Техническая поддержка
Подходы к измерению параметров интегральных микросхем (ИМС) со всех сторон
Прежде всего, каким специалистам интересны эти подходы? Вряд ли они требуются многочисленной аудитории любителей электроники, пользователей телевизоров и компьютеров. Маловероятно, что большой интерес проявят и производители этих самых телевизоров и компьютеров, хотя им следовало бы знать о том, что бывает и, несмотря на их неведение, напрямую касается.
В ком я уверен и для кого, в первую очередь, пишу – это производители электронной техники специального назначения. И это не только военная техника.
Техники специального назначения хватает и в мирных областях. Мои друзья рассказывали мне такую байку. При работах на Чернобыльской АЭС после известных событий в горячей зоне надо было что-то сделать. А зона настолько горячая, что человека туда нельзя было отправить. В одной конторе на скорую руку соорудили робот-автомат, по внешнему виду больше похожий на трехколесный велосипед. Испытали, привезли. Через шахту спустили в преддверие этой горячей зоны, но, к сожалению, спуск прошел неудачно – робот-автомат лег на бок. Ставили его на колеса около получаса. За это время робот набрал такую дозу, что отследить куда он поехал и что сделал так и не удалось. Конечно, это экстрим, который, надеюсь, не повторится. Но знать, что творится в горячей зоне работающих в штатном режиме АЭС совсем не лишнее.
Или еще. Мало кто знает, хотя это и не секрет, что пилотируемые космические корабли летают на возможно низких орбитах высотой километров двести-триста, чтобы минимизировать получаемую космонавтами дозу космического облучения. А на высоте 36 000 км, где годами летают спутники связи, можно нахватать всякого…
Можно еще сказать о температурном режиме, но тогда трудно умолчать и о других воздействиях, а это не тема данной статьи.
Те, кто создает аппаратуру для ответственных и особенных целей, должны (вынуждены, обязаны) применять электронные компоненты, которые выдерживают всё, что от них потребуется, и имеют повышенную надежность. Соответствие критериям надёжности проверяется в процессе испытаний электронных компонентов, а выявляется посредством измерений – до и после каждого воздействия.
Теперь подходим к практическому вопросу: какие ИМС, как и в каком объёме подлежат измерению, и какова должна быть в каждом случае совокупность измеряемых (тестируемых) параметров?
Для отечественных компонентов здесь вопроса нет: всё написано в ТУ и ГОСТах, надо их просто честно исполнять и точка. Для иностранных микросхем никаких нормативных документов, как правило, нет (они, разумеется, есть, но недоступны). DataSheet является некоторым аналогом РТМ и не содержит сведений, необходимых для измерений. Содержащиеся в нём ограниченные справочные данные, предназначены для тех, кто применяет ИМС, чтобы иметь представление, в каких режимах ИМС работает, на что можно рассчитывать.
Казалось бы, зачем измерять импортные ИМС? Западные производители должны делать на совесть, они дело знают, не первый год по ISO работают. Конечно, в большинстве случаев это так, но… Западные производители очень хорошо разбираются в различных тонкостях. Если указано, что микросхема работает в диапазоне температур 0…70 °C, то можно не сомневаться, что именно в этом диапазоне температур она и работает. А если нужно +75? Увидите, не всякая и до +71 °C дотянет. А если, например, при -20 °C эта микросхема отказала, правильные люди скажут: «Покупайте те, для которых указано -20 °C». И ведь будут правы! В этом случае измерения опять помогут – и найти то, что нужно, и определить запасы, и спрогнозировать надежность.
Какие ИМС надо измерять – разобрались. Остались еще два вопроса – как и в каком объёме. Вот эти-то вопросы самые главные и подлежат тщательному и внимательному рассмотрению.
Как уже сказано, для отечественных ИМС есть ТУ, в которых написано, что, когда и в каком объёме измерять или испытывать и определены критерии годности. Казалось бы, всё ясно. Но и здесь могут быть нюансы.
