KOKT060 May   2024 ADS9218 , ADS9219 , ADS9227 , ADS9813 , ADS9815 , ADS9817

 

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    2.     자동화된 반도체 테스터
    3.     데이터 수집 장비
    4.     선형 인코더
    5.     마무리
    6.     추가 리소스

Kyle R. Stone

ADC(아날로그-디지털 컨버터)는 동시 샘플링을 사용하여 전류, 전압 및 전력을 비롯한 중요한 전기 매개 변수를 정확하게 모니터링하고 제어하도록 설계된 시스템에서 전압 및 전류를 모니터링 및 제어합니다. 가장 중요한 매개 변수 중 일부는 속도와 정확도이며 신호 체인 성능을 극대화하는 데 도움이 됩니다. 또한 채널 밀도가 향상된 ADC는 보드 크기를 줄이고 특정 보드를 통과하는 데이터 양을 늘리는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술 문서에서는 고정밀 및 고속 ADC가 자동화된 반도체 테스터, 데이터 획득 장비 및 하이엔드 리니어 인코더와 같은 사이트 수가 더 높은 시스템에서 더 높은 정확도와 빠른 처리량을 가능하게 하는 방법에 대해 설명하겠습니다.

자동화된 반도체 테스터

채널 밀도는 반도체 테스트 장비, 특히 자동 메모리 테스트 장비에서 중요한 역할을 합니다. 채널 밀도가 높아지면 테스트 장비가 더 많은 테스트 사이트를 수용할 수 있고 검사 중인 반도체 콘텐츠의 처리량을 늘릴 수 있습니다. 더 작은 패키지에서 채널 수가 증가한 ADC를 활용하면 달성 가능한 채널 밀도가 높아집니다. 그러나 채널 수가 많더라도 ADC의 대역폭과 정착 시간을 최적화하는 것이 중요합니다. 높은 대역폭과 감소된 정착 시간은 신호 처리량 시간을 줄여 자동화된 반도체 테스트 장비의 전체 테스트 시간을 줄입니다. 메모리 테스터는 일반적으로 다중 송신되는 시스템으로, ADC가 멀티플렉서 출력의 데이터를 신속하게 캡처하기 위해 빠른 응답 시간이 필요합니다.

그림 1에서는 메모리 테스터에서 ADC 구성에 대한 회로 다이어그램을 보여주며, 표 1에는 7mm x 7mm 패키지에 18비트 8채널 듀얼 동시 샘플링 ADC인 ADS9817의 정착 시간 및 대역폭 모드가 나와 있습니다.

메모리 테스터용 회로 다이어그램 ADC 구성 그림 1 메모리 테스터용 회로 다이어그램 ADC 구성
표 1 ADS9817 대역폭 모드
대역폭 모드 설정 시간(전체 스케일의 0.01%) 신호 대 잡음 비율(일반)
저잡음(최대 21kHz) 2.5µs 92dB
광대역(최대 400kHz) 69.42µs 85.5dB

ADC의 총 미조정 오류(TUE)는 테스트 장비 성능 및 관련 교정 방법에 영향을 주는 또 다른 요인입니다. 매우 정확한 디바이스는 시스템 설계의 전반적인 정확도를 높이고 필요한 보정을 낮출 수 있습니다. ADS9817은 통합형 비선형성(INL)과 초저 온도를 갖추고 있으며 0.5ppm/°C 오프셋 및 0.7ppm/°C 게인 드리프트가 가능합니다. 이러한 사양으로 TUE가 감소하여 보정이 감소하고 테스터의 성능이 향상됩니다. 표 2은(는) ADS9817 디바이스의 TUE에 대한 통찰력을 제공합니다.

