开尔文连接的详细解释

开尔文连接是集成电路测试的基础知识之一，一般线路中的电流大于10mA或者100mA以上，需要测量的电压精度要求在mV级别时，就必须使用开尔文连接。

因为集成电路测试通常无法将测试电路做到被测器件附近，通常会有0.5米到2米的接线。另外，为了方便连接不同的DUT，这些接线通常会采用插接件，线路中也经常会采用电子开关或者继电器，而这些都会引入线路电阻。这时，导线就不再是理想的，必须考虑导线的电阻的影响。

先从最简单的缓冲器电路开始。

缓冲器的电路，只考虑了运放的输出端，没有考虑地线。实际电路中，地线上的电流更大，因为电路中的电流一般是通过地线返回的。

因为要考虑地线一侧的接线电阻，所以，这时反馈电压必须采用差分输入的形式。为了方便说明，这里使用电压控制电压源作为差分放大器使用。

下图是一个简单的直流电源的模型。VDAC，用于设置输出电压。EAMP代替运算放大器，注意，放大倍数很大，这里为1e8，也就是160dB。ESUM代替差分放大器，为了简单，这里设置放大倍数为1。

开尔文连接通常叫做四线连接，因为有四条线，如下图所示，分为 High Force，High Sense，Low Sense，Low Force。其中High Force和Low Sense就是走大电流的线路，统称为Force线，线路上的电阻就不能忽略。而High Sense和Low Sense，用于检测电压，统称为Sense线，通常电流很小，可以忽略不计，因此可以忽略线路上的电阻。

这里问一个小问题，如果负载RLoad需要并联一个电容，那么电容应该连接到Force线上还是Sense线上？

这个电路是可以在LTspice中仿真的。这里再提供一下开尔文连接的计算。

如上图所示，当EAMP的放大倍数a，a趋于无穷大的时候，Vsum=Vin，也就真正的实现了一个开尔文连接的缓冲器。

这种结构，也就是集成电路自动测试设备ATE的V/I源的基本结构。在High Force或者Low Force线路中串联一个电阻，检测电阻两端的电压，就可以实现电流测量。如果使用这个电流两端的电压作为反馈控制信号，就可以实现恒流源。V/I源就是通过切换不同的反馈控制方式来实现恒压输出(Force Voltage，FV模式)和恒流输出(Force Current，FI模式)的。

上图在LTspice中仿真，还可以尝试修改ESUM的放大倍数，可以观察计算一下，这个放大倍数对VH和VL之间的电压有什么影响。

 

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来源： https://www.cnblogs.com/integrated-circuit-testing/p/14852233.html