加速差動輸出的測量

在進(jìn)行差動線路驅(qū)動器元件的測試時，必須測量每個驅(qū)動器的兩輸出端的差動電壓。對于關(guān)鍵性的線性應(yīng)用，還必須進(jìn)行三種不同的測試以確保器件在不同的負(fù)載下發(fā)揮作用。在德儀，我們稱這些測試為VOD1、VOD2和VOD3測試。
傳統(tǒng)上工程師分幾個階段進(jìn)行這些測試，每個階段會要求額外的負(fù)載板元件或連接專門的電阻性網(wǎng)絡(luò)。我們則借助于一種無需額外負(fù)載板元件或外部電阻網(wǎng)絡(luò)的方法縮短了測試時間。我們對TIA/EIA-485-A器件進(jìn)行了測試，不過這種技術(shù)也可以用來進(jìn)行其它差動輸出器件的測試。

測試方案

VOD1測試要求兩個可能的輸出電平上都存在0mA的作用電流，即反相輸出A要高于非反相輸出B，反之亦然。實際上，VOD1是一種標(biāo)準(zhǔn)的VOH和VOL測試。由于VOD1要求差動測量，需要首先測量VOH和VOL，然后求它們的差。
VOD1 = VOH(0mA)-VOL(0 mA) (1)
VOD2是一種不考慮接地的差動電壓測量。在實施時通常使用一個或兩個獨立的負(fù)載電阻(在我們的應(yīng)用中是54 W和100 W)。如圖1所示，器件構(gòu)成一個從輸出A到輸出B的電阻性通路。按數(shù)據(jù)表給定的電阻負(fù)載和最小壓差要求，你可以計算負(fù)載電阻所需的激勵電流(ISS)。ISS由高電壓輸出經(jīng)過電阻RL而進(jìn)入低電壓輸出，它等于VOD2(輸出間的壓差)除以RL。
ISS=VOD2min/RL (2)
因為數(shù)據(jù)表單規(guī)定有最小電壓要求，VOD2為2V，RL為100 W，因此ISS為20mA。使用此ISS電平作為作用條件建立起基于VOH和VOL量值的VOD2計算關(guān)系。
VOD2 = VOHISS-VOLISS (3)
VOD21=VOHY(-27.8mA)- VOLZ(27.8 mA) (4)
VOD22=VOHZ(-27.8 mA)-VOLY(27.8 mA) (5)
ΔVOD2 = VOD21- VOD22 (6)
VOC定義為VOD2的二分之一，但相對于接地，可以通過如下計算得到：
VOC1=(VOD21/2) (7)
+ VOL(27.8mA)
VOC2=(VOD22/2) (8)
+ VOL(27.9Ma)
ΔVOC=VOC1-VOC2 (9)
增加電阻性網(wǎng)絡(luò)
VOD3是不考慮接地的又一種差動電壓測量。與以往相同，在一驅(qū)動器的反相和非反相輸出之間進(jìn)行測量。在此可以借助一種電阻性網(wǎng)絡(luò)和外部電壓源在A、B輸出間進(jìn)行這種測量(圖2a)。運(yùn)用Thevenin定理，可將VOD3電阻網(wǎng)絡(luò)簡化為一種△網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而變換成一種Y型網(wǎng)絡(luò)(圖2b)。由△網(wǎng)絡(luò)阻值計算Y型電阻器的值：
R1= RcRb/(Ra+Rb+Rc) (10)
R2= RcRa/(Ra+Rb+Rc) (11)
R3= RaRb/(Ra+Rb + Rc) (12)
Y型網(wǎng)絡(luò)交點1的電壓是VOH或VOL，交點2的電壓是VOL或VOH，交點3的電壓是我們在測器件的數(shù)據(jù)表單中規(guī)定的VTEST?，F(xiàn)在交點3與交點1間的電壓V1，等于交點3的電壓減去交點1的電壓，交點3與交點2間的電壓V2，等于交點3的電壓減去交點2的電壓。同樣，交點3到交點1的電流通路為IOL，而交點3到交點2的電流通路是IOH。由基礎(chǔ)課程中的矩陣代數(shù)運(yùn)算可以確定IOL及IOH的表達(dá)式：
IOH=[1/(R1+R3)(R3+R2)-R32]·[(R3+ R1)V2-R3V1] (13)
IOL=[1/(R1+R3)(R3+R2)-R32]·[(R3+R2)V1-R3V2] (14)
在我們的應(yīng)用中，VOD3是一種跨60Ω網(wǎng)絡(luò)電阻器的差動電壓差如圖2，而IVOD是通過該電阻的電流。我們的DUT數(shù)據(jù)表單要求，這一電壓差不超過5V且不低于1.5V。
表1給出了因過程變動帶動IOL和IOH變化時造成的VOD改變。為得到表1的值，我們施加了多種不同的VOH和VOL電平，并對電流和VOD的變化進(jìn)行測量。表1給出兩種情況：第一種VTEST等于+12 V，第二種VTEST等于-7 V。VOD3的測試必須在這兩種VTEST電平下進(jìn)行，做到規(guī)格完全符合。另外，遇有最極端的情形時只有開發(fā)新的替代方法對VOD3進(jìn)行測試。
表1對兩種最極端的情形進(jìn)行了考察，第一種是最大的5V VOD3要求，第二種是最小的1.5V VOD3要求。最大要求下，VOH應(yīng)接近5V， IOH源供電流 -64 mA，VOL應(yīng)接近0V，IOH消耗電流114.6 mA.，VOL為1.3V時IOL消耗電流為53 mA。
這些條件下的VTEST為+12 V，可以看到，最糟糕的作用電流是IOL等于114.6 mA。當(dāng)VTEST切換到-7 V時，這時IOH的最糟糕電流為-114.6mA。
表中給出給定VOH及VOL下的不同計算值，示出IOH及IOL對過程變化的關(guān)系。由表看出，最關(guān)鍵的值是1.5V的最小VOD3要求。這時，VOD3的實際測量如下：
在VTEST為+12V、輸入為高電平下測量VOD31，然后轉(zhuǎn)到低輸入電平測量VOD32：
VOD31=VOHY(-1mA)-VOLZ(60 mA) (15)
VOD32=VOHZ(-1 mA)-VOLY(60 mA) (16)
ΔVOD3= VOD31-VOD32 (17)
在VTEST為-7 V下重復(fù)這一步驟：
VOD31=VOHY(-60 mA)-VOLZ(0 mA) (18)
VOD32=VOHZ(-60 mA)-VOLY(0 mA) (19)
ΔVOD3=VOD31-VOD32 (20)
圖3是在VTEST為12V的電平下，這些電阻性網(wǎng)絡(luò)對最大最小VOD3下IOL及IOH計算的說明。

