Page 55 - 實現系統級效能、功耗與面積的3D-IC小晶片設計

TEST & MEASUREMENT
式(100μA)下電流消耗測量時精 準度太低。
相比之下，可以利用更高性 能的終端模型來檢驗上述多功 能DAQ設備的性能。在第二台 DAQ儀器中，將評估NI PXIe- 4309的性能，該儀器具有高達 2MS/s的取樣速率、28位可變解 析度、32個通道，輸入範圍和為 ±15V。
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更高性能的資料獲取儀器
與DMM類似，NI PXIe-4309 利用額外的精準度改善技術來提 高直流測量精準度，包括自動歸 零、斬波和偏移補償等。為了更好 地說明PXIe-4309附加功能帶來 的好處，先評估一個啟用自動歸 零的示例，但在採集一開始並不 認為偏移為零。在這種情況下， 自動調零採樣在讀取低電壓時改 進最顯著，而偏移歸零消除了最大 的誤差源，即在讀取低電壓時補償 了4.5μV的偏移誤差。因為的讀數 是10μV，所以不需要偏移歸零功 能。現在，將繼續使用圖5中的最 小範圍(0.1V)。
圖5:PXIe-4309規格書中的精準度表。
如前所述，來自DAQ設備的 最大誤差源之一是偏移誤差。本 例中，將選用的儀器電壓量程為 0.1V，校準週期為兩年。在此示 例中，可以透過查看圖5中的規格 書來確定快速精準度估算。兩年 校準週期內總誤差的偏移誤差為 4.7μV。可以利用偏移誤差計算公 式來計算偏移誤差，計算中需要用 到線性度、雜訊和殘餘偏移，而這
表1:基於低功耗測量要求的各類儀器性能比較。
些在參數規格書中均可找到。以下 公式有助於計算設備的總精準度:
益誤差
• 偏移誤差=讀數漂移+線性度 ╸線性度誤差=5ppm(100mV
根據測量的電壓降(10μV)， 將考慮與之前100mV量程所用相 同的參數規格。假設PXIe-4309 在測量的兩年內進行了校準，可以
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• •
量程內)=0.0000005
╸殘餘偏移=4μV 使用以下資料:
雜訊=雜訊(RMS)×√2= 0.00000054 增益誤差=60ppm=0.00006 精準度=偏移誤差+雜訊+增
• 偏移誤差=4.5μV (計算時，低 於5°C時採用調零)
• 線性度=0.1V×5ppm=500nV • 殘餘偏移=4μV
2022年4月 | www.eettaiwan.com