CMOS集成电路瞬态电流片外电流传感器电路

随着芯片特征尺寸的缩小和电路复杂程度的增加，有阻开路和有阻桥接缺陷的数目也在增加。同时，随着器件密度、复杂性和时钟速度的增加，逻辑测试技术已不能提供足够的故障覆盖率。为了弥补传统测试方法的不足，基于静态电流(IDDQ)的测试方法被广泛使用。然而，随着深亚微米技术时代的到来，总的静态漏电流急剧增加，IDDQ测试技术受到严峻挑战，因此，需要寻找新的测试技术，而瞬态电流测试技术提供一个很好的替代或补充。这种测试方法能够检测传统测试和IDDQ测试所不能检测的缺陷。

1 IDDT测试原理

IDDT测试是一种从供电回路，通过观察被测电路所吸取的瞬间动态电流来检测故障的一种方法，被认为可以检测出一些经电压测试和IDDQ测试所不能检测的故障(像开路故障(stuck-open fault)、冗余故障(redundant fault)和时延故障(delay fault)等)。

如图1所示，输入向量(测试向量)施加到被测集成电路的信号输入端，利用脉冲信号的上升沿和下降沿，CMOS电路中的PMOS和NMOS晶体管会有瞬间的共同导通，这样就在电源(VOD)和地(GND)之间形成一条通路，此时会有相对比较大的电流流过，这个电流就是IDDT。通过检测IDDT的大小，便可知被测电路是否存在缺陷。

2电流传感器电路的改进

文献[5]提出一种基于电荷测试的片外电流传感器电路，该电流传感器电路由4片高速电流反馈放大器(CFAs)组成，使用CLC449单片集成运算放大器作为基本组成单元。本文对文献[5]中的片外电流传感器电路进行改进，改进后的电路如图2所示。

2.1 电流读取放大单元(CSA)

电流传感器电路通过测量连接在电源线上的采样电阻两端的电压降而获得瞬态电流，因此要求电流读取放大单元要有足够高的阻抗，以避免测试电路对被测集成电路供电电流的影响。利用运放U1和U2构成的电压跟随器电路为被测电路和U3构成的差分放大器电路的输入端提供阻抗隔离。为了提高传感器电路的稳定性，本文采用性能非常优良的仪用放大电路，增加了电阻R12。

根据式(3)可知，若前级放大器增益(R12+R11+R9)/R12增大，则CMRR也相应增大，如果R11和R9使用的是基本相同的值，那么稍稍出现偏差也无所谓。为了能改变放大倍数，甚至可以大幅度地改变R12的值，因为式(1)中的V+和V-各自之间没有任何关系，所以CMRR也不会发生大的变化。并且在多数情况下，通过对称使用U1和U2两个运算放大器，而且R11=R9，则U1和U2两个运算放大器由CMRR引起的输出误差，相位相同而且大小相等，这样，差动放大电路的输出误差就会小到可以忽略不计。