IC驱动能力测试(VOH)

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静态电流的定义和测试方法

今天来聊聊静态电流IDD的一些问题

一、静态电流的定义

我看过很多的关于IDD的定义，其中包括流过Drain to Drain（CMOS D极）的电流；Drain to GND的电流；

Drain的leakage电流等等。我个人认为最符合实际的定义应该是：IDD的测试分动态和静态两种电流，动

态IDD是IC在正常工作时，Drain对GND的漏电流，静态IDD是IC在静态时Drain对GND的漏电流。理论讲

Drain对Source是高阻的状态，在D-S没有正向偏致，G-S反向偏致，导电沟道打开后，D到S才会有电流的

流过，但实际上由于自由电子的存在，自由电子的附着在SiO2和N+，导致D-S有漏电流，此漏电流就是

IDD。在COMS电路中成为IDD，在TTL电路中称ICC。IDD的意义在于挑选出功耗较大的电路，通俗的说

IDD越大，越耗电。

二、IDD测试方法

给Drain端加固定电压，通常通常为5V，此电压成为POWER电压和工作电压，然后测量Drain端的电流。

当初次开发时，如果发现IDD测试很大，建议用万用电表测量没有放IC时，测试座D到S的电阻，如果电

阻比较小，说明你焊接可能导致有些虚短，要查下电路；其次在D端加上5V，看是否电压有被拉下的情

况。还有通常VDD pin 会放置bypass电容，电容的作用是滤波，滤掉高频的成分，但是电容有时也会影响

IDD的测试，比如电容被击穿，电容过大但DELAY时间给的不够，导致电压在没有上升到5V的时候进行

测量。还有IC与测试座接触不好的时候，也会导致IDD较大。

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电容特性研究（一）电容寄生电感

　　在电容的各种属性中，通常认为电容值是最重要的。然而，在PCB PDS设计领域，寄生电感属性（ESL，即等效串联电感）与电容值同样重要，甚或更为重要。

　　影响寄生电感的一个重要因素是封装的尺寸。一般而言，极为简单、体积小巧的电容的寄生电感低于体积较大的电容。就像较短的电线产生的电感低于较长的电线，较短的电容产生的电感也低于较长的电容。同样地，就像较粗或较宽的电线产生的电感低于较细的电线，较粗的电容产生的电感也低于较细的电容。

　　由于这些原因，在选择去耦电容时，应当选择特定额定值中体积最小的封装。类似地，对于特定封装尺寸（尤其是固定的电感值），应当选择采用该封装的电容中电容值最高的。
表面安装式芯片电容是目前市场中体积最小的电容，因此，是分立式旁路电容的理想选择。对于低于2.2 μF的极小的电容值，如0.001 μF，通常使用X7R或X5R型电容。这些电容具备很低的寄生电感和可接受的温度特性。对于较高的电容值，如1000 μF，则使用钽电容。这种电容具备较低的寄生电感和相对较高的等效串联电阻（ESR），使其具备较低的品质因素，从而能够提供范围广泛的有效频率。钽电容不仅具备相当高的电容值，而且封装尺寸也不大，从而降低了板上空间占用。如果没有钽电容可用，可以使用低电感电解电容。具备类似特性的其他新技术也可使用。

　　真正的电容具备多种特性，包括电容值、电感以及电阻。下图显示了一个真正的电容的寄生模式。应当将一个真正的电容视作一个RLC电路。

　　显示了一个真正的电容的阻抗特性。在这张图中的重合的两条曲线对应于电容的电容值和寄生电感（ESL）。这两条曲线共同构成了因电容的寄生效应而产生的该RLC电路的总阻抗特性。
下图：寄生效应对总阻抗特性的贡献

  
　　随着电容值的增加，电容曲线将逐渐下降，并向左移动。随着寄生电感的降低，电感曲线也将逐渐下降，并向右移动。由于采用特定封装的各种电容的寄生电感基本上是固定的，该电感曲线也保持固定。如果选择了采用该封装的不同电容值的电容，其电容曲线将相对于该固定的电感曲线向上或向下移动。降低采用特定封装的电容的总阻抗的唯一方法就是降低其电容值。使寄生电感曲线向下移动（从而降低总阻抗特性）的唯一方法，就是并联多个电容。最低点及发生LC谐振的地方，此时的频率为谐振频率

