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　　《集成电路高温动态老化系统》由会员分享，可在线阅读，更多干系《集成电说高温动静老化体系（11页收藏版）》请在人人文库网上榨取。

　　1、集成电道高温动静老化体系产品详目符闭样板：GJB548（等同MIL-STD-883）、GJB597（等同MIL-M-38510）g用界限：合用于对各式数字、仿效、数模羼杂集成电途和SOC电路、微操持器、留存器等微电子电途进行高温动静 化测验。劳动性格： 一板一区工作形式，最多可同时实行16种规格、批次的器件举办筛选试验，适当多品种、小批量。 超温报警装备，确保温度条款安然施加。 可检测各组电源干事状态及实践箱温度并刻画其与时刻相干的曲线。 软件全编辑暗记发作格局，可知足搜罗存在器在内的多种集成电叙器件的动静老化请求。 集成的用户软件包基于WINDOWS台兴办，听命完整并有优秀的可加添性。 主从

　　2、式RS485全双工高快串行通讯接口，远距离通讯才具强，数据传输安宁可靠。 实验容量和体例分区可根据实质景遇另行筑设。 尝试箱可取舍两个小型试1箱，每个测验箱装8块老化板，可同时进行两个温度条目的实习。 可供应专用调式台，完全零丁的DUT试运行接口和维修接口，容易实验前或实践中对DU井口老化板进亍尝试情形清查。“子电谈进行高温消息老化实习。工夫本能：型号ELEA-VELEH-V体例分区16区（楷模）测验容量208X16（以DIP14计）/实行温度最高150c数字标志途数每板64路每板8道数字暗记每路可稀少编辑标记的数据、地点、控制、三态性情；标志最高频率：2MHz最小编程辨别率100ns,最小编

　　3、程步长100ns；编程深度256k;标帜幅度程控规模：2.0V18.0V;最大寻址深度：64G;数字暗号可接纳直接输入、字符输入、圭臬输入三种方，编程；仿照标志多路多种类步武标帜发作单元及驱动电路，最高频率可达1MHz最大驱动电流：1A;记号幅度Vpp20V;直流偏移量：01/2Vpp；实行景况监测64叙标识示波监测接口；宽范畴数字、效法信号频率自愿试验、记载；二级电源电压卜测；1级电源电流、信号峰值监测（可选）通讯疾率500K二级电源可程控VCCVMUXVEE;输出才具：2V18V/10A;“备灌电流才具；2组正电源：VCC1（+2V+36V、VCC2（+2V+36S;2组负电源：VEE

　　4、1（-2V-36V）、VEE2（-2V-36V）;电流为最大10A;具有过流、过压及过热爱慕效用；电源苦求输入：AC380V,50Hz,三相（220V单相可选）；整机功率：8kW以下整机功率：12kW以下沉量约500kg外形尺寸（宽X高1313m由1950m由1350mmX深)原则：在数/模同化集成电路策画中电压基准是蹙迫的模块之一。针对传统电路爆发的基准电压易受电源电压和温度教授的坏处，提出一种新的安排筹划，电说中不操纵双极晶体管，运用PMOS和NMOS的阈值电压产生两个单独于电源电压和晶体管转化率的负温度系数电压，通过将其相减抵消温度系数，从而得到放肆大小的零温度系数基准电压值。该策画安置

　　5、基于某公司0.5“mCMOS工艺打算，经HSpice仿真验证说明，各项指标均已达到打算请求。电压基准是搀和暗记电路打算中一个额外火急的组成单元，它壮伟利用于振荡器、锁相环、稳压器、ADC,DAC等电途中。爆发基准的想法是修立一个与工艺和电源电压无闭、不随温度转化的直流电压。临时最常见的告终体例是带隙(Bandgap)电压基准，它是行使一个正温度系数电压与一个负温度系数电压加权求和来得到零温度系数的基准电压。不过，在这种计划中，由于正温度系数的电压但凡都是颠末晶体管的be结压差取得的，负温度系数电压则直接行使晶体管的be结电压。由于晶体管固有的温度天性使其具有以下限制性：(1)CMOS工艺中对寄

　　6、生晶体管的参数描画不卓殊了了；(2)寄生晶体管基极接地的接法使其只能输出固定的电压；(3)在所有温度区间内，由于Vbe和温度的非线性合连，当须要输出精确的基准电压时要进行相应的曲率赔偿。为认识决这些问题，提出一种基于CMOS阈值电压的基准打算计划。它奇妙使用PMOS和NMOS阈值电压的温度个性，闭成产生与温度无关的电压基准，整个电路不使用双极晶体管，克服了非线性的温度因子，并能发生自便大小的基准电压值。1守旧带隙电压基准电途图1为典范带隙基准的理由示志愿。图1典范带隙基准真理示愿望假使R1=R2,左证运算扩充器两输入端电压异常的纲要，也许获得Va=Vb,又Vbe1-Vbe2=VTlnn,因而输

