参数测量单元(PMU)的布线指南

摘要：本应用笔记讨论了多种措施来指导系统设计人员采用正确的布局和信号走线技术。对布线设计和元件的相关介绍将减少用户在使用PMU时的噪声，并有助于处理散热问题。 概述 同所有的精密电子电路一样，选择合适的外围元件和电路布线能够获得尽可能好的性能。本应用笔记将描述PMU元件MAX9949/MAX9950在电路设计、补偿、布线和散热处理方面的要求。 器件描述 MAX9949/MAX9950是适用于自动测试设备(ATE)和其他类似仪器的双路PMU器件。它具有尺寸小、宽加载、测量范围，精度高等特点，非常适合每引脚或每点需要一个PMU的测量设备。MAX9949/MAX9950内置缓冲驱动，可以根据用户需求对PMU器件电压和电流的工作范围进行扩展。 典型电路 点击放大 推荐电路布局 应使用具有单独的电源层和地层的多层印刷电路板。电源层和地层的敷铜厚度应为1盎司。如果所采用电路板的层数有限，则可以将VCC、VEE和VL等多个不同的电源电压都设计在同一个电源层。注意：因为模拟地(AGND)是内部电路的参考地，所以应当尽可能保持干净。因此元件数字部分的工作电流应避免流过模拟输入端附近的模拟地(AGND)平面。对此最好的办法是将地平面分割为模拟地(AGND)和数字地(DGND)。但是，如果电路板的布线水平高，地平面也是可以公用的。 放大电路的补偿电容CCM应放置在离PMU器件尽可能近的地方，以减少寄生效应。(请参考MAX9949/50数据手册的功能框图部分)。 敏感输入 由于PMU可以测量非常小的电流信号，所以对噪声非常敏感。信号输入端口：RxCOM、RxA、RxB、RxC、RxD和RxE应当同那些具有大的电流噪声的端口，比如数字开关端口，进行充分的隔离。同样道理，检测电流信号的输入端口RxDx和RxAx也应如此。 噪声信号 DUTHx和DUTLx的比较器输出部分能产生很大的dV/dT噪声，所以，这些输出端口应当同PMU器件的敏感信号输入端口进行充分隔离。 数字信号输入端口也应当同PMU的敏感信号输入端口充分隔离。 当使用内部比较器(尤其是采用公用地平面设计时)，作为1位A/D转换器，或当比较器电平与模拟输入非常接近时，应当将比较器上拉电阻增大到10kΩ， 并且并联一个1nF的电容。请注意：这将显著增大比较器的上升时间。比较器输出为低电平有效，由于并不影响对过流故障的快速检测，这种折衷还是可以接受的。 补偿 供电 所有供电端都应当在尽可能靠近PMU引脚的位置放置高频旁路电容。大多数情况下，0.1µF的陶瓷电容即可满足要求。MAX9949/MAX9950能为负载提供高达25mA的驱动电流。对于使用低阻抗负载或容性负载的应用，需要电源端提供更大的电流。在每4到6个PMU器件的电源部分增添一些1μF的旁路电容有助于改善电路的动态特性。 主放大器 PMU的主放大器经过一个120pF电容补偿后，对于高达2500pF的负载可保持稳定。小的补偿电容可以获得快速的上升时间，但延长了放大器的建立时间。 散热 MAX9949/MAX9950采用64-TQFP封装，具有高效的散热性能。有两种封装供用户选择：裸露焊盘位于封装顶部(-EPR)或位于封装低部(-EP)。 择：裸露焊盘位于封装顶部(-EPR)或位于封装低部(-EP)。 在使用封装底部导热的器件时，电路板上的散热焊盘应做在顶部布线层。请注意：裸露的焊盘在电气上已连接到芯片的负电源(VEE)。因而该焊盘必须连接在系统的VEE，或保持浮空。不要将裸露焊盘连接到其它电气网络。裸露焊盘的宽度和长度不要超出散热焊盘1mm。参考EIA/JEDEC标准的JESD51-5 和JESD51-7以了解进一步的细节。) 在采用封装顶部导热的器件时，建议采用有效的散热措施。在封装顶部安装一个液冷硅树脂散热器或水冷/液冷散热片。请务必注意，裸露焊盘在电气上已连接到芯片的负电源 (VEE)。 结论 通过合理选择外围元件和布线，用户能在最终产品中充分发挥PMU的高精度和高效性能。