Например, требуется промерить 16-разрядный ЦАП. Измеряем по ОСТ 11.0078. Какие могут быть вопросы? Вот только в ОСТе написано, что для измерения 16-разрядного ЦАП требуется вольтметр с точностью не менее, чем в 4 раза лучше измеряемой величины. Т.е. с точностью 18 двоичных разрядов или с погрешностью не хуже 0.00038 %.
Для таких точностей применяют не проценты, а другие единицы – ppm (одна миллионная доля). 1 % = 10 000 ppm. А то в количестве нулей процентов запутаться легко. В такой записи потребная точность вольтметра равна 3,8 ppm. Мало того, что эта цифра находится на пределе возможности (даже за пределами для отечественных приборов), так еще и измерения с такой точностью идут довольно долго, например, одну секунду. А по ОСТу надо пройти по всем кодовым точкам ЦАПа. Итого 65 535 с = 18,2 часа или почти сутки (или три рабочих смены) на одну микросхему.
Для импортных ИМС информацию – что, как и в каком объёме измерять – получить не у кого, это коммерческая тайна производителя. DataSheet, в котором большинство читает только то, что написано в левом верхнем углу, – это исходные данные для написания ТУ. А писать ТУ необходимо на всякую ИМС, подлежащую аттестации, потому что только так можно понять и согласовать, что, как и в каком объёме измерять.
Вроде становится понятно, как и в каком объёме измерять ИМС – надо взять ТУ, где всё написано. А если ТУ нет, то их надо написать. И возникает новый вопрос – а как написать ТУ? Подход к этому тоже понятен: в ГОСТах и ОСТах нормируются и порядок, и методы измерений, на которых основана разработка любого ТУ. Всего-то и надо – профинансировать ОКР, разработать ТЗ, провести испытания опытной партии и, исходя из требований ТЗ, а также по результатам испытаний, написать ТУ.
Спускаемся на ступень ниже. Допустим, деньги есть, микросхемы есть и интеллект тоже есть. Надо найти подход к написанию ТЗ (для проведения ОКР), и здесь степень неопределенности возрастает. Конечно, в ГОСТах и ОСТах написано, какие разделы должны быть отражены в ТЗ, и изложены основные требования к содержанию этих разделов. Но вот конкретные технические данные надо написать самостоятельно, а это непросто. Например, бездумно писать на основе DataSheet – категорически неправильно и опасно. Можно загнать себя в такой тупик, выход из которого будет очень дорого стоить. Но других исходных данных на импортные ИМС нет. Поэтому рассмотрим подход к препарированию DataSheet в ТЗ.
Для примера возьмем два изделия компании «Analog Device» – AD9042 и AD9224, сходные по своим параметрам АЦП, и попробуем составить перечень параметров, подлежащих включению в ТЗ для ИМС AD9042. Имеется две разновидности AD9042 – AST и AD. Вроде они отличаются только одной строчкой DataSheet и то не очень сильно. В одном случае (AST) указаны предельные значения DNL при комнатной температуре и типовое значение во всём диапазоне температур, а во втором (AD) указаны предельные значения DNL и при комнатной, и при предельной температуре. Интересно, что цена этих изделий составляет соответственно $40,25 и $225 (см. Digi-Key). О INL в полном температурном диапазоне (всего-то 85 °C) речь не идет ни в первом, ни во втором случае.
Смотрим в DataSheet. Первый параметр – это Resolution (разрядность). Вроде бы тоже нужно включить в ТЗ. Но к чему это приведёт? Если мы его впишем в ТЗ, то это надо будет проверять. А как? Либо найти в ГОСТах или ОСТах метод измерения этого параметра, либо расписать собственный метод. То, что AD9042 – это 12-разрядный АЦП можно было бы поверить компании Analog Device. Я бы параметр Resolution в ТЗ не включал ввиду его неинформативности и вреда в виде дополнительных измерений (этот параметр, скорее, конструктивный).