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(转载和整理)PCB布线的地线干扰与抑制

1．地线的定义

　　什么是地线？大家在教科书上学的地线定义是：地线是作为电路电位基准点的等电位体。这个定义是不符合实际情况的。实际地线上的电位并不是恒定的。如果用仪表测量一下地线上各点之间的电位，会发现地线上各点的电位可能相差很大。正是这些电位差才造成了电路工作的异常。电路是一个等电位体的定义仅是人们对地线电位的期望。HENRY 给地线了一个更加符合实际的定义，他将地线定义为：信号流回源的低阻抗路径。这个定义中突出了地线中电流的流动。按照这个定义，很容易理解地线中电位差的产生原因。因为地线的阻抗总不会是零，当一个电流通过有限阻抗时，就会产生电压降。因此，我们应该将地线上的电位想象成象大海中的波浪一样，此起彼伏。

2．地线的阻抗

　　谈到地线的阻抗引起的地线上各点之间的电位差能够造成电路的误动作，许多人觉得不可思议：我们用欧姆表测量地线的电阻时，地线的电阻往往在毫欧姆级，电流流过这么小的电阻时怎么会产生这么大的电压降，导致电路工作的异常。要搞清这个问题，首先要区分开导线的电阻与阻抗两个不同的概念。电阻指的是在直流状态下导线对电流呈现的阻抗，而阻抗指的是交流状态下导线对电流的阻抗，这个阻抗主要是由导线的电感引起的。任何导线都有电感，当频率较高时，导线的阻抗远大于直流电阻，表1 给出的数据说明了这个问题。在实际电路中，造成电磁干扰的信号往往是脉冲信号，脉冲信号包含丰富的高频成分，因此会在地线上产生较大的电压。对于数字电路而言，电路的工作频率是很高的，因此地线阻抗对数字电路的影响是十分可观的。

表1 导线的阻抗（Ω）：
频率
Hz D = 0.65
10cm 1m D = 0.27
10cm 1m D = 0.065
10cm 1m D = 0.04
10cm 1m 10 51.4m 517m 327m 3.28m 5.29m 52.9m 13.3m 133m 1k 429m 7.14m 632m 8.91m 5.34m 53.9m 14m 144m 100k 42.6m 712m 54m 828m 71.6m 1.0 90.3m 1.07 1M 426m 7.12 540m 8.28 714m 10 783m 10.6 5M 2.13 35.5 2.7 41.3 3.57 50 3.86 53 10M 4.26 71.2 5.4 82.8 7.14 100 7.7 106 50M 21.3 356 27 414 35.7 500 38.5 530 100M 42.6 54 71.4 77 150M 63.9 81 107 115

　　如果将10Hz时的阻抗近似认为是直流电阻，可以看出当频率达到10MHz 时，对于1米长导线，它的阻抗是直流电阻的1000 倍至10万倍。因此对于射频电流，当电流流过地线时，电压降是很大的。从表上还可以看出，增加导线的直径对于减小直流电阻是十分有效的，但对于减小交流阻抗的作用很有限。但在电磁兼容中，人们最关心的交流阻抗。为了减小交流阻抗，一个有效的办法是多根导线并联。当两根导线并联时，其总电感L为：
L = ( L1 + M ) / 2
式中，L1 是单根导线的电感，M是两根导线之间的互感。从式中可以看出，当两根导线相距较远时，它们之间的互感很小，总电感相当于单根导线电感的一半。因此我们可以通过多条接地线来减小接地阻抗。但要注意的是，多根导线之间的距离不能过近。

3．地线干扰机理

3.1地环路干扰

　　图1是两个接地的电路。由于地线阻抗的存在，当电流流过地线时，就会在地线上产生电压。当电流较大时，这个电压可以很大。例如附近有大功率用电器启动时，会在地线在中流过很强的电流。这个电流会在两个设备的连接电缆上产生电流。由于电路的不平衡性，每根导线上的电流不同，因此会产生差模电压，对电路造成影响。由于这种干扰是由电缆与地线构成的环路电流产生的，因此成为地环路干扰。地环路中的电流还可以由外界电磁场感应出来。

