【NI教程】測(cè)試系統(tǒng)的不二之選：系統(tǒng)源測(cè)量單元(SMU)

1、【NI 教程】測(cè)試系統(tǒng)的不二之選：系統(tǒng)源測(cè)量單元(SMU)目錄1.基于 NI SourceAdapt技術(shù)的NI PXIe -4139 系統(tǒng)源測(cè)量單元2. NI PXIe -4139 技術(shù)細(xì)節(jié)3. 應(yīng)用示例 DC -DC 轉(zhuǎn)換器測(cè)試4. 應(yīng)用示例 LED 特性描述5. SMU 助力您的下一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)1. 基于 NI SourceAdapt技術(shù)的NI PXIe-4139系統(tǒng)源測(cè)量單元源測(cè)量單元 (SMU) 是一種精密測(cè)量?jī)x器，可同時(shí)對(duì)同一通道的電流和電壓進(jìn)行同步源測(cè)量。該功能使得源測(cè)量單元成為從精準(zhǔn)直流電源到記述分立元件或集成電路等半導(dǎo)體組件的特性等各種應(yīng)用的理想之選。某些源測(cè)量單元針對(duì)特定的應(yīng)用

2、或者需求作了優(yōu)化，例如泄露測(cè)試、大功率IV 掃描、為具有快速瞬態(tài)響應(yīng)的移動(dòng)設(shè)備供電。這些儀器完美地提供了某一特定的功能，但是您可能需要多個(gè)這樣的源測(cè)量單元來完全記述需要各種不同激勵(lì)或功能的設(shè)備的特性。或者，您也可以選擇系統(tǒng)源測(cè)量單元，它將高功率、 高精度、高速源測(cè)量功能集成到單個(gè)儀器上，使您能夠執(zhí)行各種不同的功能以及通過同一接口進(jìn)行各種不同的設(shè)備測(cè)試。這不僅簡(jiǎn)化了連接，而且減少了使用儀器的種類和數(shù)量，降低了測(cè)試系統(tǒng)的占地空間和總體成本。NI PXIe-4139 將傳統(tǒng)的箱式源測(cè)量單元的高功率和精確度以及NI 技術(shù)集于一身，具有更快速、更靈活、更小巧的特性。這種結(jié)合使得NI PXIe-4139不

3、僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)源測(cè)量單元之外的功能，而且變成一款多功能的儀器，可用作為：?精準(zhǔn)電源?快速瞬變電源?電壓表、電流表或歐姆表隔離高壓/電流數(shù)字化儀?高電壓 / 電流序列發(fā)生器?脈沖發(fā)生器?可編程負(fù)載?低頻交流阻抗計(jì)將多種功能集成到單個(gè)儀器使得NI PXIe-4139成為測(cè)試各種不同設(shè)備的理想之選，這些設(shè)備可能包含以下需求：?高功率輸入輸出，同時(shí)具有高速采樣功能，例如電源管理集成電路(PMIC)? 高速瞬態(tài)響應(yīng)，例如射頻電源放大器?精準(zhǔn)測(cè)量及大功率脈沖掃頻，例如功率晶體管和高亮度LED?通過同一接口進(jìn)行精準(zhǔn)IV和低頻電容測(cè)量，例如微型機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備(MEM)由于 NI PXIe-4139的模塊化特性和

4、緊湊的尺寸，您可以將幾個(gè)源測(cè)量通道集成到混合信號(hào)自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用中，或者借助單個(gè)4U PXI 機(jī)箱中的 17 個(gè)源測(cè)量單元通道來搭建高密度半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)。2. NI PXIe-4139技術(shù)細(xì)節(jié)NI PXIe-4139所具有的寬功率范圍、高測(cè)量精度可以滿足大部分直流測(cè)試需求。此外，NI-PXIe-4139擴(kuò)展了傳統(tǒng)源測(cè)量單元的功能， 實(shí)現(xiàn)了快速采樣、 快速更新以及基于 NI 技術(shù)的源測(cè)量單元響應(yīng)自定義化。這使得源測(cè)量單元能夠用于各種不同的應(yīng)用，而此前則需要連接各種外部?jī)x器，如示波器、函數(shù)發(fā)生器或高度專業(yè)化的電源。規(guī)格特性更寬范圍脈沖NI PXIe-4139可以產(chǎn)生高至500 W 的脈沖，這使您可以

