第12节 IOS test
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更新于2008-05-14 14:32:46

输出短路电流(output short circuit current)

输出短路电流(IOS),顾名思义,就是输出端口处于短路状态时的电流。下面是一款器件的规格书中关于IOS的部分:

测试目的

IOS测试测量的是,器件的输出管脚输出逻辑1而又有0V电平施加在上面的时候,输出管脚的阻抗。此项测试确保当器件工作在恶劣负载条件下其输出阻抗依然能满足设计要求,并且在输出短路条件下其电流能够控制在预先定义的范围内。这个电流表征器件管脚给一个容性负载充电时可提供的最大电流,并且此电流值可用于计算输出信号的上升时间。


测试方法

测试IOS,以VDDmax作为器件的VDD电压。首先对芯片进行预处理,使其待测的管脚均输出逻辑1。然后由DC测试单元(如PMU)施加0V电压到其中的某根单独的输出管脚,接着测量电流并将测量值与器件的规格书相比较,这一过程不断重复直到所有待测管脚测试完毕。器件规格书通常会标识管脚允许短路的最大时间以防止器件过热损毁,具体内容,注意规格书中相关环节中“*”、“Notes、“Maximum Ratings等字样所给出的信息。

图4-23. IOS测试

避免热切换

IOS测试要求细致的程序规划以避免惹切换。前面说过,器件输出被预处理为逻辑1,器件输出的电压将在VOH和VDD之间。一旦PMU驱动0V电压然后再短接到器件输出上,因为存在电压差,高电流将随之产生,热切换的问题也就随之而来。

正确的操作方法是,先设定PMU为电压测量模式,保持0电流,然后连接到待测的输出管脚,测量器件的VOH电压并记录。接着断开连接,设定PMU驱动输出刚才测量到的VOH电压。这样PMU与DUT输出端的电压就一样了,就可以安全地连接到一起,从而避免了热切换。连接到一起后,PMU再驱动0V电压,测量电流并比较测量值。测量完毕后再恢复VOH电压并断开连接,接着将PMU连接到下一待测管脚,再驱动0V电压……

大家还记得为什么要避免热切换吗?

阻抗计算

IOS测试实际上测量的是输出端处于短路状态下的相关阻抗。通过对输出管脚施加0V电压并测量电流,输出端的电阻通过欧姆定律可以计算得出。器件的规格书定义了可接受的电流范围,我们可以计算相应的阻抗条件,如下图。我们可以看到,输出能提供并能保证测试通过的最小阻抗值是61.7 ohm,低于此阻抗,电流超过上限,测试判为失效;最大阻抗值是175 ohm,高于此阻抗,电流低于下限,测试也判为失效。

 

图4-24.阻抗计算

故障寻找

打开datalogger观察测量结果,拿一颗标准样片(良品)测试后,其测试结果不外乎以下三种情况:
1. 电流在正常范围,测试通过;
2. 电流高于上限,测试不通过;
3. 电流低于下限,测试不通过。
通常IOS测试在测试流程中放在功能测试和VOL/VOH测试之后,所有的向量序列,包括DC测试中用到的预处理向量,需要在Gross Function中验证,以保证设置器件到DC测试相应的状态时向量运行正确。
确定器件功能完好后,VOL/VOH测试用于验证器件输出在正常电流负载(IOL/IOH)下正确工作。只有以上测试进行并且通过,IOS测试fail才能肯定不是因为器件损坏(不满足设计要求)或者没有正确地被预处理。

Datalog of: IOS
Serial/Static test using the PMU
Pin Force/rng Meas/rng Min Max Result
PIN1 0.000V/2V -52.4ma/100ma -85.0mA -30.0mA PASS
PIN2 0.000V/2V -28.5ma/100ma -85.0mA -30.0mA FAIL
PIN3 0.000V/2V -61.6ma/100ma -85.0mA -30.0mA PASS
PIN4 0.000V/2V -92.3ma/100ma -85.0mA -30.0mA FAIL
PIN5 0.000V/2V -0.00ma/100ma -85.0mA -30.0mA FAIL

当一个失效产生,首先根据电流的测量数据判断失效原因:
如果超出上限,则是输出电阻过高导致电流不足。在上面的datalog中,pin2就是这种情形。测试机内部硬件的固有阻抗可能被计算在内,导致器件的输出管脚显示阻抗过高,可用电阻元件验证机台自身的精度。
如果低于下限,则是输出电阻过低导致电流过大,pin4就是这种情形。
如果测量值是0或者接近于0电流,如pin5,这意味着器件的输出可能处于错误的逻辑状态。当输出处于逻辑0,而PMU施加到管脚的也是0V电平,则不会有电流产生。这种错误通常由预处理向量中某个不正确的序列引起,如果器件没有被严格正确地预处理,你就要应付这些错误。只要输出被预处理到正确的逻辑状态,IOS测试通过的可能性很大。

 

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