3.2公共阻抗干扰

　　当两个电路共用一段地线时，由于地线的阻抗，一个电路的地电位会受另一个电路工作电流的调制。这样一个电路中的信号会耦合进另一个电路，这种耦合称为公共阻抗耦合。
在数字电路中，由于信号的频率较高，地线往往呈现较大的阻抗。这时，如果存在不同的电路共用一段地线，就可能出现公共阻抗耦合的问题。图3 的例子说明了一种干扰现象。图3 是一个有四个门电路组成的简单电路。假设门1的输出电平由高变为低，这时电路中的寄生电容（有时门2 的输入端有滤波电容）会通过门1向地线放电，由于地线的阻抗，放电电流会在地线上产生尖峰电压，如果这时门3 的输出是低电平，则这个尖峰电压就会传到门3的输出端，门4的输入端，如果这个尖峰电压的幅度超过门4 的噪声门限，就会造成门4的误动作。

4．地线干扰对策

　　4.1地环路对策从地环路干扰的机理可知，只要减小地环路中的电流就能减小地环路干扰。如果能彻底消除地环路中的电流，则可以彻底解决地环路干扰的问题。因此我们提出以下几种解决地环路干扰的方案。
　　　　A. 将一端的设备浮地如果将一端电路浮地，就切断了地环路，因此可以消除地环路电流。但有两个问题需要注意，一个是出于安全的考虑，往往不允许电路浮地。这时可以考虑将设备通过一个电感接地。这样对于50Hz的交流电流设备接地阻抗很小，而对于频率较高的干扰信号，设备接地阻抗较大，减小了地环路电流。但这样做只能减小高频干扰的地环路干扰。另一个问题是，尽管设备浮地，但设备与地之间还是有寄生电容，这个电容在频率较高时会提供较低的阻抗，因此并不能有效地减小高频地环路电流。

　　　　B. 使用变压器实现设备之间的连接利用磁路将两个设备连接起来，可以切断地环路电流。但要注意，变压器初次级之间的寄生电容仍然能够为频率较高的地环路电流提供通路，因此变压器隔离的方法对高频地环路电流的抑制效果较差。提高变压器高频隔离效果的一个办法是在变压器的初次级之间设置屏蔽层。但一定要注意隔离变压器屏蔽层的接地端必须在接受电路一端。否则，不仅不能改善高频隔离效果，还可能使高频耦合更加严重。因此，变压器要安装在信号接收设备的一侧。经过良好屏蔽的变压器可以在1MHz以下的频率提供有效的隔离。
　　　　

　　　　C. 使用光隔离器另一个切断地环路的方法是用光实现信号的传输。这可以说是解决地环路干扰问题的最理想方法。用光连接有两种方法，一种是光耦器件，另一种是用光纤连接。光耦的寄生电容一般为2pf，能够在很高的频率提供良好的隔离。光纤几乎没有寄生电容，但安装、维护、成本等方面都不如光耦器件。
　　　　

　　　　D. 使用共模扼流圈在连接电缆上使用共模扼流圈相当于增加了地环路的阻抗，这样在一定的地线电压作用下，地环路电流会减小。但要注意控制共模扼流圈的寄生电容，否则对高频干扰的隔离效果很差。共模扼流圈的匝数越多，则寄生电容越大，高频隔离的效果越差。


4.2消除公共阻抗耦合

　　消除公共阻抗耦合的途径有两个，一个是减小公共地线部分的阻抗，这样公共地线上的电压也随之减小，从而控制公共阻抗耦合。另一个方法是通过适当的接地方式避免容易相互干扰的电路共用地线，一般要避免强电电路和弱电电路共用地线，数字电路和模拟电路共用地线。如前所述，减小地线阻抗的核心问题是减小地线的电感。这包括使用扁平导体做地线，用多条相距较远的并联导体作接地线。对于印刷线路板，在双层板上布地线网格能够有效地减小地线阻抗，在多层板中专门用一层做地线虽然具有很小的阻抗，但这会增加线路板的成本。通过适当接地方式避免公共阻抗的接地方法是并联单点接地，如图4 所示。并联接地的缺点是接地的导线过多。因此在实际中，没有必要所有电路都并联单点接地，对于相互干扰较少的电路，可以采用串联单点接地。例如，可以将电路按照强信号，弱信号，模拟信号，数字信号等分类，然后在同类电路内部用串联单点接地，不同类型的电路采用并联单点接地。

