DUT通道共用。雖然AD5522高度集成并能提供四通道的完整PMU解決方案，但仍然至少需要一個(gè)外部基準(zhǔn)電壓源和一個(gè)ADC才能構(gòu)成ATE信號鏈。該基準(zhǔn)電壓源和ADC通?？捎啥鄠€(gè)PMU封裝共用。為進(jìn)一步提高靈活性，可以增加外部開關(guān)，通過擴(kuò)展AD5522可驅(qū)動(dòng)的DUT電容范圍來擴(kuò)充PMU的能力。 圖1：參數(shù)測量單元及支持器件（原理示意圖） ? CN0104 CN0104 | circuit note and reference circuit info 采用PMU AD5522及16位ADC AD7685的ATE應(yīng)用參數(shù)測量單元和支持器件 | Analog Devices 本電路由一個(gè)四通道參數(shù)測量單元(PMU)和支持器件組成，可用于最少四個(gè)受測器件(DUT)通道。PMU通道通常由數(shù)個(gè)DUT通道共用。雖然AD5522高度集成并能提供四通道的完整PMU解決方案，但仍然至

• 四通道參數(shù)測量單元服務(wù)4個(gè)DUT
• 針對ATE應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)
• 針對高精度進(jìn)行優(yōu)化

(analog)