AD5520：半导体自动测试设备的理想PPMU

在半导体自动测试设备领域，精准的参数测量至关重要。AD5520作为一款单通道每引脚参数测量单元（PPMU），凭借其丰富的功能和出色的性能，成为了工程师们的得力助手。今天，我们就来深入了解一下这款器件。

文件下载：EVAL-AD5520EBZ.pdf

特性亮点

强大的力/测量功能

AD5520具备多种力/测量模式，如FIMV、FVMI、FVMV、FIMI、FNMV，能满足不同的测试需求。其力/测量电压范围可达±11 V，为测试提供了广泛的电压覆盖。同时，它有4个用户可编程的力/测量电流范围（±4 μA、±40 μA、±400 μA、±4 mA，需外部电阻）以及2个用户可编程的扩展电流范围，在不使用外部驱动器时最高可达6 mA，使用外部驱动器则能实现更高电流。

完善的保护与控制电路

芯片上集成了钳位电路和窗口比较器，能有效保护被测设备（DUT），避免过压或过流情况。还有一个保护放大器，可驱动力/感测对的屏蔽层，确保测量的准确性。

封装形式

采用64引脚的LQFP封装，便于在电路板上进行布局和焊接。

应用场景广泛

自动测试设备

可作为每引脚PMU、共享引脚PMU以及设备电源仪表使用，提高测试效率和准确性。

源测量与参数测量

在源测量、参数测量和精密测量等方面表现出色，为半导体测试提供可靠的数据支持。

技术规格剖析

电气参数

在特定的电源条件下（(AV{CC}=+15 ~V pm 5 %) ，(AV{EE}=-15 ~V pm 5 %) ，(DV_{DD}=5 ~V pm 10 %) 等），AD5520展现出了优秀的性能。例如，在电压力模式下，力控制输出电压范围为±11 V，不同FOH输出阻抗也有明确的规格；在电流测量/力模式下，不同模式对应着不同的电流范围。

时序特性

规定了各种信号的时序要求，如CS下降沿到STB下降沿的建立时间、STB脉冲宽度等，确保设备的稳定运行。

绝对最大额定值

明确了设备的各项极限参数，如电源电压范围、温度范围等，提醒工程师在使用过程中避免超出这些极限，以免造成设备损坏。

引脚配置与功能

AD5520的引脚功能丰富，涵盖了比较器阈值输入、逻辑输入输出、电源引脚、感测输入输出等。通过不同的引脚组合，可以实现多种功能，如选择电流范围、控制比较器功能、进入待机模式等。例如，FSEL引脚可决定是进行电压力还是电流力操作；MSEL引脚可将MEASOUT连接到电流感测放大器或电压感测放大器的输出。

工作原理与操作模式

工作原理

AD5520通过可编程模式实现对引脚电压和电流的控制与测量。它能确保在测试仪引脚处的测量准确性，同时保护放大器可驱动屏蔽层，减少干扰。

操作模式

• 待机模式：通过待机逻辑输入可将设备置于待机模式，此时力放大器与力输入断开，力输出引脚的开关打开，电流测量放大器与感测电阻断开，但电压测量放大器仍连接在DUT上，可继续进行DUT电压测量。
• 力电压或力电流模式：FSEL引脚决定是进行电压力还是电流力操作。
• 测量参数模式：MEASOUT是一个多路复用输出，通过MSEL引脚可将其连接到电流感测放大器或电压感测放大器的输出，方便进行不同参数的测量。
• 电流范围选择：通过AM0、AM1和AM2引脚可选择不同的电流范围，包括内部放大器的4个范围和2个外部缓冲模式范围。

电路操作与注意事项

电路操作

• 力电压模式：将模拟输入FIN的电压直接映射到DUT上的强制电压，通过控制回路和感测电阻测量DUT的电流。
• 力电流模式：FIN的电压通过特定关系转换为电流，通过电流感测放大器和电压测量放大器进行测量。
• 测量电压模式：通过窗口比较器确保DUT电压不超过CPH和CPL水平，并自动检测是否超过钳位电压。

注意事项

• 短路保护：AD5520设计能承受放大器输出的直接短路，保障设备安全。
• 建立时间考虑：在自动测试设备中，快速测量至关重要。AD5520的输出建立时间受DUT电容、测量精度和设备设计等因素影响。选择合适的补偿电容可优化测量性能和速度，但要注意避免过冲和振铃。
• PCB布局与电源去耦：为确保设备性能，PCB布局应将模拟和数字部分分开，采用单点接地。电源应进行充分的旁路，使用合适的电容来处理瞬态电流和滤波。同时，要避免数字和模拟信号交叉，采用微带技术可减少干扰。

典型应用电路与评估板

典型连接电路

AD5520在典型应用中需要外部补偿电容和感测电阻，若需要高电流范围，还需使用外部放大器和继电器。同时，需要多个离散电压电平，并通过ADC将测量值转换为数字信号进行分析。

典型应用电路

可作为每引脚参数单元或DUT电源，在ATE系统中提高测试速度。还可用于仪器仪表应用，如源测量单元，提供更集成的解决方案。

评估板

AD5520提供了功能齐全的评估套件，包括评估板和PC控制软件。使用评估板时，需注意提供足够的电源电压、钳位和比较器电压，以及连接DUT。同时，要注意AGND和DGND的连接，避免接地环路问题。

总之，AD5520是一款功能强大、性能可靠的PPMU，适用于多种半导体测试应用。工程师们在使用时，需充分了解其特性和注意事项，以发挥其最大优势。大家在实际应用中有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。