Desenvolupament i verificació d’una plataforma de test alternatiu per circuits analògics sotmesos a variabilitat de procés

La inevitable variabilitat introduïda pel procés de fabricació d’un circuit i l’obligació de garantir el compliment d’unes certes especificacions de disseny abans de llençar-lo al mercat, fa dels tests una part imprescindible en el procés de fabricació de circuits integrats, especialment els analògics. El test clàssic té uns requeriments i costos considerables i, en conseqüència, durant els darrers anys s’han proposat tècniques alternatives que busquen reduir el temps i costos associats. Òbviament, cal garantir la validesa d’aquests mètodes alternatius. És d’aquesta problemàtica d’on sorgeix la idea d’aquest treball, que consisteix a desenvolupar una plataforma de verificació de test alternatiu. Aquesta plataforma consta d’un sistema analògic (DUT i potenciòmetres) i d’un sistema digital (microcontrolador) que conjuntament permeten emular la variabilitat inherent del procés de fabricació del circuit. D’aquesta manera, amb un únic muntatge físic es pot disposar dels circuits necessaris per comprovar la validesa d’un cert mètode de test alternatiu. El circuit analògic proporcionat per la plataforma és un filtre Biquad Tow-Thomas, del qual se’n dedueixen les equacions de disseny i es realitza una anàlisi de sensibilitat. També es calcula el valor nominal dels seus components per acomplir unes certes especificacions. Finalment, els únics components del circuit que són substituïts per components variables són les resistències, que són reemplaçades pels potenciòmetres digitals AD5206 d’Analog Devices combinats amb altres resistències de valor constant. L’usuari de la plataforma pot configurar les 6 resistències variables amb valors dins d’un cert rang mitjançant Matlab. Els valors corresponents que han d’adquirir els potenciòmetres es calculen automàticament i es transmeten al microcontrolador per protocol de transmissió sèrie mitjançant el perifèric USART, que es troba integrada a l’Arduino Nano. Aquest s’encarrega de configurar el potenciòmetre amb el valor desitjat. Finalment, es constata el correcte funcionament de la plataforma dissenyada mitjançant una bateria d’experiments de laboratori: es comprova que el valor dels components variables amb els quals l’usuari vol configurar la plataforma són els que realment s’obtenen al circuit. Per fer-ho, es generen 4 circuits (on els valors de les 6 resistències han estat determinats de manera aleatòria) dels quals es mesuren experimentalment les seves performances i es comparen amb les performances que la plataforma hauria de presentar teòricament si les resistències variables pressentissin el valor adequat. Dels quatre circuits estudiats, la mitjana d’aquestes diferències és del 1,59%