Далее идет группа параметров DC accuracy (точность на постоянном токе). Безусловно, важнейшая группа, подлежащая включению в ТЗ. Однако тут тоже скрываются некоторые «но». Рассмотрим DC accuracy внимательно на примере двух параметров из неё – Offset Error и Offset Tempco. Для обоих параметров в графе Temp (температурный диапазон) указано Full – полный. И, если не подходить к составлению списка параметров ТЗ очень тщательно и внимательно, можно в своём ТЗ с ходу тоже записать полный температурный диапазон. И получить тем самым необходимость всегда измерять эти параметры еще и как минимум при трех температурах. А у компании AD в этом DataSheet еще есть графа Test Level (глубина проверки). И только на 4-й странице в уголке есть табличка:
В ней объясняется, что на самом деле параметр Offset Error измеряется на всех микросхемах только в нормальных условиях, и только на небольшой выборке этот параметр поверяется при крайних значениях температур. А для параметра Offset Tempco вообще приводится только типовое значение. Возникает вопрос, а стоит ли нам мерить всё подряд и даже то, что сама компания-изготовитель не меряет? Однозначного ответа на этот вопрос нет. И в каждом конкретном случае следует решать его, хорошо подумав, исходя из степени ответственности предполагаемого применения микросхем, имеющихся ресурсов, сложности измерений и цены, которую придется заплатить за измерения и за проблемы, возникающие как при проведении измерений, так и при отказе от них.
Следует учесть следующие моменты. Во-первых, в соответствии с ГОСТами и ОСТами типовое значение параметра определяется в ходе ОКР путем проверки этого параметра на установочной партии. Строится гистограмма распределения параметра по количеству ИМС, и максимумом этой гистограммы и является типовое значение. Соответственно, включить параметр, для которого приведено только типовое значение, в ТЗ на ОКР можно. Только не в раздел основных (сдаточных) параметров, а в список параметров, подлежащих включению в раздел «Справочные данные» ТУ. И можно даже оговорить в ТЗ, нужно ли проводить перепроверку данных или просто поверить компании-изготовителю. Вопросы ответственности в данном случае целиком лежат на том, кто эту ИМС применил, поскольку никаких гарантий на реальное значение данного параметра никто не даст. Во-вторых, если следовать логике изготовителя и для какого-то параметра назначать выборочный контроль, то необходимо прописать конкретные объёмы выборок.
Поэтому для ИМС AD9042, не имея специальных указаний на повышенную ответственность применения, я бы выбрал следующий список параметров для измерений:
И с измерением всех параметров только в нормальных условиях и с учетом норм разбраковки, взятыми из DataSheet.
Исключением на нормы разбраковки стал бы последний параметр. О нем и о предыдущем параметре следует сказать особо. В фирменном DataSheet оговорены следующие параметры, характеризующие точность этого АЦП, которые контролируются на каждом образце:
Почему же предложена совсем другая система параметров точности? Потому что в существующем у нас ОСТе описаны методы измерения именно предложенных параметров. А поскольку параметры точности, измеряемые на максимальной частоте, отвергнуты, то предложенные параметры требуется измерять на максимальной частоте. Такой ответ хотя и вызывает некоторое понимание, но оставляет немало вопросов. Правомерна ли такая замена? Если да, то почему у них так, а у нас по-другому? Какая система параметров предпочтительнее?
Итак, правомерно ли? Правомерно, раз речь идет о характеристике линейности преобразования. И ненулевая интегральная нелинейность, и искажения, и паразитные гармоники порождаются нелинейностью передаточной характеристики АЦП (и ЦАПа тоже). И в этом смысле эти параметры взаимосвязаны и могут применяться в любом наборе. Что касается параметра SNR, то интегральная нелинейность его не характеризует. И если предполагаемое применение данного образца АЦП предъявляет жесткие требования по шуму, а само применение крайне ответственно, то промерить какой-либо параметр, эквивалентный параметру SNR, необходимо. В остальных случаях вполне можно поверить производителю.
Ну а почему у нас так, а у них иначе? Потому, что, когда почти четверть века назад у нас писали методы измерений параметров АЦП и ЦАП, параметры SNR, SINAD и Worst Spur были еще не актуальны. А потом никто ничего не хотел исправлять – это сложно и затратно. Но все эти параметры имеют право на жизнь. Вот только какой из них в каком случае применять – следует хорошо продумать. А еще лучше – утвердить в качестве стандартизованных параметров и методов измерений к ним.