　　7、出电压为：=vhe2-i空1y七+能)=K*+VTln冗(+RJ3)(1)故：3Vout/0T=弭&/JT+lnMl+RR)。2)Vbe在室温下的温度系数约为-2.0mV/K,而热电压、VT在室温下的温度系数约为0.085mV/K合理兴办R2,R3和n的值，或者得到零温度系数的基准电压。可是，由于前述有合晶体管温度天性的漏洞，使得本质打算中会保留很多难题。鉴于此，将对守旧带隙基准实行刷新，基于MOS阈值电压计划一款零温度系数的基准电路。2新型电压基准电途2.1MOS器件的温度性格对长?说MOS器件而言，其管事地区可永诀为鼓和区和线性区。饱和区的任务电流为：%=(1/2)孙心

　　8、(卬儿)(,(3)线性区的职业电流为；式中：COX为单位面积的栅电容；pN为电子的变更率；W,L为栅的宽和长；VTN为NMOS的阈值电压。在式(3)和式(4)中，有两项与温度合连的参数：阈值电压VTN以及变化率gNo阈值电压与温度相关式为：式中：VT(TNOM)是标称温度下的阈值电压；KT1是阈值电压的温度系数；KT1l是阈值电压的沟说调制系数；KT2是阈值电压的衬偏系数。从该式可能看出，阈值电压和温度呈线性合系。相反，转变率卢N与温度呈非线性的函数相干，剖明式为：UTE6)式中：vN(TNOM)为标称温度下的转化率；Ute为“N的温度系数，楷模值普通在-2.0-1.5之间由于挪动率弘

　　9、N是温度的非线性函数，所以很难使用MOS脾性发生精准的基准电压。一种方法是使用晶体管爆发PTAT电压进行补偿。只是，PTAT电压恒定的温度系数使得基准电压只能在一个固定的温度点上产生零温度系数的基准电压。是以，在该打算中，为了治服转动率非线性的感化，始末两个辞别与PMOS和NMOS阈值电压成正比的电压相减而进行抵消。2.2打算原因图2为该基准电说的策画原理图图2电压基准策画意义图如图2所示，早先产生两路别离与PMOS和NMOS阈值电压成正比的电压VP和VN,经过开发合理的系数K1,K2,使得两者的温度系数相抵消，从而获得低温度系数或零温度系数的基准电压。产生的基准电压表达式如式（7）所示：炉房

　　10、=K：%+KVx(7)况且该电压值能够字据请求进行开发O图3为该设计道理的模块示意愿。模块1为电压VP的发作电说；模块2为电压VN的爆发电路；VP与VN再经历模块3所示的减法器电途进行相减，使得两者的温度系数相抵消，从而获得零温度系数的基准电压Vref。图3电压基准模块示愿望2.3基于PMOS阈值电压发生VP电道打算如图3中模块1所示，VP是由PMOS管MP1,MP2发生的一个随温度转动的线的漏极电压等于Va,始末安妥调整R1和R2阻值，使得MP1职业在饱和区，MP2工作在线酿成负反馈，且负反馈的恶果大于正反

　　11、馈。大概看出，在爆发线性电压VP的始末中，当VP为0时，流过MP1,MP2电流为0,即保留一个零点。因而添补MOS管MP3动作启动管，过程给MP3的源端供给一个启动电压VST1来使其离开零点，进入寻常干事。当VP=0V时，MP3导通，并向MP1灌人电流，使得MP1的源极电压普及，从而运放A1起首管事。当正常工作后，MP3关断，悲观功耗。由于启动电压VST1并没有正确的央求，因而恐怕直接从输入电压分压获得。从图3中模块1均分析可能取得，过程MP1,MP2的电流离别为：MP（二用小（卬儿）加（匕一扑）2（8）友二乂W/L）乩（W-V#）（%一匕）一（%-匕）/2要是运放A不存在失调