표 2 다양한 작동 조건에서 ADS9817의 측정 정밀도
25°C에서 총 미조정 오류(TUE)
INL(ppm) 오프셋 오류(ppm) 게인 오류(ppm) TUE(ppm) 오류(%)
25°C에서 TUE 15.26 495.90 183.10 528.84 0.053
보정 후 25°C에서 TUE 15.26 0 0 15.26 0.0015
보정 후 25°C ± 5°C에서 TUE 15.26 2.5 3.5 15.85 0.0016

데이터 수집 장비

고속 데이터 수집 시스템에는 감쇠되지 않은 가속도계나 광대역 전류 트랜스듀서와 같은 고주파 센서의 출력을 측정하기 위해 별칭이 없는 넓은 대역폭의 정밀 신호 체인이 필요합니다. 넓은 동적 범위에서 빠른 과도 신호를 정확하게 캡처하려면 고속 정밀 ADC가 필요합니다. 데이터 수집 시스템에서 발생할 수 있는 다양한 신호를 정확하게 캡처하려면 약 20MSPS의 ADC가 필요합니다. ADS9219는 20MSPS에서 95dB의 신호 대 잡음비를 제공합니다.

그림 2에는 데이터 수집 시스템의 회로 블록 다이어그램이 나와 있습니다. 통합 ADC 드라이버는 프런트엔드 앰프의 대역폭 요구 사항을 완화합니다. 데이터 수집 시스템은 이러한 향상된 기능을 통해 정밀도와 광대역 대역폭을 모두 제공할 수 있습니다. ADC가 아날로그 정보를 수신하면 데이터 수집 소프트웨어가 디지털화된 데이터를 처리하여 사용자에게 출력합니다.

데이터 수집을 위한 ADC 구성의 회로 다이어그램 그림 2 데이터 수집을 위한 ADC 구성의 회로 다이어그램

선형 인코더

아날로그 증분 인코더는 ADC가 서버 드라이브에서 디지털화하는 1Vpp 사인 및 코사인 신호를 출력합니다. 사인 및 코사인 신호의 보간은 서보 드라이브에 모터의 위치와 속도를 제공합니다. 이러한 신호를 정확하게 보간하려면 두 개의 동시 샘플링 채널이 필요합니다. 레이저 간섭계 또는 고급 선형 인코더와 같은 고정밀 요구 사항이 있는 모터 제어 완제품은 사인 및 코사인 모터 방법을 사용하여 빠르게 움직이는 모터를 측정하고 정확한 이동을 수행할 수 있습니다. 인코더의 출력 신호 주파수는 모터 속도와 직접 관련이 있기 때문에 고급 선형 인코더는 높은 샘플링 속도 ADC가 필요합니다.

ADS9219 및 ADS9218은 각각 20MSPS 또는 10MSPS의 2채널 동시 샘플링 ADC로, 인코더의 사인 및 코사인 출력을 측정하는 데 적합합니다. THS4541은 저전력, 고성능 ADC 드라이버 역할을 하는 고속 완전 차동 증폭기입니다. 이러한 디바이스는 높은 대역폭으로 두 신호를 동시에 캡처할 수 있어 더 엄격한 제어와 더 정확한 이동을 가능하게 하므로 사인 및 코사인 모터 제어에 좋은 옵션이 있습니다. 모터 컨트롤러는 컨트롤 알고리즘의 두 신호를 모두 사용하여 전기 모터를 정확하고 정밀하게 제어할 수 있습니다. 사인과 코사인 신호는 위상이 90도 어긋나기 때문에 제어 알고리즘은 모터의 위치와 회전 속도를 감지할 수 있습니다. 그림 3에는 광학 모듈 시스템의 일반적인 블록 다이어그램이 나와 있습니다.

THS 디바이스가 포함된 인코더 블록 다이어그램 그림 3 THS 디바이스가 포함된 인코더 블록 다이어그램

마무리

저는 자동화된 반도체 테스터가 어떻게 특정 수준의 정확도로 고속의 높은 채널 밀도가 필요한지 설명했습니다. 데이터 수집 장비에는 신호를 캡처하기 위해 매우 높은 속도가 필요하며, 사인 및 코사인 제어를 사용하는 하이엔드 선형 인코더는 정밀한 제어를 가능하게 하기 위해 정확한 동시 샘플링 ADC가 필요합니다. ADS9219 및 ADS9817을 통해 크기와 향상된 작동 정확도로 최상위 시스템을 구축하고, 완제품의 필요한 보정 및 가동 중지 시간을 최소화할 수 있습니다.

추가 리소스