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Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS



  1. #1
    Antoane
    Responsable technique

    Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS


    ------

    Bonjour,
    Je cherche à mesurer le courant d'entrée d'une porte CMOS 40XX (pas le courant d'alimentation, celui qui fait quelque chose comme 10pA).
    J'ai essayé avec un condensateur qui se chargerait (ou déchargerait) dans la "résistance" d'entrée, mais j'ai beau scruter la sortie.... rien ne change, il ne se charge pas ! Sans doute une résistance de fuite trop faible.

    Une petite idée ?

    Merci d'avance.

    -----
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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  3. #2
    gcortex

    Re : Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS

    condo entre l'entrée et la sortie d'une porte non ?

  4. #3
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS

    entre l'entrée et la masse (initialement chargé ou non).
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  5. #4
    gcortex

    Re : Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS

    essaye entre une entrée inverseuse et la sortie

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Tropique

    Re : Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    essaye entre une entrée inverseuse et la sortie
    L'avantage, c'est qu'il sera possible de voir "en temps réel" ce qui se passe sur la sortie, dès que le condo est branché.
    Restriction: il faut non seulement une porte inverseuse, mais également une non-B, parce que trois couches de logique rebouclées sont instables.
    Si le condensateur est mis à la masse ou à Vdd, il n'y a pas ces restrictions, mais il faut attendre que la tension ait atteint le seuil pour voir changer quelque chose.
    Ce genre de mesure n'est pas facile, et nécéssite des précautions: avec un courant de l'ordre du pA, le moindre effet parasite devient facilement dominant, et un condensateur modeste, de quelques dizaines de pF donne des délais disproportionnés.

    Montage à faire "en l'air", dans un environnement bien protégé.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  8. #6
    gienas
    Modérateur

    Re : Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS

    Bonjour Antoane et tout le groupe

    Je suis d'accord avec l'analyse de Tropique, mais je pense que même la série B serait testable.

    Par contre, il faudra tenter deux manips successives, puisqu'on ne peut prévoir le sens du courant.

    Mettre le condensateur entre entrée et masse, et observer la sortie inversée.

    Le calcul pour une charge de 5V, un condensateur de 1 nF et une fuite de 10 pA donne une durée de 100 s. Il ne faut donc pas craindre d'y passer du temps.


    1- commencer par décharger C à la masse et et attendre la charge suffisante pour basculer.

    2- commencer par brancher l'entrée au +, et attendre la décharge suffisante pour basculer en sortie.
    Dernière modification par gienas ; 13/06/2010 à 16h09.

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  10. #7
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS

    Merci pour vos réponses.
    j'ai essayé la mesure avec une capa entre sortie et entrée, sur un Motorola 4069UB. Je mesure environ 0,5pA (c'est peu, mais j'ai fait 3 mesures, donc ça devrait être bon).

    Je ne voie pas pourquoi tu proposes, Gienas, de faire ces deux essais : on se fiche de savoir dans quel sens va se charger le condensateur, puisque -idéalement- on part de Vcc/2 (j'ai 2,92V @Vcc=4,98V), donc il y a de la marge dans les deux sens, non ?

    La tension de sortie décroit, plutôt linéairement.
    En pj un chronogramme : 0,5V/div, 2minutes/div. On part de 2,92V. Pourquoi ces drôles d'ondulations ? pourquoi pas une belle droite (le multimètre, branché en parallèle semble, à sa vitesse de rafraichissement près, voir qqch de linéaire) ? ici, le condensateur fait 150pF, j'ai fait la même expérience tout à l'heure avec 1n, c'était une belle droite !
    Merci pour votre aide !

    PS : puisque c'est "si rapide", pourquoi est-ce que je n'obtenait rien avec mon montage, dont j'ai attendu le basculement... plusieurs heures durant (le temps de l'apéro+déjeuner ) ?
    PS3 : de plus amples (et plus propres) essais dans 6jour (voir 13, qui apporteront un week-end 31 fois plus long qu'à l'accoutumé)
    PS2 : il me semble que c'est la première fois qu'il vous est permis d'admirer l'écran de mon bel oscilloscope
    PS4 : le PS3 précède le PS2.
    PS5 : l'amplitude du bruit diminue une fois passé le seuil des 200mV.
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    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  11. #8
    Tropique

