能处理宽电压范围的微微安培计电路

对模拟开关、多路复用器、运算放大器和其它的评估是对测试工程师提出的挑战。典型的测试需要把测试电压或强制电压施加到器件的输入端，并测量导致的任何泄漏电流和偏移电流，这经常是在 或更低的级别进行的。图、图、图中的低功耗测量电路与缓慢而昂贵的商品化自动测试仪形成了鲜明对比，这种电路能强制很宽的测试电压范围并提供快速稳定，使器件测试吞吐速度达到最高。表面贴装元件的广泛使用使它的印制电路板空间要求降到了最低，并使多个测量电路的封装能靠近测试夹具。该电路包含强制电压缓冲器放大器、浮动轨电源、（电流至电压转换器）。向待测器件施加强制电压会引发泄漏电流，电路把该泄漏电流转换成与它成比例的输出电压。在常规 中，待测电流在分流电阻器两端形成电压。 使用一种反馈安培计拓扑，其中的运算放大器是 公司的 ，它把未知电流从反馈电流中减去，并提供与、未知电流成比例的输出电压（图、）。MOTE:%口[AMD%AFEVEHAfMRW-SEFJESHE5GT0HNETVfcDflKS.用L谈IVC使用一种反馈安培计拓扑，它把未知电流从反馈电流中碱去，井提供与未知电流成比例的输出电压口在该设计中，输入端的直流电阻主要包含和 的有效输入电阻，在直流电下略大于 。。在电源线路的 范围的频率下，电路的交流阻抗平均值约为。，即典型分流电阻的输入电阻（约为。）的千分之一。电路的。反馈电阻器提供的电流至电压转换比率是分流转换比率的、0倍。该设计的稳定速度比分流、转换器快得多，并且能在电源线路频率下提供良好的干扰抑制。在测试运算放大器的输入电流时，它还减弱了不需要的分压效应。产生的电流至电压转换比率为 。放大器是，提供大小为 的额外电压增益，从而把比率提高到 ,并减小了差分放大器 的（共模抑制比）引入的误差影响。差分放大器 是、把强制电压从的输出电压中减去，并提供接地参考输出信号。一对背对背的AV二极管和把高电流分流到强制电压放大器及其保护性保险丝，由此保护不受电压过载的损害。当强制电压迅速从一个值转换到另一个值1时，这些二极管1在高转换率间隔期间提供高驱动电流，由此极大改善V的稳定时间。一个得到轻微补偿、增益为3的高压A5放大器依靠±30V电源工作，从普通的±7V人1£（自动测试设备）电压获得高达±22V的强制电压（图2）。如果待测器件发生灾难性的短路，则保险丝会限制来自（它可能带来高达30的短路电流）的故障电流，由此防止进一步的损害。图2,增益为3的高压放大器从来自测试设备的±?V电压获得高达±22V的强制电压.的输出还驱动稳压电路，后者产生±5V浮动电源电压，该电压参考测试输入强制电压（图3）。使用±30V电源时，电路的这部分消耗的功率低于00mV 恒流稳压“（二极管EQ和Q提供 恒流源，并由晶体管Q和Q缓冲。每个稳流二极管都承载5V最大额定电压，并且这些缓冲器把施加2到二极管的电压限制在大约3V，由此提供过压保护。

,1—030¥图3,这个浮动稳压电路产生土5y浮动电源电压Vcc和Vee，它们蠡考测试输入端的强制电压.把 电流施加到电阻器和上，形成±5V线路电压。二极管和补偿射极跟随器和的基极射极电压降。在有缺陷的待测器件把它的电源短路接到V的输入节点时，晶体管和提供过压保护。晶体管和使电流二极管分流，由此限制浮动电源的输出电流。在异常的启动期间，二极管提4供针对浮动电源线路的极性逆变的保护。在工作时，该电路在±4nA满刻度输入范围内，在。有效跨阻时，提供0V/限电路的输出偏移对应于大约4。超出±22V的强制电压范围时，浮动电源线路电压开始饱和， 的输入 限制变得明显，并且V的输出电压变为非线性。图4表明：在±20V强制电压范围内，电路来自其无负载输出端的电流测量误差为 A”由、和组成的差分放大器实现了电路的大部分增益，并且 的低输入偏置电流有助于实现很低的偏移误差。 ±20V强制电压范围内的输出线性1的平均值为111fA。p-p

电路的转换率能力会有相当大的变化，但一般而言，在驱动待测器件时，输出都会如实地在100或更短时间内转换整个0用强制电压。一旦高转换周期完毕，V就不再饱和，并且它的输出变成指数式电压，时间常数为1。输出在大约10 内稳定到100a在无负载状况下，电路消耗大约10 （±30V电源时）或00A±15V电源时）。原型电路的布局在单面印制电路板上占用大约1.5平方英寸，并且如果在双面板的两侧都放置元件，则可将面积减小到1平方英寸。为了达到最佳性能，布局必须在输入端子以及