Richi´s Lab

Maxim MAX038

MAX038

Der MAX038 ist ein recht bekannter Funktionsgenerator, der einen Frequenzbereich von 0,1Hz bis 20MHz bietet. Laut Datenblatt sind auch höhere Frequenzen möglich, die Signalqualität leidet allerdings darunter.

 

MAX038 Datenblatt Blockschaltbild

Das Blockschaltbild im Datenblatt zeigt was der MAX038 leisten kann. Die Grundlage bildet eine 2,5V-Referenzspannungquelle und ein Oszillator. Über den Kondensator Cf und den Pin IIN wird die Resonanzfrequenz des Oszillators eingestellt. Dabei ermöglicht IIN die Variation der Frequenz um mehr als einen Faktor 100. Für größere Einstellbereiche muss Cf geändert werden. Der Eingang FADJ ermöglicht eine Feineinstellung der Frequenz. Der Eingang DADJ beeinflusst das Verhältnis von Lade- und Entladestrom des Kondensators Cf und bietet darüber eine Einstellmöglichkeit des Tastgrads.

Der Oszillator besitzt drei Ausgänge, darunter ein Dreieckssignal, das über den Ausgangsmultiplexer direkt ausgegeben werden kann. Ein sogenannter Sine Shaper generiert aus dem Dreieckssignal ein Sinussignal. Das Rechtecksignal entspringt einem Komparator, der auf zwei phasenverschobene Ausgangstakte des Oszillators zugreift. Nachdem die gewünschte Signalform über zwei Steuersignale und den Multiplexer ausgewählt wurde, durchläuft es einen Verstärker und wird mit einem Pegel von +/-2Vpp und einem maximalen Strom von +/-20mA ausgegeben.

Der MAX038 bietet zusätzlich einen Synchronisationsausgang und einen Phasendetektor. In Kombination mit dem FADJ-Pin kann man so mehrere Bausteine miteinander synchronisieren. Der Komparator am SYNC-Ausgang besitzt eigene Versorgungspins, da dessen steile Schaltflanken laut Datenblatt das Ausgangssignal des MAX038 stören würde. Diese zusätzliche Versorgung ist entsprechend über kurze Leitungen mit Entkopplungskondensatoren zu verbinden.

Dass auf die Versorgung des MAX038 ein spezielles Augenmerk geworfen wurde, zeigt sich am Hinweis im Datenblatt, dass die sechs Massepins intern nicht verbunden sind und entsprechend alle extern angebunden werden müssen.

 

MAX038 Datenblatt Die

MAX038 Die

Das Die entspricht der Abbildung im Datenblatt. Dort steht auch, dass die Schaltung 855 Transistoren enthält.

Auf die Anordnung der Bondpads wurde besonderes Augenmerk gelegt. Für das Ausgangspotential sind zum Beispiel zwei Bondpads integriert in deren direkten Nachbarschaft sich das positive und das negative Versorgungspotential befinden. Auch für das Referenzpontential und den frequenzbestimmenden Kondensator sind auf dem Die zwei Bondpads vorgesehen. Wie im Datenblatt beschrieben ist das Bezugspotential mehrere Male vorhanden.

 

MAX038 Die Detail

Das Design stammt aus dem Jahr 1994. FG01X könnte eine interne Bezeichnung für den MAX038 oder den verwendeten Fertigungsprozess sein.

 

MAX038 Die Detail

MAX038 Die Detail

Insgesamt finden sich zehn Maskenrevisionen: 20A, 22A, 30A, 38A, 60A, 90A, 97A, 100A, 110A, 120A.

Einige Masken lassen sich durch die Farbe relativ sicher ihrer Funktion zuordnen. Die Masken 20A und 22A scheinen tiefere Strukturen zu formen. 30A trägt die gleiche Farbe wie einige Widerstände. 38A und 60A scheinen nur verschieden dicke Siliziumoxidschichten darzustellen. Es könnte sein, dass 38A eine Gateoxidschicht ausformt, während 60A die Durchkontaktierungen definiert, durch die die Metalllage die tiefer liegenden Schichten kontaktiert. Dazu passt, dass 90A mit ziemlicher Sicherheit die erste Metalllage darstellt. Wie sich noch zeigen wird, ist 97A ein Material, das über einen Laserabgleich justiert werden kann. 110A ist die zweite Metalllage. Es wäre nur logisch, dass 100A Durchkontaktierungen zwischen den beiden Metalllagen schafft. 120A besitzt eine ähnliche Farbe wie 100A. Man kann davon ausgehen, dass 120A die Aussparungen in der Siliziumoxidschicht schafft, in denen danach die Bonddrähte das Die kontaktieren.