    Re : Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS

    J'ai l'impression que le bruit que tu ramasses est un émetteur AM; vu l'impédance d'entrée et le gain de ~30dB de la porte en boucle ouverte, c'est plausible.
    Il se peut aussi que les autres portes oscillent. Tu les as bien "muselées"?
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  12. #9
    gienas
    Modérateur

    Re : Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    ...
    j'ai essayé la mesure avec une capa entre sortie et entrée, sur un Motorola 4069UB ... Je ne voie pas pourquoi tu proposes, Gienas, de faire ces deux essais : on se fiche de savoir dans quel sens va se charger le condensateur ...
    Je ne comprends pas ce que tu attends de ton montage avec ce bouclage E/S. C'est un circuit logique, il faut le confiner à cela. Non, on ne se moque pas du sens du courant. C se chargera ou se déchargera, ce n'est pas identique ni prévisible.

    Essai depuis 0V pour tenter de charger, en attente de basculement.

    Essai depuis Vcc pour tenter de décharger en attendant de basculer.

    Le basculement dans ces conditions est instable, et entraîne un comportement incertain/aléatoire, qui peut faire chauffer la puce en faisant débiter les deux MOS complémentaires.

    Je ne comprends pas les résultats de ton oscillogramme, ni les instabilités qu'il comporte. Tropique a raison: que sont les autres entrées inutilisées.

    J'ai aussi un mauvais souvenir d'essai de 4069, qui n'avait pas un comportement "habituel". Je te suggère un autre choix.

  13. #10
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS

    Bonjour,
    J'utilise effectivement un 4069B, dont les entrées inutilisées sont "bien comme il faut" (ou, plutôt, j'ai refais l'expérience avec les entrées "bien comme il faut" et j'ai eu les mêmes résultats).

    Le circuit est certe un circuit logique, mais utilisé dans sa zone linéaire (c'est sa sortie que l'on voit sur l'écran de l'oscillo en PJ) : à l'allumage, le condensateur est déchargé, donc Ve=Vs=~Vcc/2. L'impédance d'entrée de la porte n'est pas infinie, donc :
    - ou bien elle absorbe un courant (i>0), et alors Vc croît, donc Vs augmente (i.e. le condensateur se charge "dans un sens")
    - ou bien elle crache un courant (i<0), et alors Vc devient négative, donc Vs tombe (i.e. le condensateur se charge "dans l'autre sens")
    Ou est l'erreur ?

    En PJ : mesure de Vs (alim de 5V, 50s/div, 1V/div), en commence avec le condensateur déchargé, Vs diminue jusqu'à 0V, c'est le premier triangle sur l'oscillogramme. On charge ensuite le condensateur à 5V (Vc = +5V), ça fait le deuxième triangle.

    J'ai fais la même mesure hier : pas de bruit (celui du modulateur AM) mais il y en avait ce matin.

    J'ai testé avec des 40XXBE (pas d'autre B tout court en stock), ça marche pas : une belle oscillation en sortie (environ 6,2MHz) qui n'a pas l'air de dépendre de la valeur de la capa de contre-réaction.

    PS :
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    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  14. #11
    Tropique

    Re : Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS

    Je pense qu'il n'y a pas d'erreur. C'est le comportement que j'attendrais.
    Par contre, je suppose que le 4069 est toujours un UB: avec un B, ça ferait comme pour les autres, des oscillations incontrôlables (tu pourrais essayer de mettre deux condos de 100nF entre sortie et rails d'alim, il est possible que ça les compense suffisamment pour les calmer).
    Pour éviter les courants parasites, la pin d'entrée devrait être soulevée, et le condo d'intégration soudé directement dessus; sinon, ce seront les courants de fuite du PCB ou de la plaque d'essai qui seront mesurés.

    Quant aux parasites qui surviennent de temps à autre.... je pense que c'est déjà une belle performance d'avoir pu faire une mesure.
    Dans une cage de Faraday, avec tous les instruments fonctionnant sur batteries, il serait sans doute possible de faire mieux et éliminer toutes les perturbations, mais il faut être réaliste.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  15. #12
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Mesure du courant de fuite d'une porte CMOS

    C'était bien un UB.
    Merci pour les conseils, bon après-midi venteux.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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