表1

圖1 當(dāng)進(jìn)行VOD2測試時，差動性驅(qū)動器構(gòu)成一個電阻性輸出電路

圖2(a)VOD3測量要求一種三電阻器網(wǎng)絡(luò)。可以將DUT構(gòu)成的Thevenin等效電路變換成(b)一種△網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而變成一種Y型等效網(wǎng)絡(luò)。黑體數(shù)字代表電路交點數(shù)目

圖3說明IOL及IOH電流對VOD3的關(guān)系

結(jié)語

我們發(fā)現(xiàn)，這種差動輸出電壓參數(shù)的計算方法不需要非標(biāo)準(zhǔn)測試配置和負(fù)載板。它帶來了可測試性、生產(chǎn)效率的提高，標(biāo)準(zhǔn)而簡捷的硬件，產(chǎn)能增加，以及測試建立整體時間的縮短等一系列優(yōu)點。

定義、符號與縮寫詞
VOD1：一種開路VOD測量，每一輸出上施加0 mA的作用電流。
VOD2：一個門的兩輸出間存在單一個電阻性負(fù)載時的VOD測量。負(fù)載電阻可以是54 V 或100 V。
VOD3：一個門的兩輸出由一個電阻性網(wǎng)絡(luò)連接時的VOD測量。
VOC：共模輸出電壓，相對于接地。
VOH：特定輸出電流IOH下的對地輸出高電壓電平。
VOL：特定輸出電流IOH下的對地輸出低電壓電平。