5．小结

　　地线造成电磁干扰的主要原因是地线存在阻抗，当电流流过地线时，会在地线上产生电压，这就是地线噪声。在这个电压的驱动下，会产生地线环路电流，形成地环路干扰。当两个电路共用一段地线时，会形成公共阻抗耦合。解决地环路干扰的方法有切断地环路，增加地环路的阻抗，使用平衡电路等。解决公共阻抗耦合的方法是减小公共地线部分的阻抗，或采用并联单点接地，彻底消除公共阻抗.

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直流-直流变换器(regulator and pwm)原理和测试方法的整理和见解（一）

一、简介

直流-直流变换器也称为斩波器，通过对电力电子器件的通断控制，将直流电压断续地加到负载上，通过改变占空比改变输出电压平均值。
直流-直流变换器主要有如下几种基本型式：
􀂄1.降压直流-直流变换器(Buck Converter)
􀂄2.升压直流-直流变换器(Boost Converter)
􀂄3.降压-升压复合型直流-直流变换器(Buck-Boost Converter)
􀂄4.丘克直流-直流变换器
􀂄5. 全桥式直流-直流变换器(Full Bridge Converter)

二、直流-直流变换器（DC-DC converter）功能模块介绍

直流-直流变换器（DC-DC converter）内部一般具有PWM（脉宽调制）模块，E/A（差错放大器模块），比较器模块等几大功能模块。如下图UC3842所示：

其工作原理为：输出经过FB（反馈电路）接到FB pin，反馈电压VFB与设定好的比较电压Vcomp比较后，产生差错电压信号，差错电压信号输入到PWM模块，PWM根据差错电压的大小调节占空比，从而达到控制输出电压的目的，振荡器的作用是产生PWM工作频率的三角波，三角波经过斩波电压斩波后，产生方波，其方波就是控制MOSFET的导通时间从而控制输出电压的。

三、直流变换器的控制

开关管导通时，输出电压等于输入电压Ud；开关管断开时，输出电压等于0。输出电压波形如上图所示，输出电压的平均值Uo为(4-1)式中Ts—开关周期D—开关占空比，􀂄改变负载端输出电压有3种调制方法：

1．开关周期Ts保持不变，改变开关管导通时间ton。也称为脉宽调制(PWM)。􀂄

2．开关管导通时间ton保持不变，改变开关周期Ts。􀂄

3. 改变开关管导通时间ton，同时也改变开关周期Ts。

方式1的PWM是最常见的调制方式，这主要是因为后2种方式改变了开关频率，而输出级滤波器是根据开关频率设计的，显然，方式1有较好的滤波效果。
􀂄图4-2(a)是脉宽调制方式的控制原理图。给定电压与实际输出电压经误差放大器得到误差控制信号uco，该信号与锯齿波信号比较得到开关控制信号，控制开关管的导通和关断，得到期望的输出电压。图4-2(b)给出了脉宽调制的波形。锯齿波的频率决定了变换器的开关频率。一般选择开关频率在几千赫兹到几百千赫之间。

按照控制电压和锯齿波幅值的关系，开关占空比D可以表示成：(4-2)􀂄直流-直流变换器有两种不同的工作模式：

1. 电感电流连续模式

2.电感电流断续模式􀂄在不同的情况下，变换器可能工作在不同的模式。因此，设计变换器和它的控制器参数时，应该考虑这两种不同的工作模式的特性。

大家要觉得好的话，我会继续整理和总结的，请大家支持我啊，好的话给投个票，或者提出些问题，我们一起讨论下哈，这好冷清啊

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如何成长为一个测试工程师

1．首先要了解测试原理,否则你可能在开发测试时或者在解决测试异常时,根本没有方向.所以必须要了解很多的基础测试原理,例如开短路原理,运算放大器测试原理,静态电流测试原理,驱动能力测试原理,直流参数测试原理，还有交流参数测试原理等等,只有了解了这些,当你在进行学习测试时,才知道为什么要这样做，这样做的原理是什么,才知道在异常时,我该如何从测试结果找到异常的原因.其实不论是什么测试机,其测试的原理都是一样的,如果想不迷茫,那就尽快开始多学习些测试的原理吧.

