电压比较器VIO的开环测试

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输入失调电压(VIO)是电压比较器(以下简称比较器)一个重要的电性能参数,GB/T 6798-1996中,将其定义为“使输出电压为规定值时,两输入端间所加的直流补偿电压”。传统测试设备大都采用“被测器件(DUT,Device Under Test)-辅助运放”的测试模式,测试原理图见图1。

  

在辅助运放A的作用下,整个系统构成稳定的闭环网络,从而使VD=0,则

VC = -VS1·R1/R2

这样,调节外加电源VS1即可控制DUT的输出。当VC等于规定电压时,

VIO = VA - VB

显然 又VB=0 ,

通过测量辅助运放A的输出电压VE,便可换算出VIO。

 

在上述的闭环回路中,DUT工作状态与普通运算放大器无异,这种测试的好处是可以通过外加电源VS1,方便地将DUT的输出钳位在规定值,同时由于VIO多为毫伏级,而将VIO放大至伏特级进行测试,对测试设备的要求不高,但受干扰信号影响较大。

 

美国Credence公司研制的IC测试设备ASL-1000,配置为DVI_300二块,ACS、TMU、DOAL、MUX各一块,而比较器与运算放大器在输出特性上的差异以及运放测试回路DOAL(Dual Op Amp Loop)的电路特点,决定了比较器在ASL-1000上的测试,不能象测试运放那样,利用DOAL形成一个闭环网络,来实现DUT的输出嵌位。所以,用两块Force和Measure源dvi_9、dvi_11,辅之以doal_8的部分资源,构成了VIO的开环测试电路,图2为LM311(单比较器)VIO的测试原理图。

  

与闭环网络不同,这样的开环测试电路无法将DUT的输出电压Vout钳位于任意的规定值,因此采取了逐次逼近测试法,dvi_9_channel_0和dvi_11_channel_0被用做给DUT提供工作电源,前者同时给上拉电阻R1供电,显然如果不提供R1,DUT的Vout不可能逼近规定的1.4V。dvi_11_channel_1对DUT同向端施加电压,初始值为12mV,由于反向端接地,正常情况下,在DUT输出端测量Vout的dvi_9_channel_1测值应大于1.4V,然后按一定的步进减小同向端电压,一旦Vout从大于1.4V跃变到小于或等于1.4V,即Vout无限接近于1.4V时,便可认定此时施加在同向端的电压为目标测值VIO。极端情况下,Vout的初始测值就不大于1.4V或始终大于1.4V,则可置VIO=999.9999mV,判定该芯片“损坏”。

 

以下是在ASL-1000上自行开发的LM311的VIO测试程序Vio_2.cpp。

 

#include asl.h

#pragma warning (disable:4244)

#include Vio_2.h

void Vio_2_user_init(test_function&func)

{

  Vio_2_params *ours;

  ours=(Vio_2_params*)func.params;

}

void Vio_2(test_function&func)

{

  Vio_2_params *ours;

  ours=(Vio_2_params*)func.params;

  float measured_V,Vadj,V,Vio;

  int i;

  board_hardware_init();

  oal_8->open_relay(HV_BUF_CONN);

  oal_8->open_relay(LOAD_REF_GND);

  oal_8->close_relay(CONNECT_LOADS);

  oal_8->close_relay(LOAD_REF_EXT);

  oal_8->close_relay(LOAD_600);