Пример с микросхемой AD9042 можно считать рассмотренным – достаточно полно и наглядно. Зачем же к рассмотрению предложена еще одна, практически такая же микросхема? Затем, чтобы показать, что информация о степени тестирования, изложенная в DataSheet, это не правило, а, скорее, исключение. И определять – какие параметры изготовитель измеряет на всех образцах, а какие только на выборке, какие во всём температурном диапазоне, а какие только при нормальной температуре – получается надо по наитию, имея некоторые паранормальные способности в электронике.
А для ИС AD9224 я бы предложил следующую систему параметров при аттестации:
Все параметры в температурном диапазоне в соответствии с DataSheet.
Рассмотрим подход к разработке измерения какой-нибудь микросхемы. Начнем с ADG608. Почему, раз все предыдущие рассуждения относились к АЦП? Начинать с такого сложного в измерениях изделия как АЦП не хочется. Вроде бы логично начать с ЛА3, но тут всё слишком просто, поэтому начнем с аналогового ключа – это не очень сложно, но и есть о чём рассказать.
Для начала составим список параметров, подлежащих измерениям:
Измерения динамических параметров не включены в этот список как и у производителя, который гарантирует выполнение этих параметров качеством разработки.
Измерения предлагается проводить при нормальной температуре при двух напряжения питания: ±5 В и +3 В; сопротивление ключа в открытом состоянии измерять при трех значениях напряжения на ключе относительно общего провода; нормы разбраковки взять из DataSheet для каждого условия измерения.
В DataSheet на данную микросхему приведены схемы методик измерения соответствующих параметров, что облегчает задачу. Остается только разработать оснастку, подобрать измерительные приборы и можно мерить. В качестве комплекта измерительных приборов используем автоматизированную установку «Тестер БИС Formula 2К», которая позволяет провести измерение всех перечисленных выше параметров. Для проведения измерения большинства параметров достаточно подключить все цифровые входы и аналоговые входы-выходы измеряемой микросхемы на измерительные каналы тестера Formula 2К и подать на измеряемую микросхему питание с измерительных источников тестера. Исключение составит измерение тока утечки канала в открытом состоянии, где потребуются дополнительные детали.
Принципиальная схема оснастки для измерения параметров ИС ADG608 приведена на рис. 1.
Рис. 1 Принципиальная схема оснастки для измерения параметров ИС ADG608
Если при изготовлении оснастки учесть требования, предъявляемые к возможности помещения измеряемой микросхемы в термокамеру, можно обеспечить проведение измерений параметров в температурном диапазоне.
Далее, на мой взгляд, следует рассмотреть подход к методам измерения перечисленных параметров и их реализации на предложенном оборудовании.
Начать можно с простого, на первый взгляд, параметра – с тока потребления. В ГОСТ 19799-74 изложен один из методов его измерения – Метод 2570.
Рассмотрим, как этот метод можно реализовать на тестере Formula 2К. Самый простой вариант – подключить внутренний АЦП блока статических измерений к измерительному источнику и измерить протекающий ток. Такой подход работает, если ток потребления ИС заметно превосходит аддитивную составляющую погрешности измерительной цепи источника. В данном случае это не так. Чтобы промерить столь малый ток потребления, необходимо воспользоваться измерителем статических параметров DCM. Сделать это можно двумя способами.
Можно подключить DCM вместо источника питания, по которому необходимо произвести измерение потребления, выполнить установку всех необходимых режимов, измерить ток потребления, выбрав такой диапазон тока ограничения, который обеспечит наилучшую погрешность измерения, снять входные воздействия, а затем снять питание и, отключив ИС от источников и DCM, продолжить измерение остальных параметров.
А можно в процессе проведения измерений установить требуемый для измерения тока потребления режим на DCM, подключить его параллельно измерительному источнику, по которому требуется измерить потребление, затем отключить измерительный источник, произвести измерение тока, протекающего через DCM, подключить на свое место измерительный источник, и, после отключения DCM, продолжить измерения.
