A New PMU (parametric measurement unit) Design with Differential Difference Amplifier

This paper describes a new PMU(parametric measurement unit) design technique for automatic test equipment(ATE). Only one DDA(differential difference amplifier) is used to force the test signals to DUT(device under test), while conventional design uses two or more amplifiers to force test signals. Since the proposed technique does not need extra amplifiers in feedback path, the proposed PMU inherently guarantees stable operation. Moreover, to measure the response signals from DUT, proposed technique also adopted only one DDA amplifier as an IA(instrument amplifier), while conventional IA uses 3 amplifiers and several resistors. The DDA adopted two rail-to-rail differential input stages to handle full-range differential signals. Gain enhancement technique is used in folded-cascode type DDA to get open loop gain of 100 dB. Proposed PMU design enables accurate and stable operation with smaller hardware and lower power consumption. This PMU is implemented with 0.18 um CMOS process and supply voltage is 1.8 V. Input ranges for each force mode are 0.25~1.55 V at voltage force and 0.9~0.935 V at current force mode.

차동 차이 증폭기를 이용한 새로운 파라메터 측정기 (PMU) 설계

본 논문은 자동 시험 장비(ATE : automatic test equipment)를 위한 새로운 파라메터 측정기(PMU : parametric measurement unit) 설계 기술을 설명한다. 기존의 설계는 피 시험 소자(DUT : device under test)에 신호를 인가하기 위해 두 개 혹은 그 이상의 증폭기를 사용하지만, 본 연구에서는 오직 하나의 차동 차이 증폭기(DDA : differential difference amplifier)를 사용한다. 제안된 기술은 귀환 경로에 추가적인 증폭기가 필요하지 않기 때문에, PMU는 안정적인 동작을 보장한다. 또한 DUT의 응답 신호를 측정하기 위한 기존의 계측 증폭기(IA : instrument amplifier)가 3개의 증폭기와 다수의 저항을 사용하는 것에 반해, 제안된 기술은 오직하나의 DDA를 IA로 적용했다. DDA는 전 범위의 차동 신호를 다루기 위해 두 개의 rail-to-rail 차동 입력 단을 적용하였다. 100 dB의 개 루프 이득을 얻기 위해 folded-cascode 형태의 DDA 안에 추가적인 이득 증가 기술이 사용되었다. 제안된 PMU 설계는 더 작은 면적과 더 적은 전력 소모를 가지고 정확하고 안정적인 동작을 가능하게 한다. PMU는 0.18 um CMOS 공정으로 구현되었고 공급 전압은 1.8 V이다. 입력 범위는 전압인가 시 0.25~1.55 V이고, 전류인가 시 0.9~0.935 V이다.