本應(yīng)用筆記討論了多種措施來(lái)指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員采用正確的布局和信號(hào)走線(xiàn)技術(shù)。對(duì)布線(xiàn)設(shè)計(jì)和元件的相關(guān)介紹將減少用戶(hù)在使用PMU時(shí)的噪聲，并有助于處理散熱問(wèn)題。

概述

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(xiàn)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(jì)、補(bǔ)償、布線(xiàn)和散熱處理方面的要求。

器件描述

MAX9949/MAX9950是適用于自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)和其他類(lèi)似儀器的雙路PMU器件。它具有尺寸小、寬加載、測(cè)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(gè)PMU的測(cè)量設(shè)備。MAX9949/MAX9950內(nèi)置緩沖驅(qū)動(dòng)，可以根據(jù)用戶(hù)需求對(duì)PMU器件電壓和電流的工作范圍進(jìn)行擴(kuò)展。

典型電路

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(gè)不同的電源電壓都設(shè)計(jì)在同一個(gè)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(guò)模擬輸入端附近的模擬地(AGND)平面。對(duì)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(xiàn)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(qǐng)參考MAX9949/50數(shù)據(jù)手冊(cè)的功能框圖部分)。

由于PMU可以測(cè)量非常小的電流信號(hào)，所以對(duì)噪聲非常敏感。信號(hào)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(kāi)關(guān)端口，進(jìn)行充分的隔離。同樣道理，檢測(cè)電流信號(hào)的輸入端口RxDx和RxAx也應(yīng)如此。

噪聲信號(hào)

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(hào)輸入端口進(jìn)行充分隔離。

數(shù)字信號(hào)輸入端口也應(yīng)當(dāng)同PMU的敏感信號(hào)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(jì)時(shí))，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(shí)，應(yīng)當(dāng)將比較器上拉電阻增大到10k， 并且并聯(lián)一個(gè)1nF的電容。請(qǐng)注意：這將顯著增大比較器的上升時(shí)間。比較器輸出為低電平有效，由于并不影響對(duì)過(guò)流故障的快速檢測(cè)，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(mǎn)足要求。MAX9949/MAX9950能為負(fù)載提供高達(dá)25mA的驅(qū)動(dòng)電流。對(duì)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(gè)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(dòng)態(tài)特性。

主放大器

PMU的主放大器經(jīng)過(guò)一個(gè)120pF電容補(bǔ)償后，對(duì)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(shí)間，但延長(zhǎng)了放大器的建立時(shí)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(hù)選擇：裸露焊盤(pán)位于封裝頂部(-EPR)或位于封裝低部(-EP)。

擇：裸露焊盤(pán)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(shí)，電路板上的散熱焊盤(pán)應(yīng)做在頂部布線(xiàn)層。請(qǐng)注意：裸露的焊盤(pán)在電氣上已連接到芯片的負(fù)電源(VEE)。因而該焊盤(pán)必須連接在系統(tǒng)的VEE，或保持浮空。不要將裸露焊盤(pán)連接到其它電氣網(wǎng)絡(luò)。裸露焊盤(pán)的寬度和長(zhǎng)度不要超出散熱焊盤(pán)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(shí)，建議采用有效的散熱措施。在封裝頂部安裝一個(gè)液冷硅樹(shù)脂散熱器或水冷/液冷散熱片。請(qǐng)務(wù)必注意，裸露焊盤(pán)在電氣上已連接到芯片的負(fù)電源 (VEE)。

結(jié)論

通過(guò)合理選擇外圍元件和布線(xiàn)，用戶(hù)能在最終產(chǎn)品中充分發(fā)揮PMU的高精度和高效性能。