Разница между предложенными способами невелика, но в некоторых случаях очень значительна. Во втором варианте в процессе коммутаций DCM на измерительный источник и обратно возможно возникновение кратковременных колебательных переходных процессов, уравнивающих потенциалы на двух источниках напряжения. Однако сам процесс измерения тока потребления занимает заметно меньше времени. Если такие переходные процессы некритичны, то этот вариант предпочтителен. Если же допускается только плавный переход от одного напряжения к другому, то необходимо использовать первый вариант. К критичным в первую очередь относятся ИС, изготовленные по технологии «кремний-на-сапфире» (КНС). Классический КМОП, а тем более биполярные технологии (ТТЛ, ТТЛШ, большинство ОУ и компараторов) в чувствительности к таким переходным процессам замечены не были.
После такого описания простого, на первый взгляд, параметра, становится ясно, что простых параметров не бывает. Поэтому можно перейти к более сложному – входной ток цифровых входов. Есть несколько вариантов проведения измерений. Сначала рассмотрим самый правильный и, конечно, самый сложный из них.
В соответствии с требованиями ОСТ при измерении входного тока низкого уровня надо на все входы, кроме измеряемого, подать высокий уровень, а на измеряемый – низкий, и проверить ток, протекающий через задатчик входного сигнала. Входные сигналы можно подавать с драйверов – устройств, обеспечивающих подачу входных сигналов при проведении функционального контроля (ФК). Для реализации такого способа подачи необходимо подготовить участок тестовой последовательности (ТП) ФК, реализующий бегущий “0” (или “1” для входного тока высокого уровня). Продвигая “0” по всем входам с помощью потактового выполнения ТП и поочередно подключая ко входу вместо драйвера DCM, можно промерить все входные токи.
Вроде всё понятно. Но если вдуматься, то возникает довольно много вопросов. Во-первых, как подключать ко входу вместо драйвера DCM? Вариант первый: отключить драйвер, затем подключить DCM. Вариант второй: подключить к выводу ИС DCM, не отключая драйвер, а затем отключить драйвер. Обратную коммутацию проводить в обратном порядке в обоих вариантах соответственно. Недостаток первого варианта очевиден – на время, пока драйвер отключен, а DCM еще не подключен, вывод болтается в воздухе. В этом нет ничего страшного для ТТЛ ИС, но совершенно недопустимо для КМОП ИС. У второго способа тоже есть недостаток. При коммутации одного источника напряжения (драйвер) параллельно с другим (DCM), поскольку точно выровнять напряжения на них нельзя, возникают переходные процессы, связанные с ограничением тока в одном из них. Этот недостаток, однако, не такой страшный, поскольку выходное сопротивление драйверов (50 Ом) достаточно большое, чтобы при правильно подобранных параметрах DCM свести переходные процессы при коммутации к минимуму. Но сразу проявляется другая сторона этого недостатка – правильно подобрать параметры DCM для коммутации совсем не просто, а в некоторых случаях и вообще невозможно.
Есть еще один вопрос, связанный с методом измерений. Всё хорошо, пока измеряются безусловные входы. Однако если выводы ИС двунаправленные, то могут возникнуть сложности, т. к. подача на вход бегущего “0” (“1”) означает подачу на входы ИС различных кодовых комбинаций. И как отреагирует на такое сама ИС, требуется дополнительно изучать. А если входы перестанут быть входами и станут выходами? В этом случае ТП должна быть посложней, а именно – между каждым тактом бегущего “0” должна быть ТП, устанавливающая на этих выводах состояние входов. Во всяком случае, упускать это обстоятельство нельзя.
Выше отмечено, что организация бегущего “0” – не единственно возможный способ. Можно использовать ТП только для установки всех “1” на входах, а бегущий “0” организовать с помощью подключаемого DCM. Или даже вовсе не использовать ТП, а все “1” подать с помощью команды установки слова на драйверах. Разница между этими двумя последними вариантами невелика и обусловлена необходимостью предварительно выполненной ТП для схем с памятью состояний или отсутствием такой необходимости для простых ИС с безусловными входами. Достоинство этого метода в простоте реализации, недостаток – в наличии переходных процессов и ненормированном фронте входного сигнала, формируемого с помощью DCM. Подключение DCM к выводу ИС опять же может быть с обрывом сигнала, когда вход ИС какое-то время висит в воздухе, и безобрывным. Однако этот метод проще, поэтому в безобрывном варианте реализован в методах табличного редактора, причем возможно как использование подготовительной ТП, так и отсутствие таковой. Опробование этого метода показало, что для большинства ИС простой логики, таких как стандартный КМОП и ТТЛ, проблем не возникает. Этот опыт, однако, не гарантирует успехов в особых случаях, например ИС КМОП КНС или сложных микропроцессоров.
