能处理宽电压范围的微微安培计电路.docxVIP

对模拟开关、多路复用器、运算放大器和其它 的评估是对 测试工程师 提出的挑战。典型的测试需要把测试电压或强制电压施加到器件的输入端，并测 量导致的任何泄漏电流和偏移电流，这经常是在 或更低的级别进行的。图 、图、图 中的低功耗测量电路与缓慢而昂贵的商品化自动测试仪形成了鲜 明对比，这种电路能强制很宽的测试电压范围并提供快速稳定，使器件测试吞吐 速度达到最高。表面 贴装元件的广泛使用使它的印制电路板空间要求降到了最 低，并使多个测量电路的封装能靠近测试夹具。 该电路包含强制电压缓冲器 放大器、浮动轨电源、（电流至电压转换器）。 向待测器件施加强制电压会引发泄漏电流，电路把该泄漏电流转换成与它成比例 的输出电压。在常规 中，待测电流在分流电阻器两端形成电压。 使用一 种反馈安培计拓扑，其中的运算放大器 是 公司的 ， 它把未知电流从反馈电流中减去，并提供与、未知电流成比例的输出电压（图、）。 MOTE: %口 [ AMD % AFEVEHAfMRW-SEFJES HE5GT0H NETVfcDflKS. 用L谈I VC使用一种反馈安培计拓扑，它把未知电流从反馈电流中碱去，井提供 与未知电流成比例的输出电压口 在该设计中，输入端的直流电阻主要包含 和 的有效输入电阻，在直流 电下略大于 。。在电源线路的 范围的频率下， 电路的交流阻抗平均值约为 。，即典型分流电阻 的输入电阻（约为 。）的千分之一。电路的 。反馈电阻器 提供的电流至电压转换比率 是分流转换比率的、0倍。该设计的稳定速度比分流、转换器快得多，并且能在电 源线路频率下提供良好的干扰抑制。在测试运算放大器的输入电流时，它还减弱 了不需要的分压效应。 产生的电流至电压转换比率为 。放大器 是 ，提供大小 为 的额外电压增益，从而把比率提高到 ,并减小了差分放大器 的 （共模抑制比）引入的误差影响。差分放大器 是 、把强制电压从 的输出电压中减去，并提供接地参考输出信号。 一对背对背的AV 二极管 和 把高电流分流到强制电压放大器 及其保护性保险丝，由此保护 不受电压过载的损害。当强制电压迅速从一 个值转换到另一个值1时，这些二极管1在高转换率间隔期间提供高驱动电流，由此 极大改善 V的稳定时间。 一个得到轻微补偿、增益为3的高压 A5放大器 依靠±30V电源工作， 从普通的±7V人1￡（自动测试设备）电压获得高达±22V的强制电压（图2）。 如果待测器件发生灾难性的短路，则保险丝会限制来自 （它可能带来高达 3 0的短路电流）的故障电流，由此防止进一步的损害。 图2,增益为3的高压放大器从来自测试设备的 ±?V电压获得高达±22V的强制电压. 的输出还驱动稳压电路，后者产生±5V浮动电源电压，该电压参考测试 输入强制电压（图3）。使用±30V电源时，电路的这部分消耗的功率低于00 m V 恒流稳压“（二极管EQ和Q提供 恒流源， 并由晶体管Q和Q缓冲。每个稳流二极管都承载5V最大额定电压，并且这些 缓冲器把施加2到二极管的电压限制在大约3V，由此提供过压保护。 ,1—0 30￥ 图3,这个浮动稳压电路产生土 5y浮动电源电压Vcc和Vee， 它们蠡考测试输入端的强制电压. 把 电流施加到电阻器 和 上，形成±5V线路电压。二极管 和 补 偿射极跟随器 和 的基极 射极电压降。在有缺陷的待测器件把它的电源短 路接到 V的输入节点时，晶体管和提供过压保护。晶体管和使电流 二极管分流，由此限制浮动电源的输出电流。在异常的启动期间，二极管 提 4 供针对浮动电源线路的极性逆变的保护。 在工作时，该电路在±4nA满刻度输入范围内，在。有效跨阻时，提供 0 V/限电路的输出偏移对应于大约 4。超出±22V的强制电压范 围时，浮动电源线路电压开始饱和， 的输入 限制变得明显，并且 V的 输出电压变为非线性。图4表明：在±20V强制电压范围内，电路来自其无负载 输出端的电流测量误差为 A ”由、和组成的差分放大器实现了电 路的大部分增益，并且 的低输入偏置电流有助于实现很低的偏移误差。 ±20V 强制电压范围内的输出线性1的平均值为 111 fA。 p-p 电路的转换率能力会有相当大的变化，但一般而言，在 驱动待测器件时， 输出都会如实地在100或更短时间内转换整个0用强制电压。一旦高转换周期 完毕，V就不再饱和，并且它的输出变成指数式电压，时间常数为1 。输出 在大约10 内稳定到100 a在无负载状况下，电路消耗大约10 （±30V 电源时）或 00 A±15V电源时）。原型电路的布局在单面印制电路板上占用 大约1.5平方英寸，并且如果在双面板的两侧都放置元件，则可将面积减小 到 1平方英寸。为了达到最佳性能，布局必须在输入端子以及所有连接到 的 号引脚的迹线周围设置防护环。电路的