MAX9979引腳電子IC中的PMU模式操作

1 引言
    MAX9979是一款應(yīng)用于自動(dòng)測(cè)試儀器市場(chǎng)的高集成度、雙通道、引腳電子(PE)IC。該器件包括雙通道四電平、高速驅(qū)動(dòng)器／比較器／負(fù)載(DCL)，并集成有箝位功能，可工作在驅(qū)動(dòng)、高阻和低泄漏模式。其工作速度高于1 Gb／s。通過(guò)內(nèi)部獨(dú)立的16位D／A轉(zhuǎn)換器支持所有電平等級(jí)。每通道還包括完全集成的參數(shù)測(cè)量單元(PMU)，具有極高的測(cè)量精度，使用戶獲得額外的設(shè)計(jì)價(jià)值。

2 PMU工作模式
    MAX9979 PMU有多種工作模式，但這里只討論4種模式(FVMI，F(xiàn)VMV，F(xiàn)IMI和FIMV)。表1所示介紹PMU 4種主要模式的設(shè)置。FMODE，MMODE和HiZFORCE通過(guò)內(nèi)部串口控制，LLEAKP是1個(gè)外部引腳。

3 加壓測(cè)流(FVMI)
    FVMI模式下，內(nèi)部產(chǎn)生的電壓(VIN)直接施加到被測(cè)器件(DUT)的輸出引腳。VIN可通過(guò)串口設(shè)置在－2.5～+7.5 V范圍內(nèi)，分辨率為16位，盡管其有效范圍為-1.5～+6.5 V，但VIN設(shè)置為有效范同以外時(shí)并不會(huì)損壞MAX9979。
    施加到DUT端的電壓產(chǎn)生一個(gè)流人或流出的DUT電流?？稍贛EAS引腳監(jiān)測(cè)、測(cè)量該電流大?。?

   
式中：ILOAD是流入或流出DUT的電流，VMEAS是測(cè)量電壓，VIOS為設(shè)置的偏置電壓。RSENSE為量程電阻，該電阻是由內(nèi)部串行位RS0、RS1、RS2確定(圖1)。

    注意：VIOS可設(shè)置在0～+5 V的范圍內(nèi)，其有效范圍為+2～+4 V。當(dāng)VIOS設(shè)置在有效范圍以外時(shí)并不會(huì)損壞MAX9979。
    圖1和表1中，VIN是輸入電壓，通過(guò)內(nèi)部D／A轉(zhuǎn)換器來(lái)設(shè)置。DUT端電壓VIN通過(guò)U1、S1、S4、U3、S3和S2閉環(huán)環(huán)路跟隨設(shè)定。受外部SENSE引腳控制，S4允許選擇直接跟隨負(fù)載點(diǎn)。如果S4閉合，VIN施加到負(fù)載。利用該選擇可消除由于電路板布線引起的偏移誤差電壓。
    U2、U4、S5、U6并不在反饋環(huán)路中，但為監(jiān)測(cè)負(fù)載電流的MEAS引腳提供了一個(gè)通路。出現(xiàn)在MEAS引腳的電壓可由式(1)計(jì)算。

4 加壓測(cè)壓(FVMV)
    FVMV模式操作與FVMI模式類(lèi)似，VIN施加到DUT端(如果S4閉合，施加到外部負(fù)載端)，區(qū)別在于測(cè)量路徑。開(kāi)關(guān)S5閉合，MEAS端監(jiān)測(cè)施加電壓。MEAS端可通過(guò)外部稱為VIOS的電壓偏置。VIOS可在-O.75～+3.75 V之間設(shè)置，但指定的有效量程為0～+1.5 V。通過(guò)將VIOS設(shè)置在+1.5 V，MEAS端電壓偏置在+1.5 V，并允許使用外部單極性A/D轉(zhuǎn)換器。按照此方式．在MEAS引腳的DUT電壓范圍從-1.5～+6.5 V映射為0～+8 V。
    圖2與圖1的區(qū)別在于模式開(kāi)關(guān)設(shè)置為MMODE=1。MEAS引腳監(jiān)測(cè)DUT端的電壓，以及檢測(cè)地電壓(在DGS引腳)和VIOS。反饋環(huán)路和FVMI反饋環(huán)路相同——U1、S1、S4、U3、S3和S2。測(cè)量路徑包括S4、U3、S5和U5到監(jiān)測(cè)端。注意S5處于“1”位置，或者M(jìn)MODE=1。通過(guò)內(nèi)部設(shè)置VIOS可偏置MEAS引腳電壓，以適應(yīng)單極性A／D轉(zhuǎn)換器。

   [!--empirenews.page--] 通過(guò)DGS引腳也可將MEAS引腳偏置到與地電位不同的電勢(shì)。DGS引腳檢測(cè)負(fù)載地，這有助于消除由于地電位偏差造成的誤差。同樣，SENS引腳也可設(shè)置用于直接檢測(cè)負(fù)載。當(dāng)VIOS=1.5 V時(shí)。對(duì)于-1.5～+6.5 V編程輸入，MEAS電壓范圍為單極性(0～+8 V)。因此，VIOS允許任何A／D轉(zhuǎn)換器可連接到MEAS引腳。
    圖1和圖2表明用戶可將多個(gè)MAX9979的MEAS引腳連接到一起，共用一個(gè)A／D轉(zhuǎn)換器。通過(guò)內(nèi)部串行位，內(nèi)部HiZMEASS或外部HiZMEASP將每個(gè)MEAS輸出設(shè)置在高阻態(tài)。測(cè)量時(shí)用戶必須將每個(gè)器件設(shè)置在高阻功能。

5 加流測(cè)流(FIMI)
    FIMI模式下，VIN直接由內(nèi)部選定的RSENSE電阻施加。VIN通過(guò)該電阻施加電流－可利用式(2)計(jì)算。+1 V編程電壓代表指定的滿量程(FSR)。例如，假定選擇量程D(50 KΩ±20μA)，RSENSE電阻為50 kΩ，VIN為1 V，VIOS為0 V，通過(guò)式(2)得到的施加電流(IFORCE)為20μA：

   
    因此，20μA代表了量程D的FSR。

    注意：當(dāng)VIIOS與VIN相等時(shí)，施加電流為0μA。VIIOS可在O～+5 V之間編程，但有效量程為+2～+4 V。類(lèi)似于FVMI模式，設(shè)置值超出該量程時(shí)并不損壞MAX9979。VIIOS可看作是施加電流為零時(shí)的電壓值。典型值設(shè)置為+2.5 V，與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓一致。VIIOS的主要功能是設(shè)置MEAS引腳電壓，以便適合多種不同的A／D轉(zhuǎn)換器用，例如單極性A／D轉(zhuǎn)換器。如圖3所示,FIMI模式下的反饋環(huán)路包括U1、S1、U2、U4、S3和S2。選擇正確的負(fù)載時(shí)必須注意確保輸出電壓應(yīng)不超出+6.5V或-1.5 V。

6 加流測(cè)壓(FIMV)
    FIMV模式與FIMI模式的反饋環(huán)路相同，施加電流的等式也相同。對(duì)于FIMV模式。MMODE置為1。如圖4所示，由于S5置1，MEAS引腳監(jiān)測(cè)DUT電壓。

7 結(jié)論
    通過(guò)簡(jiǎn)單等效電路介紹MAX9979 PMU的4種操作模式：FVMI、FVMV、FIMI和FIMV。這些模式使得MAX9979大大提高了用戶設(shè)計(jì)的靈活性，詳細(xì)信息請(qǐng)參考MAX9979和MAX9979EVKIT數(shù)據(jù)資料。