В данном случае (ИС ADG608) я бы воспользовался самым простым безобрывным методом без ТП.
Далее для рассматриваемой ИС идут параметры утечки закрытого и открытого канала. Утечки закрытого канала, по сути, ничем не отличаются от входных токов цифровых входов. Но применять к этим токам методы ОСТов можно только поняв, как организовывать бегущий “0” (“1”). Измерение тока утечки открытого канала несколько отличается от простого измерения входного тока и будет подробно рассмотрено позднее.
Следует упомянуть, что для цифровых ИС необходимо проверить еще несколько параметров: выходное напряжение (низкого и высокого уровня), максимальный выходной ток и пороги входных напряжений. Параметры расположены в порядке частоты появления. Выходные уровни – обязательно, входные пороги – почти никогда. Всё изложенное по вопросам измерения входных токов почти в полной мере относится и к перечисленным параметрам. Разве что обрывный метод коммутации при измерении выходных уровней не только допустим, но и предпочтителен.
Неописанными остались временные параметры и функциональный контроль, но об этом поговорим в другой статье.
Далее рассмотрим ток утечки открытого канала ИС ADG608. Как уже говорилось, в DataSheet на эту ИС приведены методы измерения параметров, что выгодно отличает данный DataSheet от многих других. Вот какие данные там приведены:
На первый взгляд всё просто. Но только на первый. Если внимательно и вдумчиво рассмотреть схему, станет ясно, что Vs должен быть равен VD с очень высокой точностью (с точностью до нескольких микровольт), т. е. это должен быть один и тот же источник. Но, к сожалению, в тестере Formula 2К не предусмотрена возможность подавать напряжение от какого-нибудь источника (в том числе и DCM) к двум нагрузкам, можно мерить протекающий ток только по одной нагрузке. Эта ситуация прекрасный иллюстрирует, как можно с помощью измерительного адаптера обеспечить измерение параметров методом, не заложенным в возможности тестера. Для измерения тока утечки открытого канала необходимо провести следующие действия (нумерация элементов показана на рис. 1 выше):
ID(ON)[мкА]=V(DCM)[В]/KU, где: ID(ON)[мкА] – измеренное значение тока утечки; V(DCM)[В] – напряжение, измеренное DCM; KU – коэффициент усиления дифференциального усилителя U2.
Из описанных действий видно, почему выход дифференциального усилителя подключен к источнику VCD: не для того, чтобы подать питание на выход, а чтобы исключить конфликт, возникающий при подаче двух разных сигналов по одному проводу. Необходимо объединить все каналы с помощью общей шины платы PIN на один драйвер для подачи входного воздействия. И, если воспользоваться каналом, по той же шине платы PIN подать сигнал с выхода дифференциального усилителя на измерительную шину тестера. Можно, конечно, воспользоваться каналом дополнительной платы PIN, конфликта тоже не будет, но в этом случае потребуется привлечение дополнительного оборудования.
Для рассмотрения у нас остался один параметр – Ron.
