パラメータ測定ユニット(PMU)のレイアウトのガイドライン

説明

はじめに

すべての高精度電子回路と同様に、サポート部品とレイアウトを正しく選択することは、最善の性能を保証します。このアプリケーションノートでは、MAX9949/MAX9950 PMUの回路、補償、レイアウト、および熱管理の要件について説明します。

デバイスの概要MAX9949/MAX9950は、ATEやその他の計測器を対象としたデュアルPMUです。小型、幅広い力と測定の範囲、そして高精度であるので、MAX9949/MAX9950は、ピン単位またはサイト単位でPMUを必要とするテスタに理想的な製品です。MAX9949/MAX9950には、外部バッファドライブ機能が内蔵されています。これを使用すれば、ユーザのアプリケーションに応じて、PMUの電圧と電流の範囲を拡張することができます。

Typical Circuit

推奨の回路レイアウト

電源プレーンとグランドプレーンを分離した多層PCBを使用します。電源とグランドには、1オンスの銅を使用します。基板の層が不足の場合には、VCC、VEE、およびVLレベルで電源プレーンを共有してください。注：AGNDは、内部リファレンス用のグランドであるため、そのままにしておいてください。アナログ入力に近いAGND電源プレーンにディジタル回路の電流が流れないようにしてください。最適なソリューションは、AGND用とDGND用に分割されたグランドプレーンを確保することです。ただし、基板のレイアウトを慎重に行えば、グランドを共有することも可能です。

メインアンプの補償コンデンサCCMをPMUの近くに配置することで、寄生を最小限に抑えます(MAX9949/50データシート内のブロック図を参照してください)。

高感度の入力

PMUは、非常に小さな電流を測定することが可能であるため、ノイズに対する感度が高くなっています。RxCOM、RxA、RxB、RxC、RxD、およびRxE入力は、ノイズの多い電流が流れるノード(ディジタルスイッチングノードなど)から分離する必要があります。RxDxおよびRxAxの電流検出入力ノードにも同じことが当てはまります。

ノイズの多い信号

DUTHxおよびDUTLxのコンパレータ出力は、dV/dTの大きい出力を生成する能力があるため、これらの出力は、PMUの高感度入力から分離する必要があります。

また、ディジタル入力も、PMUの高感度入力から分離する必要があります。

内蔵のコンパレータを1ビットのA/Dとして使用するとき(特にグランドプレーンを共有する場合)、またはコンパレータのレベルがアナログ入力に非常に近いアプリケーションで使用するときは、コンパレータのプルアップ抵抗を10Kに増やし、これらの抵抗と並列に1nFのコンデンサを配置します。この変更によって、コンパレータの立上り時間が大幅に増大することに注意してください。ただし、コンパレータはアクティブロー出力であるので、このトレードオフが過電流状態の高速な検出に影響することがないため、許容することができます。

補償

電源

電源の接続は、PMUピンの近くに配置した、良好な高周波特性のコンデンサでバイパスする必要があります。ほとんどの場合、0.1µFのセラミックコンデンサを使用します。MAX9949/MAX9950は、25mAもの大きな電流を負荷に供給することができます。低いインピーダンス負荷や容量負荷のアプリケーションは、電源からの多くの電流を必要とします。4個～6個のPMUごとに1µFのバイパスコンデンサを共有すれば、これらのアプリケーションにおけるダイナミック性能が向上します。

メインアンプ

PMU内のメインアンプは、120pFのコンデンサで補償したとき、最大2500pFの負荷で安定するように設計されています。設定時間の長さを犠牲にしてメインアンプの補償を小さくすれば、立上り時間をより早くすることができます。

熱管理

MAX9949/MAX9950は、放熱特性を高めた64ピンTQFPパッケージで提供されます。ユーザは、上面エクスポーズドパッド(EPR)または下面エクスポーズドパッド(EP)の2つのパッケージオプションのいずれかを選択することができます。

熱がパッケージの底部に伝導するようなアプリケーションでは、基板上の熱伝導パッドをトレースの最上層に作成する必要があります。注：エクスポーズドパッドは、チップの最大負電源(VEE)に電気的に接続します。このパッドは、V_EEに接続するか、そうでなければフローティングにしておく必要があります。つまり、｢エクスポーズドパッドを他の電気的な接続ポイントに絶対に結合しないでください｣ということです。伝導パッドの幅と長さの寸法は、相当する熱伝導構造の幅と長さの寸法よりも最大で1mmだけ大きくします(詳細については、EIA/JEDEC規格の｢JESD51-5｣と｢JESD51-7｣を参照してください)。

熱がパッケージの上部に伝導するようなアプリケーションでは、積極的な冷却をお勧めします。パッケージの上部に、強制液冷型のシリコンブラーダーまたは水冷/液冷式の冷却板を接触させます。ここでも、エクスポーズドパッドを電気的にVEEに接続します。