[实用新型]一种基于开尔文连接的PMU测量单元

说明书

本实用新型涉及芯片制造用测试设备技术领域，具体涉及一种基于开尔文连接的PMU测量单元，V_DAC的负极接地、正极连接至运算放大器的同向输入引脚，运算放大器的输出引脚与功率放大器的输信号输入端连接，功率放大器的‑引脚接地；功率放大器的+引脚、Rm和LOAD依次串联；第一差分放大器的第一+引脚、第一差分放大器的第一‑引脚与Rm并联；ADC连接至第一单刀双掷开关的动端，第一单刀双掷开关的第一个不动端连接至运算放大器的反向输入引脚，第一单刀双掷开关的第一个不动端连接至第二差分放大器的第一+引脚，第二差分放大器的第一‑引脚接地。本实用新型的有益效果为：可根据实际需要，在模式FVMI和FIMV之间做出选择，切换快速、简便。

技术领域

本实用新型涉及芯片制造用测试设备技术领域，具体涉及一种基于开尔文连接的PMU测量单元。

背景技术

开尔文连接的基本结构，也就是集成电路自动测试设备ATE的V/I源的基本结构。如图1所示，V/I源可以作为电压源或电流源，作为电压源可以测量电流，为FVMI模式，即Force Voltage Measure Current；作为电流源可以测量电压，为FIMV模式，即ForceCurrent Measure Voltage。PMU（Precision Measurement Unit，精密测量单元）用于精确的DC参数测量，它能驱动电流进入器件而去量测电压或者为器件加上电压而去量测产生的电流，即FIMV和FVMI。在ATE中，PMU测量单元是必不可少的。 目前市面上实现PMU测量功能的大多为集成芯片，不仅价格昂贵，且单颗芯片的PMU通道较少；要实现多通道的测量时就需要多个芯片进行配合使用，既增加了电路的复杂度又增加的硬件成本。

因此，需要一种基于开尔文连接的PMU测量单元，以解决上述问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，即为了降低成本，且简化设计复杂度，该方案是由模数转换器、数模转换器、运算放大器、功率放大器、差分放大器以及模拟开关等分立元件搭建而成；在成本上与集成PMU芯片比较就非常低，且复制该电路即可实现多个通道的测量，本实用新型提供了一种基于开尔文连接的PMU测量单元，其中：

V_DAC的负极接地、正极连接至运算放大器的同向输入引脚，运算放大器的输出引脚与功率放大器的输信号输入端连接，功率放大器的-引脚接地；

功率放大器的+引脚、Rm和LOAD依次串联；

第一差分放大器的第一+引脚、第一差分放大器的第一-引脚与Rm并联；

ADC连接至第一单刀双掷开关的动端，第一单刀双掷开关的第一个不动端连接至运算放大器的反向输入引脚，第一单刀双掷开关的第一个不动端连接至第二差分放大器的第一+引脚，第二差分放大器的第一-引脚接地；

第一单刀双掷开关的第一个不动端和第二差分放大器的第一+引脚的公共节点上连接第二单刀双掷开关的动端，第二单刀双掷开关的第一个不动端连接至运算放大器的反向输入引脚；

第一单刀双掷开关的第二个不动端依次连接第二个单刀双掷开关的第二个不动端、第一差分放大器的第二+引脚，第一差分放大器的第二-引脚接地；

第二差分放大器的第二+引脚、第二差分放大器的第二-引脚与LOAD并联。

本实用新型的有益效果为：

模型有两种模式FVMI和FIMV选择，默认为FVMI模式；设置输入电压V_DAC，通过运算放大器和功率放大器以及差分放大器保证输出电压与设置的输入电压V_DAC相等；因为串联电路，电流处处相等，将电流采样电阻Rm串联在与测量目标LOAD相同的回路上。在FVMI模式下，通过ADC可以测量电阻两端的电压，根据欧姆定律I=V_DAC/Rm即可计算出采样电阻Rm的电流，即为目标LOAD的电流；在FIMV模式下，需要的电流源I可以由欧姆定律V_DAC = I×Rm计算出，设置输入电压V_DAC就能得到需要的电流I，此时通过ADC可直接测量目标LOAD两端的电压。