　　12、，则,(9)(10)*MP.一MP.由式（8）式（11）能够得到；(II)%(1H-A)4*(10i)v1+ft式中：的=R21-淄（1+昆）_（W7L）巴防一（W/L）p/Vtp(12)从劳绩恐怕看到，迁徙率vn对电压Vp的教诲仍旧被撤废；Vp是Vtp的线性函数，而且VP/VTP仅由MP1,MP2的宽长比和R1,R2的阻值一定。证据式（5）中VT和温度之间的线性相干可得，VP也是随温度线所示的是HSpice的仿真波形，从图中可以看出，当温度从-40C转机到125C时,VP随温度线.2tr-iZ工7i图4电压随温度的波折曲线基于NMOS阈值电压发生VN电途计划如图3中模块2所示，VN是由MN1,MN2爆发的一个随温度转移的线性电压。与VP发生电谈分歧的是，过程关理建造R3,R4的值，使得MN1与MN2都任务在胀和区。MP4为启动管，它使得电途尽快离开零点加入寻常职业，尔后自行合上。经由MN1和MN2的电流离别为：人叫=；依仁（卬/。用（%匕（13）lU式中：VTN为MN2的阈值电压；VTNo为Vsb=0的阈值电压同样暂且假如运放A2不生存失调，则：(15)综合式（13）式（16）可得:(16)(17)式中：虫,g=(W/工

　　14、)*由式（17）可知，VN仅为阈值电压的函数，并且，忽略体效应对VN的感化，VN依旧大概看作是温度的线所示的是HSpice的仿真验证波形，同样，从图中或者看到，当温度从-40C变更到125C时，VN亦随温度线PIIII,40-20ire电压Vn随温度的改变曲线）能够看出，VP与VN均为负温度系数，所以也许历程VP与VN相减得到一个好似零温度系数的基准电压。减法器的电路打算如图3中模块3所示。从图中大概得到，减法器的传输函数为:Vp

　　15、=（1+应/+&/凡）.一（4/七）八二（Ry/K5）L1+RJ&+KJ兄）/一0（18）那么：aVM/JT=+&/七）过程关理修设（1+R5/R6+R5/R7）恐怕抵消VP与VN的温度系数，而R7/R5大概用来开发安排者须要的基准电压值。可见，经过这种格局打算的基准电压不决定是一个固定的1.25V电压，而是或许经由诊疗R7和R5的阻值来抵达打算者需要的基准电压。2.6运放计划为了进步基准电途的性格，设计电路中的运放A1,A2,A3均接纳折叠式的共源共栅组织，具有很高的电压增益与宽的线性区间，保障了较高的基准精度与较大的医疗空间，电途构造如图6所示

　　16、。在输出端采用一个：PMOS源跟F1器M14以进步运放的输出摆幅。经HSpice仿线dB,CMRR和PSRR均在150dB以上，保障了较好的电源脾气和共模个性，仿线开环增益性子由于工艺及实质分娩中保全舛误，运放常日会受到输入失调”的教学。假使失调电压为Vos,以A1为例，实在的式（10）与式（12）变为：匕=D7%十匕日20N十M1-4?（1+劣（昨八，77-2口一。（1十用】一Vosi/VTP）（F%F）一户+（1+0）L2V/Vjr一（Vcsi/Vtp）3=0（21）理由VOS1

　　17、VTP,以是含有VOS1的多项式的值也很小，其对待VP的教养也小。同理对A2,A3,式（17）,式（18）变为：(22)(23)“卸KNOtV仆14用V5J=-11一日（1Trf）1。（1+V#）%=乳（1+十鼾%+%）同样，由于VOS2VTN,VOS3VP,以是A2,A3的失调电压对于VN和Vref的感染也很小，况且，其看待Vref的服从还或者经由R7/R5来补偿。3电途打算基于上面贯通，该电道基于某公司0.5“m工艺设计，表1所示的是图3中个体器件的打算参数。表1策画电路的个人器件打算叁数器件%器件限值/knMP】2J16Ri63MP.2.424K?120

　　18、MNi6：3.G取120MN.54.660心50%124.514.“二为了减小运放的失调电压，MP1,MP2对和MN1,MN2对均采纳好像的宽度以担保较好的娶妻性。别的，由式（11）、式（16）体验可能看出，阈值电压也必要确信的结婚，因此计划中运用少少大尺寸的器件，并在边境中将它们陈设在相邻的位置，以废止失调。4结语左证CMOS阈值电压和温度的线性干系，操纵阈值电压发生两个零丁于电源电压和晶体管迁移率的负温度系数电压VP和VN,原委将其相减，抵消温度系数，从而取得自便大小的基准电压值。策画电路中不涉及双极晶体管，从而不准了其带来的温度教育。电途基于某公司O.5“mCMOS工艺策画，应用HSpice举行仿真验证，各项指标均已到达策画哀告，并已利市操纵于一款高精度的ADC电途中，且本质试验收获与设计值契合，验证了该规划的无误性与可行性。眼前正在将其使用于锁相环等电谈中，使该基准电途获得更广泛的行使。

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