在IC的測試中,電壓的測試是所有測試參數(shù)中最為常見的一種參數(shù),尤其是模擬芯片的測試,電壓測試更顯常見及重要,如:LDO、LED驅(qū)動、音頻功放、運放、馬達(dá)驅(qū)動等很多類型的模擬芯片都含有電壓參數(shù)的測試,而且都是其主要性能參數(shù)。另外,也有很多其他的參數(shù)都是通過電壓的測量來間接得到的,如增益(Gain)、電源電壓抑制比(PSRR)、共模抑制比(CMRR)等。工程師們在調(diào)試中也經(jīng)常會遇到電壓測的不精確或者不穩(wěn)定的現(xiàn)象,對于測試不精確的問題,目前主要采用correlation的辦法,來調(diào)整測試的誤差,但這種方法對于線性的芯片尚可使用,但對于非線性的芯片卻無用武之地。針對測試不穩(wěn)定的問題,大多采用多次測量取平均值的辦法來解決,但這種辦法也是治標(biāo)不治本,同樣會給產(chǎn)品的質(zhì)量帶來隱患。那么如何解決電壓測試的這些問題呢?以下將具體分析產(chǎn)生這些現(xiàn)象的具體原因,并針對這些原因闡述一些解決辦法。
?1)芯片工作狀態(tài)未完全建立或有震蕩
一般在開發(fā)測試程序之前必須了解所測試的芯片的功能及性能參數(shù),這樣在開發(fā)及調(diào)試程序時才能心中有數(shù),比如測試LDO的輸出電壓參數(shù),你必須清楚:在當(dāng)前的輸入及輸出濾波電容之下,它的輸入電壓加上之后,輸出電壓需要多長時間才能達(dá)到穩(wěn)定,而你在程序中設(shè)定的等待時間必須大于這個穩(wěn)定時間,這樣才能做到測試的準(zhǔn)確且穩(wěn)定。當(dāng)然LDO的輸出穩(wěn)定時間一般都在微秒級(幾十到上百微秒),所以調(diào)試時不太會遇到此類問題,但有的時候我們需要測試芯片內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓,但又沒有辦法直接進(jìn)行測試,只能通過其他的引腳間接測試。
我們要測試芯片內(nèi)部Vref的電壓,但又沒有直接的引腳出來,所以只能通過測試VO端的電壓進(jìn)行間接測試,但是需要注意的是:如果VO端懸空,沒有任何電流流出,那么它上面的MOS管則不能正常導(dǎo)通工作,EA1的反饋回路也不能正常建立,而導(dǎo)致VO端的電壓也不確定,此時測試的VO電壓將不能代表Vref的電壓。所以在測試時,我們必須給VO一定的負(fù)載讓MOS管及EA1能夠正常工作,這樣才能正確測試Vref的電壓。
芯片工作狀態(tài)的建立,有時需要比較長的時間,如圖2為一音頻功放(LM4990)的功能框圖及典型應(yīng)用線路圖,
圖2
我們在ATE測試時會測試一些靜態(tài)直流參數(shù),如bypass、Vo1、Vo2端電壓值,當(dāng)你仔細(xì)研讀此芯片的手冊,你會發(fā)現(xiàn)在電源電壓為5V、Cbypass為1Uf時(注意不同的電源電壓及Cbypass電容,其穩(wěn)定時間也是不同的),bypass端的電壓需要至少100ms才能達(dá)到穩(wěn)定,而Vo1、Vo2端的電壓又受bypass端電壓的影響,所以要想穩(wěn)定且準(zhǔn)確的測試這些直流參數(shù),必須要在芯片上電之后等待100ms以上再進(jìn)行測試(必須考慮不同批次芯片間的差異,所以在實際測試中的等待時間可在120ms左右),但對于量產(chǎn)測試,測試時間的長短將直接影響到測試效率及測試費用,我們必須縮短測試時間!那么如何來解決這個問題呢,一般我們可以采用如下兩種辦法:
?第一,可以減小Cbypass的電容,這樣同樣的充電電流及電壓,充電時間會隨著電容的減小而減少,可以使用0.1uF或者更小的電容來替代,此時有些讀者可能會說:這樣做肯定會影響到后面的交流參數(shù)(如THD)的測試,沒錯!肯定會有影響!那么又如何來解決呢?其實很簡單,也可以有兩種解決方案:1、通過測試評估,適當(dāng)調(diào)整在0.1uF時的交流參數(shù)的測試規(guī)范,當(dāng)測試要求不高時可采用此方案;2、通過外加繼電器來選擇測試直流及交流參數(shù)時的電容值,但是繼電器的連接方式也是很有講究的,不然也會對交流參數(shù)有影響,這在后面的段落中再詳細(xì)闡述。
?第二,可以采用預(yù)充電的方式對Cbypass進(jìn)行提前大電流充電,如果bypass端在電源電壓為5V時正常情況下是2.5V左右,我們可以預(yù)充電到2.3V,這樣同樣可以節(jié)省很多時間,但這種解決辦法必須注意一個問題就是:不要在充電的同時給bypass端帶來額外的干擾,而導(dǎo)致芯片不能正常工作。
震蕩在芯片調(diào)試時也是比較常見的現(xiàn)象,由此給芯片測試也帶來諸多問題,引起震蕩的原因有很多:輸出容性負(fù)載的大小、阻抗不匹配、不當(dāng)?shù)姆答伝芈返龋鐖D3為一款LDO(TL431)芯片手冊中的一幅電性能特性曲線及測試圖,圖中明顯規(guī)定了輸出容性負(fù)載CL的大小范圍,
但是我們在實際調(diào)試中可能沒有注意到這一點,如果選用的輸出電容不是在芯片穩(wěn)定所需要的容值范圍之內(nèi),那么輸出就會產(chǎn)生震蕩,導(dǎo)致輸出測試不準(zhǔn)且不穩(wěn)定。所以在此再次提醒大家:在調(diào)試之前務(wù)必將芯片性能做到比較詳細(xì)的了解,以免在后期的調(diào)試中浪費大量的時間。
另外震蕩不光是在芯片正常工作時發(fā)生,在靜態(tài)時也有可能發(fā)生。尤其當(dāng)你測試放大倍數(shù)比較高的運放時,此時的輸入引腳要特別注意,必要時要進(jìn)行隔離,以免引入不必要的噪聲而導(dǎo)致輸出產(chǎn)生震蕩。
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