5、快速測(cè)試大功率設(shè)備的IV 特性而無需串聯(lián)多個(gè)源測(cè)量單元。 在更寬的脈沖范圍下進(jìn)行測(cè)試不僅可以使源測(cè)量單元在其常規(guī)的IV 范圍之外運(yùn)行， 而且可以最小化待測(cè)設(shè)備 (DUT) 的散熱量，減少對(duì)熱能管理基礎(chǔ)設(shè)備的需求。SourceAdapt技術(shù)NI PXIe-4139采用了新一代NI SourceAdapt技術(shù)，使您可以自定義源測(cè)量單元的控制循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)任意給定負(fù)載的最優(yōu)響應(yīng) 即使是高電容或者電感負(fù)載。消除過壓不僅保護(hù)了待測(cè)設(shè)備，而且也消除了振蕩引發(fā)的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。此外，上升和下降時(shí)間的最小化也可幫助您最大程度縮短測(cè)試時(shí)間。這個(gè)功能對(duì)高電容負(fù)載特別重要，因?yàn)樗梢员苊鈸p壞待測(cè)設(shè)備或者儀器。傳統(tǒng)

6、的源測(cè)量單元使用固定的模擬控制循環(huán)，通過從“常態(tài) ”跳轉(zhuǎn)到 “高電容 ”模式來防止源測(cè)量單元陷入不穩(wěn)定狀態(tài)。但是，在高電容模式運(yùn)行時(shí)，源測(cè)量單元的上升時(shí)間被極大地限制了，電容負(fù)載通常被限制在50 uF 。由于 SourceAdapt技術(shù)可讓您直接訪問源測(cè)量單元的數(shù)字控制循環(huán)，因此您可以優(yōu)化任意負(fù)載的源測(cè)量單元響應(yīng)，即使是針對(duì)2,500 uF 的電容器，如下圖所示。+ 放大圖片如上圖所示， 源測(cè)量單元為一個(gè)電容電流達(dá)到極值 10 A 后大約停留了2,500 uF 和電阻1 ms 。如果不采用2 的待測(cè)設(shè)備提供了源電壓。電壓最高值為3.3 V ，SourceAdapt技術(shù)，在這種無功負(fù)載狀態(tài)下，傳

7、統(tǒng)的源測(cè)量單元可能會(huì)變得不穩(wěn)定，并且有可能會(huì)損壞待測(cè)設(shè)備或儀器。3. 應(yīng)用示例 DC-DC 轉(zhuǎn)換器測(cè)試測(cè)試電源管理集成電路 (PMIC) ，如下圖所示的德州儀器公司的降壓轉(zhuǎn)換器，需要配置兩個(gè)源測(cè)量單元。第一個(gè)源測(cè)量單元為待測(cè)設(shè)備提供了特定電壓的輸入電源。第二個(gè)源測(cè)量單元通過增量掃描電流充當(dāng)負(fù)載。通過測(cè)量待測(cè)設(shè)備輸入輸出端的電壓電流，就可以計(jì)算出該DC DC 轉(zhuǎn)換器的功率效率。如下圖所示。NIPXIe-4139提供了寬 IV 范圍和硬件定時(shí)的序列引擎，使其成為從低功率到高功率快速掃描的理想選擇。此外， NI PXIe-4139的快速采樣率使您可以捕獲線路和負(fù)載的瞬態(tài)變化，而使用傳統(tǒng)儀器則需要連接

8、一個(gè)外部示波器。這一瞬態(tài)行為對(duì)于記述DC 組件的特性十分重要， 而且傳統(tǒng)源測(cè)量單元?jiǎng)t無法測(cè)量這些行為。+ 放大圖片4. 應(yīng)用示例 LED 特性描述上圖所示的 LED 來自于 CREE 公司，具有一個(gè)典型的 37 V 正向電壓，最高電流達(dá) 2.5 A 。即使這些數(shù)值超過了 NI PXIe-4139 的 20 W 直流上限，您仍然可以通過擴(kuò)展的脈沖范圍來記述該設(shè)備的特性。脈沖使您不僅只需使用一個(gè)源測(cè)量單元就可記述 LED 的特性， 還可最小化通過測(cè)試設(shè)備消散的熱量，自定義散熱器。避免需要?jiǎng)?chuàng)建上圖通過使用一組50 us 脈沖并使電流逐漸增大到最大值來顯示大功率LED 的 IV 特性。使用50 us 的窄脈沖寬度不僅可以最小化LED 的自熱影響，而且還可以減少總體測(cè)試時(shí)間。如果沒有NI SourceAdapt技術(shù)，創(chuàng)建準(zhǔn)確的窄脈沖是不可能的，該技術(shù)優(yōu)化了源測(cè)量單元對(duì)特定待測(cè)設(shè)備的響應(yīng)，并可提供最快的上升時(shí)間，且無過壓或振蕩現(xiàn)象。5. SMU 助力您的下一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)NI 系統(tǒng)源測(cè)量單元在體積小巧的PXI 組成結(jié)構(gòu)中提供高達(dá)500 W的脈沖電源，同時(shí)也提供了高達(dá)100 fA的電流敏感度。這些儀器不僅提供了卓越的直流性能，而且也通過增加內(nèi)置數(shù)字化儀和可自定義的源測(cè)量單元