Teste de amplificadores diferenciais através de medida DC e transiente de tensões internas de polarização

Abstract

Este trabalho apresenta estudos voltados ao teste de Amplificadores Diferenciais. No primeiro momento, por meio de simulações SPICE, falhas catastróficas são injetadas em dois Amplificadores Diferenciais, projetados para uma tecnologia CMOS de 0,5m com configurações complementares, a fim de comprovar a ocorrência de variações nas tensões DC dos nós do circuito sob teste à medida que há injeções de falhas no mesmo. Também se faz análises preliminares dos resultados para verificar a possibilidade de diagnosticar as falhas através de assinaturas compostas pela digitalização (em um bit) dos valores DC dos nós do circuito sob teste. Posteriormente, é desenvolvida uma metodologia de teste simples e com baixo custo, aplicável a Amplificadores Totalmente Diferenciais. Considerando a necessidade do Circuito de Realimentação de Modo Comum para manter o controle do modo comum das saídas, é proposta a reutilização deste circuito como verificador, possibilitando a observação de falhas ocorridas tanto no Amplificador quanto no próprio bloco de CMFB. Falhas catastróficas e paramétricas são injetadas, por simulação, em dois amplificadores totalmente diferenciais, um projetado em 180nm e outro em 130nm. Testes DC e transientes são realizados e a cobertura de falhas é avaliada. Os resultados das simulações apontam boa cobertura de falhas, enquanto apenas os sinais de realimentação de modo comum precisam ser monitorados. Dessa forma é proposta uma estratégia de teste que apresenta um baixo custo e uma baixa sobrecarga de área do circuito.

This work presents a study related to the testing of Differential Amplifiers. Firstly, by means of SPICE simulations, catastrophic faults are injected in two complementary Differential Amplifiers, designed considering a 0,5μm CMOS technology, in order to prove the concept of testing the circuit by checking the occurrence of variations in the DC voltage of the circuit internal nodes due to the injected faults. The possibility of diagnosing faults using a digitized representation of the DC values of the observed nodes of the circuit was also investigated. Then, a simple and cost-effective test methodology for Fully Differential Amplifiers (FDA) is proposed. Considering the need of the common mode feedback circuit to maintain the control of the common mode output voltage, it is proposed to re-use this circuit as a checker, allowing the observation of faults in both the amplifier itself and the CMFB block. Catastrophic and parametric faults are injected in two FDAs, designed in 180nm and 130nm technology respectively. DC and transient tests are performed and the fault coverage is evaluated. The simulation results indicate high fault coverage, while only the signals from the common mode feedback need to be monitored. This way a low cost and low overhead test methodology is proposed.