Tester wbudowany BIST dla analogowych układów w pełni różnicowych

1. Tester wbudowany BIST dla analogowych układów w pełni różnicowych październik 2009

2. Dwie klasy układów elektronicznych Układy z wyjściem jednoliniowym _ V i - V o V + i+ Układy w pełni różnicowe

3. Definicje napięć

4. Układy w pełni różnicowe Napięcie ujemne Napięcie zerowe Napięcie dodatnie

5. Zalety układów w pełni różnicowych Łatwość reprezentacji sygnałów bipolarnych w układach z pojedynczym zasilaniem V+ V- 2.5 V V+ - V- 0 V

6. Zalety układów w pełni różnicowych Dynamika sygnału wyjściowego zwiększona o 6 dB w porównaniu z wyjściem jednoliniowym

7. Zalety układów w pełni różnicowych Zwiększona odporność na zakłócenia Zakłócenia na wejściu Zakłóceniana wyjściu Zakłócenia naliniach zasilania

8. Zalety układów w pełni różnicowych • Duży współczynnik tłumienia zmian zasilania (PSRR) • Redukcja parzystych harmonicznych

9. gdzie:

10. W pełni różnicowy wzmacniacz operacyjny z wewnętrznym sprzężeniem zwrotnym dla sygnału wspólnego

11. W pełni różnicowe wzmacniacze operacyjne z wewnętrznym sprzężeniem zwrotnym dla sygnału wspólnego THS 4131 (2001 r.) Texas Instruments THS 4509 (2005 r.) Texas Instruments AD 8132 (2004 r.) Analog Devices

12. W pełni różnicowy wzmacniacz operacyjny firmy Texas Instruments

13. Redundancja strukturalna układów w pełni różnicowych ułatwia ich testowanie i diagnostykę

14. Testowanie układów w pełni różnicowych Pobudzenie sygnałem różnicowym Pobudzenie sygnałem wspólnym Wariant 1 Wariant 2 Można wykazać, że wariant 1 i wariant 2 są równoważne z punktu widzenia testowania zorientowanego na uszkodzenia.

15. Funkcje układowe Pobudzenie sygnałem różnicowym Pobudzenie sygnałem wspólnym Wariant 1 Wariant 2

16. _ + W1 _ + ViC ViC ~ ~ Vo3+ Vo3- _ _ + + W3 W2 _ _ + + Testowanie napięciem wspólnym podanym na wejście sekcji Vo1+ Vo1- Bezpośrednie pobudzenie pierwszej sekcji _ + W1 _ + Pobudzenie sekcji wbudowanej za pośrednictwem sekcji poprzedzającej

17. ViC ViC ~ ~ Vo1+ Vo1- Vo3+ Vo3- _ + _ _ _ + + + W1 W3 W2 _ W1 + _ _ _ + + + Pobudzenie napięciem wspólnym wymuszonym na wyjściu sekcji Testowanie pierwszej sekcji Testowanie sekcji wbudowanej

18. C11 0.1F C21 0.1F C31 0.1F R12 4.48 k R22 1130  C12 R32 6.35 k 334  C22 In _ 15 k C32 794  _ _ R11 + Out 0.1F R21 + 0.1F R31 + 0.1F Testowany układ – filtr pasmowoprzepustowy 6. rzędu Sekcja 2 Q2 = 2.18 02 = 6.84103 rad/s k2 = 9.5135 Sekcja 3 Q3 = 2.18 03 = 2.88103 rad/s k3 = 9.5135 Sekcja 1 Q1 = 0.995 01 = 4.44103 rad/s k1 = 1.983

19. Transmitancja sekcji filtru gdzie:

20. Projektowanie dla testowania – w pełni różnicowa implementacja filtru C1 C3 C5 R2 R6 C2 R4 C6 W2 R1 R3 C4 W3 W1 R5 Vi- Vo+ - + - + - + Vo- Vi+ + - + - + - R5’ R1’ R3’ C2’ C4’ C6’ R2’ R4’ R6’ C1’ VoCM1 VoCM2 VoCM3 C3’ C5’

21. Transformacja układu o strukturze niesymetrycznej do postaci w pełni różnicowej Filtr typu biquad o strukturze niesymetrycznej

22. W pełni różnicowa implementacja filtru typu biquad

23. Architektura wbudowanego układu samotestującego (BIST) Wynik Analizator odpowiedzi Generator testu Multiplekser Wejście filtru Wyjście Sekcja 1 Sekcja 2 Sekcja 3 filtru

24. Test 3 Test 1 Test 2 C51 C11 C31 R12 R32 R52 C52 C12 C32 ~ VOCM R11 R31 R51 _ _ _ _ _ _ + + + + + + _ _ _ C21 C41 C61 R21 R41 R61 R22 R42 R62 C62 C42 C22 MUX R2 D1 R1 _ + _ + Test result D2 R3 _ _ + Vth R5 +V R4

25. Wyniki symulacji i pomiarówTestowanie sygnałem wspólnym

26. Przykładowe wyniki pomiarów napięcia różnicowego w filtrze z uszkodzeniami katastroficznymi sekcji 1

27. Podsumowanie 1. Transformacja układów do postaci w pełni różnicowej ułatwia ich testowanie idiagnostykę. Dodatkowo uzyskujemy polepszenieparametrów funkcjonalnych. 2. Wykorzystanie wzmacniaczy ze sprzężeniem zwrotnym dla sygnału wspólnego daje możliwość realizacji oszczędnego pod względem układowym i nieinwazyjnego BISTu. 3. Wyeliminowanie potrzeby stosowania drogichzewnętrznychtesterów i precyzyjnych pomiarówrekompensuje koszty realizacji BISTu.