按照惯例我们正式开始之前总要吹一会儿牛,总结一下上篇文章的内容:《ATE行业发展到底怎么样》,这篇文章非议挺多,大致的原因估计是这个标题取得不合适,实际内容不符合读者的预期,有许多技术人觉得文章仅是套话,大话,不实际,不具体。另外,这篇文章在收尾的地方应该要回到:“ATE行业发展到底怎么样”来结束,我的本意是一个行业发展怎么样,需要结合个人的实际情况,从点,线,面,体等多方面来做决策。所以,看起来上一篇文章实在有点大而空!那么,我们还是回到具体技术层面来聊聊吧! 刚接触测试机电源板卡,接触最频繁的两个术语是FVMI和FIMV。 FVMI:Force Voltage Measure Current,施加电压测试电流。 FIMV:Force Current Measure Voltage,施加电流测试电压。 为了保证施加的电压或者电流没有误差,需要考虑线路上的误差。比如下图,需要给DUT施加一个10V的电压,如果直接给一个10V的恒压源施加上去,由于线阻的存在,会导致实际施加到DUT的电压小于10V,比如线阻为0.1Ω,DUT=10Ω,那么DUT实际的电压V=9.9V,差了100mV,这个误差是不能接受的。 ![]() 下面引入Force信号和Sense信号的概念,去消除这个误差Error。 Force:驱动端,走电流; Sense:采集端,不走电流; 如下图所示: ![]() 为了消除0.1V的误差,让DUT端的电压为10V,需要将DUT的电压信号反馈给驱动端,假设开始由于线阻的存在,DUT只有9.9V,通过sense反馈链路将9.9V与10V的设定值进行比较,发现不到10V,于是U1继续调节,直到最后DUT返回的电压也为10V,最后稳定不再调节。实际,Force出来的电压Force=10+iR,如果Dut=10Ω,那么Force=10+0.1*1A=10.1V。 其中,反馈链路上Sense信号,由于接运放的输入端,阻抗非常大,几乎没有电流存在。Force信号是驱动端直接施加的电压,存在电流。当然,上述是一个简易的框图,实际的电路比这个复杂一些,但基本原理是一致的。知道了Force,Sence信号的概念,下面我们再来介绍开尔文测试法。 按照欧姆定律:R=U/I,万用表测试电阻就是采用这个原理,给DUT施加一个电压U,测得电流I,电压比上电流就得到R,但根据上面介绍,由于线阻的存在,实际施加到DUT的电压并非是电压U,而是要偏小一点,于是测得的R也并非真是的DUT电阻,而是包含了线阻的R,为了消除这个误差,需要用到开尔文测试法。如下所示: ![]() High Force 和Low Forece是走大电流的线路,统称为Force线,线路上的电阻不能忽略。 High Sense和Low Sense用于检测电压,统称为Sence线,通常是通过仪表放大器采集电压,属于高阻,基本不走电流,线上的压降就可以忽略不计。 这就是开尔文测量法,也称四线法。如果你有用到过6位半或者8位半的万用表,通常都有四线法测电阻的功能。这种四线法测电阻,保证了欧姆定律采样得到的电压R和电流I是更加精确的,所以,可以更加精确地测得DUT两端的电阻值。 ![]() 开尔文测试法(Kelvin)包括两条force线和两条sense线,其中Force线用来给激励,电流较大,线阻不可忽略;Sense线用来检测,电路为高阻,不走电流,线阻可以忽略。以后提到HF,HS就应该知道,这是指开尔文测试法中的high force线和high sense线。 这里提出一个问题,如果HS和LS接在远离DUT待测电阻两端,如下图所示,测得电阻会偏大还是偏小呢? ![]() 当然,结果会偏大,因为这样就包含了上下两个线阻的阻抗,于是测得的电阻就会偏大。所以,在四线法测电阻时,要尽量保证sense线靠近DUT。 在一些电流采样电路中,PCB走线也要考虑使用开尔文连接法。如下图所示,Sense线需要从电阻的内侧引出,而不是外侧。这样更有利于精准采集电压,从而才能更精确的采样出电流。 ![]() 小结:Kelvin是模拟电路测试常用到的测试方法之一,用Kelvin连接给到芯片的电压更接近期望值! ![]() |