MAX9979管腳電子IC中PMU模式操作
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摘要：該應(yīng)用筆記結(jié)合各種模式的等效電路圖介紹了MAX9979參數(shù)測量單元(PMU)最常用的四種工作模式(FVMI、FVMV、FIMI和FIMV)。關(guān)于各種功能的詳細(xì)介紹和模式操作請參考MAX9979數(shù)據(jù)資料。
簡介
MAX9979是一款應(yīng)用于自動測試儀器(ATE)市場的高集成度、雙通道、管腳電子(PE) IC。器件包括雙通道四電平、高速驅(qū)動器/比較器/負(fù)載(DCL)，并集成了鉗位功能，可以工作在驅(qū)動、高阻和低泄漏模式。工作速度高于每秒1吉比特(1Gbps)。通過內(nèi)部獨(dú)立的16位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)支持所有電平等級。每通道還包括完全集成的參數(shù)測量單元(PMU)，具有極高的測量精度，使用戶獲得額外的設(shè)計(jì)價(jià)值。
PMU工作模式
MAX9979 PMU有多種工作模式，但在本應(yīng)用筆記中只討論四種模式(FVMI、FVMV、FIMI和FIMV)。
表1所示介紹了PMU四種主要模式的設(shè)置。FMODE、MMODE和低電平有效HIZFORCE通過內(nèi)部串口控制，低電平有效LLEAKP是一個外部引腳。
表1. PMU模式選擇
| 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 |
加壓測流(FVMI)
FVMI模式下，內(nèi)部產(chǎn)生的電壓(VIN)直接施加到被測器件(DUT)的輸出引腳。VIN可通過串口在-2.5V至+7.5V范圍內(nèi)設(shè)置，分辨率為16位，盡管它的有效范圍為-1.5V至+6.5V，將VIN設(shè)置到有效范圍以外時(shí)并不會對MAX9979造成損壞。
施加到DUT端的電壓產(chǎn)生一個流入或流出DUT的電流。可以在MEAS引腳監(jiān)測、測量該電流，通過下式進(jìn)行計(jì)算：
其中ILOAD是流入或流出DUT的電流，VMEAS是測量電壓，VIIOS是所設(shè)置的偏置電壓。內(nèi)部串行位RS0、RS1、RS2 (表2所示)選擇量程電阻(RSENSE)。
表2. PMU電流量程控制
| 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) |
注意VIIOS可以設(shè)置在0至+5V范圍，有效設(shè)置范圍為+2V至+4V。設(shè)置在有效范圍以外時(shí)并不會對MAX9979造成損壞。
在圖1和表1中，VIN是輸入電壓，通過內(nèi)部DAC設(shè)置。DUT端電壓通過U1、S1、S4、U3、S3和S2閉環(huán)反饋環(huán)路跟隨設(shè)定的VIN。受外部SENSE引腳控制，S4允許選擇直接跟隨負(fù)載點(diǎn)。如果S4閉合，VIN施加到負(fù)載。利用這個選擇，可以消除由于電路板走線引起的偏移誤差電壓。
圖1. 加壓測流(FVMI)
U2、U4、S5、U6并不在反饋環(huán)路中，但為監(jiān)測負(fù)載電流的MEAS引腳提供了一個通路。出現(xiàn)在MEAS引腳的電壓可由式1計(jì)算。
表3列舉了幾個設(shè)置為FVMI模式的實(shí)例。
表3. FVMI模式設(shè)置實(shí)例
| 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 |
加壓測壓(FVMV)
FVMV模式操作與FVMI模式類似，VIN施加到DUT端(如果S4閉合，施加到外部負(fù)載端)，區(qū)別在于測量路徑。開關(guān)S5閉合，MEAS端監(jiān)測施加電壓。MEAS端可通過外部稱為VIOS的電壓偏置。VIOS可在-0.75V至+3.75之間設(shè)置，但指定的有效量程為0至+1.5V。通過將VIOS設(shè)置在+1.5V，MEAS端電壓偏置在+1.5V，并允許使用外部單極性ADC。按照這種方式，在MEAS管腳的DUT電壓范圍從-1.5V至+6.5V映射為0至+8V。
圖2與圖1的區(qū)別在于模式開關(guān)設(shè)置為MMODE = 1。MEAS管腳監(jiān)測DUT端的電壓，以及檢測地電壓(在DGS引腳)和VIOS。反饋環(huán)路和FVMI反饋環(huán)路相同—U1、S1、S4、U3、S3和S2。
圖2. 加壓測壓(FVMV)
測量路徑包括S4、U3、S5和U5到監(jiān)測端。注意S5處于“1”位置，或者M(jìn)MODE = 1。通過內(nèi)部設(shè)置VIOS可偏置MEAS引腳電壓，以適應(yīng)單極性模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。
通過DGS引腳也可以將MEAS引腳偏置到與地電位不同的電勢。DGS引腳檢測負(fù)載地，這有助于消除由于地電位偏差造成的誤差。同樣，SENSE引腳也可以設(shè)置用于直接檢測負(fù)載。
表4列舉了設(shè)置為FVMV模式的幾個例子。
表4. FVMV模式設(shè)置實(shí)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 |
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