По этому параметру тоже есть не сразу заметные вопросы. Казалось бы, в чем сложность померить величину резистора. Берем источник тока, запускаем ток в измеряемый резистор, меряем падение напряжения, делим одно на другое и готово. Но сложность в том, что сопротивление открытого ключа КМОП-схемы – вещь весьма нелинейная, да еще по многим параметрам. Поэтому измерять её надо в нескольких режимах и аккуратно. И вот задача: на одном конце резистора вольт 5, на другом – милливольт на 30 меньше, а подвешенного вольтметра нет, т. е. можно измерять только напряжение относительно общего провода. По общепринятым метрологическим нормам погрешность разности двух измерений равна сумме погрешностей каждого измерения. Если погрешность нашего вольтметра составляет около 1 % (а это весьма неплохо), то погрешность разности в 30 мВ между двумя замерами напряжений около 5 В составит порядка 100 мВ, т. е. такие измерения несостоятельны. Можно, конечно, поступить как и с предыдущим параметром – добавить еще один дифференциальный усилитель и мерить падение напряжения на открытом ключе с его помощью. Можно и ничего страшного. Но при использовании тестера Formula 2К можно сделать иначе. Для некоторых (наиболее важных) диапазонов DCM введена еще одна составляющая погрешности (помимо аддитивной и мультипликативной) – погрешность интегральной нелинейности. Общепринятый параметр для АЦП и ЦАП, но в метрологии почему-то практически не применяется. Данная составляющая погрешности указывает, насколько результаты всех измерений данным прибором отличаются от идеальной прямой. Если рассмотреть идеализированный вольтметр с нулевой интегральной нелинейностью, то все измерения такого вольтметра будут описаны идеальной прямой типа:
U=AV+B, где
V – измеряемое напряжение;
U – показание вольтметра;
А и В – некоторые коэффициенты.
Из-за того, что А и В известны не совсем точно, каждое отдельное измерение имеет некоторую погрешность, но поскольку известно, что интегральная нелинейность равна нулю, то для всех замеров эти А и В постоянны, и, следовательно, погрешность разности будет содержать только мультипликативную составляющую, определяемую погрешностью величины А. Если же погрешность интегральной нелинейности отлична от нуля, то погрешность разности будет содержать не только мультипликативную составляющую, но и некоторую аддитивную, которая с очевидностью равна погрешности интегральной нелинейности.
В данном случае-примере (ADG608) погрешность измерения падения напряжения на открытом ключе составит менее 3 мВ, что вполне приемлемо. А это значит, что никаких дополнительных действий, кроме замеров с помощью DCM, поданного от драйвера напряжения на один вывод открытого ключа и образовавшегося потенциала на другом выводе того же ключа (на DCM должен быть установлен один и тот же ток ограничения), делать не надо.
Полный текст измерительной программы для измерения параметров этой микросхемы в данной статье я не привожу по двум причинам. Во-первых, это коммерческий продукт. А во-вторых, здесь приведено столько поясняющей информации, что любой инженер-электронщик, как следует изучивший документацию на тестер Formula 2К, сможет сам написать такую программу.
Чтобы окончательно закончить с аналоговыми ключами, рассмотрим как преобразовалась у представителей заказчика система параметров ИС ADG408 (более высоковольтный, но более медленный старший собрат ИС ADG608) в систему параметров её аналога – ИС 590КН6. Токи утечки – это понятно, но есть один нюанс. На закрытом канале ток утечки меряется при полном напряжении, да еще с 10 % надбавкой – это 33 В. При обеспечении этого измерения на тестере Formula 2К тоже необходимо манипулировать на адаптере. А вот ток утечки открытого канала – отсутствует. Наверно, при написании ТУ на ИС 590КН6 его откинули из-за трудности измерения.
Но это всё цветочки, а ягодки такие: для ИС 590КН6 по ТУ не меряется сопротивление открытого ключа! Зато меряется время включения (только!) и проводится нечто, именуемое функциональный контроль (ФК). Т. е. на определенной нагрузке проверяется появление/пропадание заданного входного сигнала. Такие действия – это следствие нежелания разрабатывать новое оборудование для непростых измерений, негибкого применения ГОСТов и ОСТов, нежелание заказчика вникнуть в DataSheet. Это нежелание понять, что ГОСТы, ОСТы и DataSheet, а также полнота производственного контроля и возможности оборудования – вещи взаимосвязанные, требующие творческого подхода и не всегда стандартных решений.
Например, что такое ФК все знают и всем всё понятно, пока не копнешь глубже, поэтому эта тема также заслуживает отдельного обсуждения и осмысления. Как-нибудь в другой раз.