CMOS集成電路瞬態(tài)電流片外電流傳感器電路
2.2 電流積分單元(CIB)
為了避免U4工作在飽和區,不使用正反饋回路。根據虛短路和虛斷路原則,積分單元的電壓增益AV2可由式(4)簡(jiǎn)單計算。


式(5)中R2和C是密勒積分器電路中的電阻和電容值,R是采樣電阻的值。因此Av1,Av2,R2和C的值決定整個(gè)傳感器電路的精度。
由構成積分電路的條件:電路的時(shí)間常數必須要大于或等于10倍于輸入波形的寬度,并且電阻值盡量小些,電容值盡量大些,可以確定R2和C的值,因此本文確定C的值為33 nF。
3實(shí)驗設置和仿真結果
3.1 實(shí)驗設置
為了驗證上述電路的有效性,在并行加法器電路上進(jìn)行故障仿真實(shí)驗。仿真實(shí)驗是在Micro-cap環(huán)境下進(jìn)行的,有阻開(kāi)路采用在被測電路的不同位置注入不同阻值的電阻(10 kΩ,500 kΩ和1 000 kΩ)的方法進(jìn)行模擬。采樣電阻R選用20 Ω的厚膜電阻。
3.2仿真結果
3.2.1 實(shí)驗電路
圖3是一階多米諾并行加法器電路,其實(shí)現的功能是:Co=C·(A+B)+A·B

本文采用兩階多米諾并行加法器級聯(lián)電路進(jìn)行測試,通過(guò)注入有阻開(kāi)路故障對電路進(jìn)行測試,并和無(wú)故障電路進(jìn)行比較。圖4是無(wú)故障電路和注入10 kΩ電阻故障電路的VDD端電壓波形比較;圖5是無(wú)故障電路和注入不同阻值的有阻開(kāi)路故障電路中瞬態(tài)電流積分曲線(xiàn)的比較。

4仿真結果分析和結論
從圖4的仿真波形可以看出,注入有阻開(kāi)路故障電路的VDD端電壓比無(wú)故障電路中VDD端電壓減小,因而說(shuō)明流經(jīng)采樣電阻的瞬態(tài)電流也減小。圖5的積分曲線(xiàn)表明,瞬態(tài)電流經(jīng)放大積分后,電流變化的速度顯著(zhù)降低,從而使測試方法的測量速度得到有效的降低;并且注入有阻開(kāi)路故障電路的瞬態(tài)電流得到有效分離,其分離程度足以區分無(wú)故障電路和故障電路;從積分曲線(xiàn)可知,注入電阻達到500 kΩ或1 000 kΩ的時(shí)候,可以認為注入點(diǎn)是完全開(kāi)路。
仿真結果證明,改進(jìn)后的電路能夠實(shí)現理想的瞬態(tài)電流測試,并且是有效的。如果將積分結果輸出到數字化儀或PC機中進(jìn)行處理,利用常規故障分離方法,即可實(shí)現集成電路開(kāi)路缺陷的檢測。
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