The Fundamentals of Digital Semiconductor Testing(chinese) -(9)

2019-09-02 17:18

阻抗计算

Gross IDD测量的是器件VDD和地之间的总的阻抗,例如VDD定义在5.25V、IDD上限限制在45mA,则我们通过欧姆定律就可以知道器件所允许的最小阻抗。如图4-9的等效电路,我们可以知道边界情况相当于测试了一个117ohm的电阻。

图4-9.阻抗计算等效电路 故障寻找

打开datalogger观察测量结果,拿一颗标准样片(良品)测试后,其测试结果不外乎以下三种情况:

1. 电流在正常范围,测试通过; 2. 电流高于上限,测试不通过; 3. 电流低于下限,测试不通过。 Datalog of: Gross IDD Current using the

DPSPin Force/rng Meas/rng Min Max Result DPS1 5.25V/10V 11.7mA/50mA -1mA +45mA PASS

当测试不通过的情况发生,我们要就要找找非器件的原因了:将器件从socket上拿走,运行测试程序空跑一次,测试结果应该为0电流;如果不是,则表明有器件之外的地方消耗了电流,我们就得一步步找出测试硬件上的问题所在并解决它,比如移走Loadboard再运行程序,这样就可以判断测试机是否有问题。我们也可以用精确点的电阻代替器件去验证测试机的结果的精确度。

注:0电流在datalogger中可能显示的不是0.0,对于不同的量程,有着相应的分辨率,如对于20mA的量程,它的0电流显示在datalogger上也许就是0.01mA。

九、IDD Static Current

静态指器件处于非活动状态,IDD静态电流就是指器件静态时Drain到GND消耗的漏电流。静态电流的测试目的是确保器件低功耗状态下的电流消耗在规格书定义的范围内,对于依靠电池供电的便携式产品的器件来说,此项测试格外重要。下表是一个静态电流参数的例子: Parameter Description PowerSupply IDD Static 测试方法

静态IDD也是测量流入VDD管脚的总电流,与Gross IDD不同的是,它是在运行一定的测试向量将器件预处理为已知的状态后进行,典型的测试条件是器件进入低功耗状态。测试时,器件保持在低功耗装态下,去测量流入VDD的电流,再将测量值与规格书中定义的参数对比,判断测试通过与否。VIL、VIH、VDD、向量序列和输出负载等条件会影响测试结果,这些参数必须严格按照规格书的定义去设置。

设计人员应该准备准确的向量序列以完成对器件的预处理,将器件带入低功耗模式,如果向量的效果不理想,则需要进一步完善,精准的预处理序列是进行静态IDD测试的关键。 测试硬件外围电路的旁路电容会影响测试结果,如果我们期望的IDD电流非常小,比如微安级,在测量电流前增加一点延迟时间也许会很有帮助。在一些特殊情况中,甚至需要使用Relay在测量电流前将旁路电容断开以确保测量结果的精确。

Current Test Conditions VDD=5.25V Input=VDD Iout=0 +22 uA Min Max Units

图4-10.静态电流测试 阻抗计算

静态电流测试实际上测量的也是器件VDD和GND之间的阻抗,当VDD电压定义在5.25V、IDD上限定义在22uA,根据欧姆定律我们能得到可接受的最小阻抗,如图4-11,最小的阻抗应该是238.636欧姆。

图4-11.等效电路

故障寻找

静态电流测试的故障寻找和Gross IDD大同小异,datalog中的测试结果也无非三种: 1. 电流在正常范围,测试通过; 2. 电流高于上限,测试不通过; 3. 电流低于下限,测试不通过。 Datalog of: Static IDD Current using the

PMUPin Force/rng Meas/rng Min Max Result VDD1 5.25V/10V 19.20uA/25uA -1uA +22uA PASS

同样,当测试不通过的情况发生,我们要就要找找非器件的原因了:将器件从socket上拿走,运行测试程序空跑一次,测试结果应该为0电流;如果不是,则表明有器件之外的地方消耗了电流,我们就得一步步找出测试硬件上的问题所在并解决它,比如移走Loadboard再运行程序,这样就可以判断测试机是否有问题。我们也可以用精确点的电阻代替器件去验证测试机的结果的精确度。

在单颗DUT上重复测试时,静态电流测试的结果应该保持一致性,且将DUT拿开再放回重测的结果也应该是一致和稳定的。

十、 IDDQ

IDDQ是指当CMOS集成电路中的所有管子都处于静止状态时的电源总电流。IDDQ测试目的是测量逻辑状态验证时的静止(稳定不变)的电流,并与标准静态电流相比较以提升测试覆盖率。

IDDQ测试运行一组静态IDD测试的功能序列,在功能序列内部的各个独立的断点,进行6-12次独立的电流测量。测试序列的目标是,在每个断点验证验证总的IDD电流时,尽可能多地将内部逻辑门进行开-关的切换。

IDDQ测试能直接发现器件电路核心是否存在其他方法无法检测出的较小的损伤。

十一、IDD Dynamic Current

动态指器件处于活动状态,IDD动态电流就是指器件活动状态时Drain到GND消耗的电流。动态电流的测试目的是确保器件工作状态下的电流消耗在规格书定义的范围内,对于依靠电池供电的便携式产品的器件来说,此项测试也是很重要的。下表是一个动态电流参数的例子: Parameter Description IDD Dynamic 测试方法

PowerSupply Current Test Conditions VDD=5.25V f=fMAX=66MHz Min Max 18 Units mA 动态IDD也是测量流入VDD管脚的总电流,通常由PMU或DPS在器件于最高工作频率下运行一段连续的测试向量时实施,测量结果与规格书中定义的参数对比,判断测试通过与否。与静态IDD测试相似,VIL、VIH、VDD、向量序列和输出负载等条件会影响测试结果,这些参数必须严格按照规格书的定义去设置。

一些测试系统拥有使用DPS测量电流的能力,但是硬件所提供的精度限制了其对低电流测试的可靠度。如果DPS测量电流的精确度不足以胜任我们对精度的要求,我们就需要使用PMU来获取更高精度,代价是测试时间的增加。

设计人员应该准备准确的向量序列以完成对器件的预处理,将器件带入最高功耗的工作模式,如果向量的效果不理想,则需要进一步完善,精准的预处理序列也是进行动态IDD测试的关键,测试硬件外围电路的旁路电容也会影响测试结果。如图4-12。

图4-12.动态电流测试 阻抗计算

动态电流测试实际上测量的是器件全速运行时VDD和GND之间的阻抗,当VDD电压定义在5.25V、IDD上限定义在18mA,根据欧姆定律我们能得到可接受的最小阻抗,如图4-13,最小的阻抗应该是292欧姆。


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