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參數(shù)測量單元(PMU)的布線指南

發(fā)布時間:2017-04-11 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】同所有的精密電子電路一樣,選擇合適的外圍元件和電路布線能夠獲得盡可能好的性能。本應(yīng)用筆記將描述PMU元件MAX9949/MAX9950在電路設(shè)計、補(bǔ)償、布線和散熱處理方面的要求。討論了多種措施來指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計人員采用正確的布局和信號走線技術(shù)。對布線設(shè)計和元件的相關(guān)介紹將減少用戶在使用PMU時的噪聲,并有助于處理散熱問題。
 
器件描述
 
MAX9949/MAX9950是適用于自動測試設(shè)備(ATE)和其他類似儀器的雙路PMU器件。它具有尺寸小、寬加載、測量范圍,精度高等特點(diǎn),非常適合每引腳或每點(diǎn)需要一個PMU的測量設(shè)備。MAX9949/MAX9950內(nèi)置緩沖驅(qū)動,可以根據(jù)用戶需求對PMU器件電壓和電流的工作范圍進(jìn)行擴(kuò)展。
 
典型電路
 
參數(shù)測量單元(PMU)的布線指南
 
推薦電路布局
 
應(yīng)使用具有單獨(dú)的電源層和地層的多層印刷電路板。電源層和地層的敷銅厚度應(yīng)為1盎司。如果所采用電路板的層數(shù)有限,則可以將VCC、VEE和VL等多個不同的電源電壓都設(shè)計在同一個電源層。注意:因?yàn)槟M地(AGND)是內(nèi)部電路的參考地,所以應(yīng)當(dāng)盡可能保持干凈。因此元件數(shù)字部分的工作電流應(yīng)避免流過模擬輸入端附近的模擬地(AGND)平面。對此最好的辦法是將地平面分割為模擬地(AGND)和數(shù)字地(DGND)。但是,如果電路板的布線水平高,地平面也是可以公用的。 
 
放大電路的補(bǔ)償電容CCM應(yīng)放置在離PMU器件盡可能近的地方,以減少寄生效應(yīng)。(請參考MAX9949/50數(shù)據(jù)資料的功能框圖部分)。 
 
參數(shù)測量單元(PMU)的布線指南
 
敏感輸入
 
由于PMU可以測量非常小的電流信號,所以對噪聲非常敏感。信號輸入端口:RxCOM、RxA、RxB、RxC、RxD和RxE應(yīng)當(dāng)同那些具有大的電流噪聲的端口,比如數(shù)字開關(guān)端口,進(jìn)行充分的隔離。同樣道理,檢測電流信號的輸入端口RxDx和RxAx也應(yīng)如此。
 
噪聲信號
 
DUTHx和DUTLx的比較器輸出部分能產(chǎn)生很大的dV/dT噪聲,所以,這些輸出端口應(yīng)當(dāng)同PMU器件的敏感信號輸入端口進(jìn)行充分隔離。
 
數(shù)字信號輸入端口也應(yīng)當(dāng)同PMU的敏感信號輸入端口充分隔離。
 
當(dāng)使用內(nèi)部比較器(尤其是采用公用地平面設(shè)計時),作為1位A/D轉(zhuǎn)換器,或當(dāng)比較器電平與模擬輸入非常接近時,應(yīng)當(dāng)將比較器上拉電阻增大到10K, 并且并聯(lián)一個1nF的電容。請注意:這將顯著增大比較器的上升時間。比較器輸出為低電平有效,由于并不影響對過流故障的快速檢測,這種折衷還是可以接受的。
 
補(bǔ)償

供電
 
所有供電端都應(yīng)當(dāng)在盡可能靠近PMU引腳的位置放置高頻旁路電容。大多數(shù)情況下,0.1µF的陶瓷電容即可滿足要求。MAX9949/MAX9950能為負(fù)載提供高達(dá)25mA的驅(qū)動電流。對于使用低阻抗負(fù)載或容性負(fù)載的應(yīng)用,需要電源端提供更大的電流。在每4到6個PMU器件的電源部分增添一些1µF的旁路電容有助于改善電路的動態(tài)特性。
 
主放大器
 
PMU的主放大器經(jīng)過一個120pF電容補(bǔ)償后,對于高達(dá)2500pF的負(fù)載可保持穩(wěn)定。小的補(bǔ)償電容可以獲得快速的上升時間,但延長了放大器的建立時間。
 
散熱
 
MAX9949/MAX9950采用64-TQFP封裝,具有高效的散熱性能。有兩種封裝供用戶選擇:裸露焊盤位于封裝頂部(-EPR)或位于封裝低部(-EP)。
 
在使用封裝底部導(dǎo)熱的器件時,電路板上的散熱焊盤應(yīng)做在頂部布線層。請注意:裸露的焊盤在電氣上已連接到芯片的負(fù)電源(VEE)。因而該焊盤必須連接在系統(tǒng)的VEE,或保持浮空。不要將裸露焊盤連接到其它電氣網(wǎng)絡(luò)。裸露焊盤的寬度和長度不要超出散熱焊盤1mm。參考EIA/JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的JESD51-5和JESD51-7以了解進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。)
 
在采用封裝頂部導(dǎo)熱的器件時,建議采用有效的散熱措施。在封裝頂部安裝一個液冷硅樹脂散熱器或水冷/液冷散熱片。請務(wù)必注意,裸露焊盤在電氣上已連接到芯片的負(fù)電源(VEE)。
 
結(jié)論
 
通過合理選擇外圍元件和布線,用戶能在最終產(chǎn)品中充分發(fā)揮PMU的高精度和高效性能。 
 
 
 
 
 
 
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