摘要:该应用笔记结合各种模式的等效电路图介绍了MAX9979参数测量单元(PMU)最常用的四种工作模式(FVMI、FVMV、FIMI和FIMV)。关于各种功能的详细介绍和模式操作请参考MAX9979数据资料。
MAX9979是一款应用于自动测试仪器(ATE)市场的高集成度、双通道、管脚电子(PE) IC。器件包括双通道四电平、高速驱动器/比较器/负载(DCL),并集成了钳位功能,可以工作在驱动、高阻和低泄漏模式。工作速度高于每秒1吉比特(1Gbps)。通过内部独立的16位数/模转换器(DAC)支持所有电平等级。每通道还包括完全集成的参数测量单元(PMU),具有极高的测量精度,使用户获得额外的设计价值。
MAX9979 PMU有多种工作模式,但在本应用笔记中只讨论四种模式(FVMI、FVMV、FIMI和FIMV)。
表1所示介绍了PMU四种主要模式的设置。FMODE、MMODE和低电平有效HIZFORCE通过内部串口控制,低电平有效LLEAKP是一个外部引脚。
表1. PMU模式选择
PMU Mode | Driver | Comparator | Load | FMODE | MMODE | Active-Low LLEAKP | Active-Low HIZFORCE |
FVMI | Low-leak | Low-leak | Low-leak | 0 | 0 | 1 | 1 |
FVMV | 0 | 1 | 1 | 1 | |||
FIMI | 1 | 0 | 1 | 1 | |||
FIMV | 1 | 1 | 1 | 1 |
FVMI模式下,内部产生的电压(VIN)直接施加到被测器件(DUT)的输出引脚。VIN可通过串口在-2.5V至+7.5V范围内设置,分辨率为16位,尽管它的有效范围为-1.5V至+6.5V,将VIN设置到有效范围以外时并不会对MAX9979造成损坏。
施加到DUT端的电压产生一个流入或流出DUT的电流。可以在MEAS引脚监测、测量该电流,通过下式进行计算:
其中ILOAD是流入或流出DUT的电流,VMEAS是测量电压,VIIOS是所设置的偏置电压。内部串行位RS0、RS1、RS2 (表2所示)选择量程电阻(RSENSE)。
表2. PMU电流量程控制
Digital Input | Serial Interface Bits | Range (RSENSE) | |||
Active-Low LLEAKP | Active-Low HIZFORCE | RS2 | RS1 | RS0 | |
X | X | 0 | 0 | 0 | E (500kΩ ±2µA) |
X | X | 0 | 0 | 1 | D (50kΩ ±20µA) |
X | X | 0 | 1 | 0 | C (5kΩ ±200µA) |
X | X | 0 | 1 | 1 | B (500Ω ±2mA) |
X | 0 | 1 | X | X | B* |
0 | 1 | 1 | X | X | B* |
1 | 1 | 1 | X | X | A (20Ω ±50mA) |
VIN (V) |
VIIOS (V) |
Range |
DUT Voltage (V) |
VMEAS (V) |
Load (kΩ) |
Load Current (µA) |
+1 | +2.5 | D (±20µA) | +1 | +6.5 | 50 | +20 |
0 | +2.5 | D (±20µA) | +1 | +2.5 | 50 | 0 |
-1 | +4 | D (±20µA) | -1 | 0 | 50 | -20 |
FVMV模式操作与FVMI模式类似,VIN施加到DUT端(如果S4闭合,施加到外部负载端),区别在于测量路径。开关S5闭合,MEAS端监测施加电压。MEAS端可通过外部称为VIOS的电压偏置。VIOS可在-0.75V至+3.75之间设置,但指定的有效量程为0至+1.5V。通过将VIOS设置在+1.5V,MEAS端电压偏置在+1.5V,并允许使用外部单极性ADC。按照这种方式,在MEAS管脚的DUT电压范围从-1.5V至+6.5V映射为0至+8V。
图2与图1的区别在于模式开关设置为MMODE = 1。MEAS管脚监测DUT端的电压,以及检测地电压(在DGS引脚)和VIOS。反馈环路和FVMI反馈环路相同—U1、S1、S4、U3、S3和S2。
图2. 加压测压(FVMV)
测量路径包括S4、U3、S5和U5到监测端。注意S5处于“1”位置,或者MMODE = 1。通过内部设置VIOS可偏置MEAS引脚电压,以适应单极性模/数转换器(ADC)。
通过DGS引脚也可以将MEAS引脚偏置到与地电位不同的电势。DGS引脚检测负载地,这有助于消除由于地电位偏差造成的误差。同样,SENSE引脚也可以设置用于直接检测负载。
表4列举了设置为FVMV模式的几个例子。
表4. FVMV模式设置实例
VIN (V) |
VIOS (V) |
Voltage at DGS (V) |
DUT Voltage (V) |
VMEAS (V) |
-1.5 | 0 | 0 | -1.5 | -1.5 |
-1.5 | +2 | -0.5 | -1.5 | 0 |
-1.5 | +1.5 | 0 | -1.5 | 0 |
+6.5 | +1.5 | 0 | +6.5 | +8 |