Page 54 - 實現系統級效能、功耗與面積的3D-IC小晶片設計

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±6.5mA
• 功耗誤差=650μV×6.5mA=
從上面的公式中，可以發現使 用示波器測量系統電流時，測量誤 差高達6.5mA，這不足以精確測量 100μA的低功耗模式的電流消耗。 然而，示波器可以在合理的精準度 範圍內，精確地測量工作模式下的 設備功耗，並且通常用來測量工作 模式下的瞬態功耗。
DAQ通常用於採集多通道電 壓和/或資料。儘管有些人可能認 為DAQ設備是一種低成本的測量 工具，但一些高階型號也能提供出 色的直流測量精準度。出於說明目 的，將考慮兩個DAQ設備。第一個 是PXIe-6289，是一個32AI (18位 元，625kS/s)、具有4個AO和48個
DIO。與上例一樣，以下的精準度 計算用於最壞情況下，即低功耗模 式下的功耗測量。利用圖4，可以 使用下面規格書中的公式計算DC 精 準 度。
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的溫度變化量+參考溫度係數 ×上次內校準後的溫度變化量 偏移誤差=殘餘偏移誤差+偏 移溫度係數×上次自校準後 的溫度變化量+INL誤差雜訊 不確定度 雜訊不確定性=(隨機雜訊 × 3 ) / √1 0 0 增益誤差=120ppm+(17ppm ×5ppm)+(1ppm×5)= 210ppm 偏移誤差=(62ppm+(60ppm ×5))+10ppm=372ppm
4.23μW
用於低功耗測量的DAQ儀器
是檢測電阻上的電壓降(10μV)。 此外，將使用盡可能小的輸入範 圍(0.1V)。請注意，增益誤差和失 調誤差利用附加計算得出。在計 算增益和失調誤差時，將假設最 後一次校準與當前測量的溫度差 為5°C，而增益溫度係數(增益溫 度係數)為17ppm/°C，參考溫度 係數為1ppm/°C，INL誤差範圍為 10ppm。
•雜 訊 不 確 定 性 =(9μV×3)/√100=2.7μV
圖4:規格書中的PXI-6289精準度表。
www.eettaiwan.com | 2022年4月
將此計算應用於圖1中的電 路，可以看到該DAQ儀器可以實現 實際電流消耗精準度位於±1mA 範圍內的測量。因此，儘管該儀器 用於工作模式(1A)下的功耗測量時 精準度足夠，但它進行低功耗模
• 絕對精準度=(讀數×增益誤 差)+(量程×偏移誤差)+雜訊 不確定度 採用絕對精準度，「讀數」將
• 增益誤差=殘餘AI增益誤差+ 增益溫度係數×上次內校準後
•絕對精準度=0.1V× (210ppm)+0.1V×(372ppm) +2.7μV=58.2μV 將所有可能的誤差相加後，該
儀器的直流精準度為58.2μV。現 在，可以使用歐姆定律、儀器的精 準度和檢測電阻誤差來計算電流 讀數的精準度:
• 歐姆定律:I=V/R •測量誤差=±(60.9μV)/
(100mΩ)=±609μA
• 總誤差=測量誤差+感測器
誤 差 = ± 6 0 9 μ A +1 0 0 n A =
±609.1μA
• 功耗誤差=58.2μV×609.1μA
=35.45nW
TEST & MEASUREMENT