Desenvolvimento de teste de amplificadores diferenciais utilizando simulações SPICE automatizadas

Abstract

Neste trabalho o teste de circuitos integrados analógicos é abordado. É desenvolvida uma ferramenta de automatização de injeção e simulação de falhas, assim como posterior análise dos resultados das simulações. Essa ferramenta é utilizada para criação de dicionários de falhas analógicas. A validação da ferramenta foi realizada pela reprodução idêntica de resultados passados obtidos de forma manual. O tempo de criação do dicionário de falhas completo utilizando a ferramenta é dominado pelo tempo de simulação de todos os circuitos. Propôs-se, então, uma metodologia de seleção otimizada de conjuntos de vetores de teste baseada na resposta em frequência de diversos nós do circuito, assumindo-se que este opera em sua faixa linear. A metodologia consiste em obter a resposta em frequência dos circuitos com falha injetada e compará-las com a resposta dos circuitos nominal e nos corners da tecnologia. Três circuitos diferentes foram utilizados como prova de conceito da funcionalidade da metodologia: um FDA de um estágio (Fully-Differential Amplifier), projetado por Oliveira, Severo e Girardi (2014); um segundo FDA, projetado por Aguirre (2014), de dois estágios principais e um estágio de compensação; e por último a aplicação do último FDA, um filtro analógico de terceira ordem, projetado também por Aguirre (2014), que faz parte de um modulador sigma-delta. São feitas análises sobre a gama de possibilidades de escolha dos vetores de teste que podem proporcionar inclusive a cobertura completa das falhas.

This work addresses the test of analog integrated circuits. An automatization tool for fault injection, circuit simulation and post simulation analysis is developed. The tool is then used in the creation of analog fault dictionaries. The tool was validated by the identical reproduction of past results, which were obtained manually. Using the tool, the creation time of a fault dictionary is dominated by the time taken by the simulation of all circuits. An optimazed set of test vectors selection metodology based upon the frequency response of various nodes was proposed, assuming the circuit to work at its linear range. The metodology consists in obtaning the frequency response of faulty circuits and comparing it to the frequency response of the nominal and the tecnology corners circuits. Three circuits were then used as proof of concept: a one-stage FDA (Fully-Differential Amplifier) designed by Oliveira, Severo e Girardi (2014); a second FDA, designed by Aguirre (2014), using two main stages and one compensation stage; and finally an amplication of the last FDA, an analog third-order filter, also designed by Aguirre (2014), which is part of a sigma-delta modulator. The possible ways of choosing the test vectors are discussed, and some examples of even full fault coverage are presented.