輸入失調電壓的開環(huán)測試

輸入失調電壓(VIO)是電壓比較器(以下簡稱比較器)一個重要的電性能參數(shù)，GB/T 6798－1996中，將其定義為“使輸出電壓為規(guī)定值時，兩輸入端間所加的直流補償電壓”。傳統(tǒng)測試設備大都采用“被測器件(DUT，Device Under Test)－輔助運放”的測試模式，測試原理圖見圖1。

在輔助運放A的作用下，整個系統(tǒng)構成穩(wěn)定的閉環(huán)網(wǎng)絡，從而使VD=0，則
VC = -VS1·R1／R2

這樣，調節(jié)外加電源VS1即可控制DUT的輸出。當VC等于規(guī)定電壓時，
VIO = VA - VB
顯然 又VB=0

通過測量輔助運放A的輸出電壓VE，便可換算出VIO。

在上述的閉環(huán)回路中，DUT工作狀態(tài)與普通運算放大器無異，這種測試的好處是可以通過外加電源VS1，方便地將DUT的輸出鉗位在規(guī)定值，同時由于VIO多為毫伏級，而將VIO放大至伏特級進行測試，對測試設備的要求不高，但受干擾信號影響較大。

美國Credence公司研制的IC測試設備ASL-1000，配置為DVI_300二塊，ACS、TMU、DOAL、MUX各一塊，而比較器與運算放大器在輸出特性上的差異以及運放測試回路DOAL(Dual Op Amp Loop)的電路特點，決定了比較器在ASL-1000上的測試，不能象測試運放那樣，利用DOAL形成一個閉環(huán)網(wǎng)絡，來實現(xiàn)DUT的輸出嵌位。所以，用兩塊Force和Measure源dvi_9、dvi_11，輔之以doal_8的部分資源，構成了VIO的開環(huán)測試電路，圖2為LM311(單比較器)VIO的測試原理圖。

與閉環(huán)網(wǎng)絡不同，這樣的開環(huán)測試電路無法將DUT的輸出電壓Vout鉗位于任意的規(guī)定值，因此采取了逐次逼近測試法，dvi_9_channel_0和dvi_11_channel_0被用做給DUT提供工作電源，前者同時給上拉電阻R1供電，顯然如果不提供R1，DUT的Vout不可能逼近規(guī)定的1.4V。dvi_11_channel_1對DUT同向端施加電壓，初始值為12mV，由于反向端接地，正常情況下，在DUT輸出端測量Vout的dvi_9_channel_1測值應大于1.4V，然后按一定的步進減小同向端電壓，一旦Vout從大于1.4V躍變到小于或等于1.4V，即Vout無限接近于1.4V時，便可認定此時施加在同向端的電壓為目標測值VIO。極端情況下，Vout的初始測值就不大于1.4V或始終大于1.4V，則可置VIO＝999.9999mV,判定該芯片“損壞”。

以下是在ASL-1000上自行開發(fā)的LM311的VIO測試程序Vio_2.cpp。
#include asl.h
#pragma warning (disable:4244)
#include Vio_2.h
void Vio_2_user_init(test_functionfunc)
{
Vio_2_params *ours;
ours=(Vio_2_params*)func.params;
}
void Vio_2(test_functionfunc)
{
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);
dvi_9->set_current(DVI_CHANNEL_0,0.2);
dvi_11->set_current(DVI_CHANNEL_0,0.2);
dvi_9->set_voltage(DVI_CHANNEL_0,15); //VCC
dvi_11->set_voltage(DVI_CHANNEL_0, -15); //GND
delay(1);
oal_8->close_relay(DUT_OUT_OUT);
dvi_9->set_voltage_range(DVI_CHANNEL_1,POSITIVE_V_OUT,VOLT_20_RANGE, FAST_VOLTAGE_MODE); //set measure range
dvi_9->set_current(DVI_CHANNEL_1,1.0e-6);
dvi_9->set_meas_mode(DVI_CHANNEL_1,DVI_MEASURE_VOLTAGE);
func.dlog->power=POWER_MILLI;
Vadj=0.0;
V=0.0120;
for(i=0; i40; i++)
{
Vadj=Vadj/3-3.0e-4;
dvi_11->set_voltage(DVI_CHANNEL_1,V);
dvi_11->set_current(DVI_CHANNEL_1,1.0e-3);
delay(1);
measured_V=dvi_9->measure();
if (measured_V>1.4000) V=V+Vadj;
else i=40;
}
if ((Vio==0.0120)||(measured_V>1.4000)) Vio=0.9999999;
else Vio=V;
do_dlog(func,0,Vio,ours->fail_bin,);
board_hardware_init();
}

上述電壓比較器VIO的開環(huán)測試，實現(xiàn)了由間接測試向直接測試的轉化，適當減小步進(測試時間延長)可提高測試的分辨率，但卻將ASL-1000配置中所有的Force和Measure資源全部用完，因而在測試雙比較器和四比較器時，將器件所有輸入和輸出端接至mux_20，通過ASL-1000的內部繼電器矩陣切換，完成了各通道的串行測試。