Abhängig vom Potential besitzen einige Bondpads auf zwei Seiten Strukturen, die mit den Versorgungspotentialen verbunden sind. Es handelt sich dabei um Schutzstrukturen, die Spannungen oberhalb und unterhalb des Bereichs der Versorgungsspannung ableiten.

 

MAX038 Die Detail

Werden Bereiche mit einem Laser abgeglichen, so findet sich auf dem Die meist eine quadratische Struktur, die an ein Testpad angebunden ist. Auch in den MAX038 wurde eine solche Struktur integriert. Sie ist mit dem positiven Versorgungspotential verbunden.

 

MAX038 Die Detail

Über das Die sind viele Streifen des abgleichbaren Materials verteilt. Teilweise ist ihre Funktion offensichtlich. Hier überbrücken sie mehrere in Serie geschalteten Widerstände. Der mittlere Streifen in der rechten Kette scheint durchtrennt worden zu sein, so dass sich der Widerstand in diesem Pfad erhöht.

 

MAX038 Die Detail

Durch die Abbildung des Dies im Datenblatt lassen sich die Potentiale problemlos zuordnen. Dabei fällt ein kleiner Fehler auf. Im Datenblatt ist das COSC-Potential nicht den zugehörigen Bondpads, sondern den zwei daneben liegenden Testpads zugeordnet.

Die Funktionen der einzelnen Bereiche lassen sich dennoch nicht vollständig klären.

 

MAX038 Die Detail

In der linken oberen Ecke des Dies befinden sich fünf größere, quadratische Strukturen, die die Endstufe darstellen und entsprechend massiv an Ausgangs- und Versorgungsbondpads angebunden sind.

Die große, längliche Struktur in der oberen linken Ecke ist lediglich an das negative und an das positive Versorgungspotential angebunden. Es könnte sich um eine Spannungsbegrenzung handeln, die anspricht, wenn eine Über- oder Unterspannung an den Pins über die Schutzstrukturen die Versorgungsspannung auf unzulässige Werte anhebt.

Von den zwei hier ganz rechts befindlichen Bondpads führen dickere Leitungen nach unten zu zwei größeren Blöcken. Die Bondpads liefern die exklusive Spannungsversorgung für den SYNC-Ausgang. Von den zwei Blöcken, die die zugehörige Endstufe darstellen, führt entsprechend eine Leitung zum SYNC-Bondpad.

 

MAX038 Die Detail

Die Schaltungen, die im oberen rechten Bereich des Dies integriert wurden, lassen sich nicht analysieren. Vor allem in diesen Bereich befinden sich viele Kondensatoren, die beim MAX038 ungewöhnlich kontaktiert sind. Eine große Fläche der Metalllage stellt die obere Elektrode dar. Zwei seitlich angeordnete Streifen der Metalllage kontaktieren anscheinend die untere Elektrode.

 

MAX038 Die Detail

Im unteren linken Bereich des Dies muss sich die Referenzspannungsquelle befinden. Typische Strukturen sind zwar nicht eindeutig zu erkennen, die breite Leitung des REF-Bondpads führt allerdings in diesen Bereich. Dazu passt, dass in diesem Bereich auch die Potentiale von vier Testpads geführt werden. Vermutlich wurden darüber die Spannung und der Temperaturdrift der Referenzspannungsquelle abgeglichen. Verfolgt man die Leitungen der vier Testpads, so stellt man fest, dass sie im rechten Bereich zweimal zwei kurze, rote Streifen durchlaufen, die nach dem Abgleich durchtrennt wurden.

Hier befinden sich zwei Massepotentiale direkt nebeneinander. Die zugehörigen Bondpads sind allerdings nicht verbunden. Man kann davon ausgehen, dass das obere Massepotential exklusiv für die Referenzspannungserzeugung herangezogen wird.

 

MAX038 Die Detail

Im rechten unteren Bereich fällt ein quadratischer, relativ symmetrisch aufgebauter Bereich auf. Es könnte gut sein, dass es sich dabei um den Sine Shaper handelt. Diese Schaltungen bestehen meist aus mehreren Stufen, was die Strukturen erklären könnte.

 

zurück
oder unterstützt mich über Patreon