2．了解测试机，包括开发测试平台（platform）,函数，各个instrument的规格，性能，熟悉测试机的强势和劣势，在编程时，要尽可能避免劣势.每台测试机都有自己的技巧,例如,在什么地方加延时,电压电流的加载方法等等,都是需要测试工程师去总结的,这样可以提高开发测试的能力,以及稳定度.经常见很多人说这测试机不稳定,不好用，其实大多数的情况属于开发者并没有注意测试机的细节造成的.要小想成为一个合格的测试工程师,是千万不可以懒惰的,出现问题时,要根据测试原理和测试机的情况,反复去找到原因,因为只有在这个过程中,你才可以真正的得到成长.不同的测试机价钱是不同的,所以稳定度也有所区别,因为昂贵的测试机选用的芯片很贵所以成本很高,但作为一个测试工程师,你的价值就体现在无论什么情况下都可以找到解决的办法.有问题的话,应该去找供应商的工程师,听听他们的意见,然后自己多去尝试,我相信你一定可以成长很快的.

3．熟悉所测器件.当你开发测试测试或者要解决测试异常时,如果你不了解所测器件的功能和特点,可能你将走很多的弯路.每个IC都具有自己的逻辑结构和功能模块,所以在control pin施加电压/电流,输出就会跟随其输入的变化而变化,因此如果你了解这些的逻辑,当测试异常时,你将很快找到问题的关键点.

4．熟悉基础元器件，电容电阻电感，二极管，三极管，Mosfet.大家应该都知道测试其实是模拟IC工作的情况而设计的电路,因此构成测试的外围器件也十分的重要，不同种类的电容,电阻都可能直接或间接影响到测试的结果，EMI/EMC/EMR现象在当今的高速IC测试中影响很大,所以在对不同的IC,选取不同的器件也是非常的重要的

5．Trouble shotting总结,因为PCB布局，元器件规格的选用，还有很多人为因素引起输出或输入异常，所以在解决问题时，发现总结，非常的重要.例如，寄生电感,电容,电阻效应,过冲,地弹效应,如何避免,如何消除,都需要测试工程师的反复尝试和研究,因此做一个好的测试工程师很不容易的.

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ＯＰＥＮ／ＳＨＯＲＴ测试原理

　　对于ＩＣ测试来说，Open/Short测试都是必须的，而且在所有测试Item来说，都是最先的，所以要开始学习测试原理，就要从Ｏpen/Short 开始学起。

１O/S的意义

　　O/S测试是验证是否有其他的pin与所测的pin有短路现象，或者所测pin是否开路。O/S测试可以节省测试时间，因为如果一颗IC如果已经O/S，就没有意义在进行下面的功能或参数测试了

２测试的方法

　　大家都应该知道，其实O/S的测试原理是每一个pin为了保护IC，对GND和VDD都有一个保护二极管，所以测试出来的电压值就是保护二极管的管压降

　　测试的原理：1测试对VDD二极管压降，就是给所测pin加100uA电流，其他的pin全部给零电位，或者直接接到GND　pin，二极管导通后，测试该pin的电压，通常典型值0.65V, 范围是0.2-1.5V

                                2测试对GND二极管压降，就是给所测pin加-100uA电流，其他的pin全部给零电位，或者直接接到GND　pin，二极管导通后，测试该pin的电压，通常典型值-0.65V, 范围是-0.2V-(-1.5V)

３测试出现的问题

　　如果测到的值小于0.2或大于-0.2,则为short,如果测到的值小于-1.5或大于1.5则为open,当然有的时候测到的值非常的临界，则有可能是电压电流源连接到所测试的pin接触电阻比较大，电流留过去的时候造成电压较大，所以接触问题，是测试O/S最大的问题

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