(完整版)【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、NATIONAL尸 IN5TRUMEE【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)用示例一一DC-DC轉(zhuǎn)換器測(cè)試4. 應(yīng)用示例一一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

2、。某些源測(cè)量單元針對(duì)特定的應(yīng)用或者需求作了優(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(lái)完全 記述需要各種不同激勵(lì)或功能的設(shè)備的特性?；蛘?，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(guò)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

3、 NI PXIe-4139不僅能夠?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(guò)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(ME

4、M)7 NATIONALINSTRUMENTS由于NI PXIe-4139的模塊化特性和緊湊的尺寸，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(lái)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。

5、規(guī)格SpecificationNI PXIe-4139Precision System SMUMax Voltage60VMax Current*3 A. DC + 10 A. PulsMax Power20 W( DC500 W* PulseCurrent Sensitivity100 f AVoliage Sensitivity100 nVMaxRteT8MS/$Max Update Rate100 kS/s.Output timingSWor HW timedTransicm ResponseSlow, Normal Fast C 曲 tm (NI SovrceAdspt)Gudrdin

6、gViesRemote Sense特性更寬范圍脈沖NI PXIe-4139可以產(chǎn)生高至500 W的脈沖，這使您可以快速測(cè)試大功率設(shè)備的IV特性而無(wú)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)一一即使是高電容或者電感負(fù)載。消除過(guò)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(wèn)題。此外，上升和下降時(shí)

7、間的最小化也可幫助您最大程度縮短測(cè)試時(shí)間。(書*)#亙一 dE1,0Q,90.80,70-60.50.40,30,20.10.0 -0.10.40.81.21.6o1 Slow, 100 rF load Normal. 100 nF load Custom. 100 nF Isd2.0Tiire (Milliseconds)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)的源測(cè)量單元使用固定的模擬控制循環(huán)，通過(guò)從 常態(tài)”跳轉(zhuǎn)到 高電容”模式來(lái)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S

8、ourceAdapt技術(shù)可讓您直接訪問(wèn)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。firjrtfoim GraphCmiient+放大圖片NATIONALINSTRUMENTS如上圖所示，源測(cè)量單元為一個(gè)電容 2,500 uF和電阻2Q的待測(cè)設(shè)備提供了源電壓。 電壓最高值為3.3 V , 電流達(dá)到極值10 A后大約停留了 1 ms。如果不采用SourceAdapt技術(shù)，在這種無(wú)功負(fù)載狀態(tài)下，傳統(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)用示例一一DC-DC轉(zhuǎn)換器測(cè)試測(cè)試電源管理集成電路（PMIC）

9、，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(guò)增量掃描電流充當(dāng)負(fù)載。BOOTRTX2LKCOMPFB通過(guò)測(cè)量待測(cè)設(shè)備輸入輸岀端的電壓電流，就可以計(jì)算岀該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。VtalJMK誕弧聞1vzsi.mK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)

10、源測(cè)量單元?jiǎng)t無(wú)法測(cè)量這些行為。Trmis 屮so JsI im：血恥斶憶M+放大圖片4.應(yīng)用示例LED特性描述NATIONALINSTRUMENTSLEDSgcs37 V2,5A*NIPXIe-4139上圖所示的LED來(lái)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(guò)了 NI PXIe-4139的20 W直流上限，您仍然可以通過(guò)擴(kuò)展的脈沖范圍來(lái)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(guò)測(cè)試設(shè)備消散的熱量，避免需要?jiǎng)?chuàng)建自定義散熱器。PuJfi 0tfVdt9Lpinrt P4A14 BtiCurTcht

11、lMl 佝4MI*cQ : OiOCQOl匚*f 畑Iir* .-aim JPiiI-m dn The. fi)4ilsii-屛Tin* (i-l上圖通過(guò)使用一組 50 us脈沖并使電流逐漸增大到最大值來(lái)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(méi)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(wú)過(guò)壓或振蕩現(xiàn)象。NATIONALINSTRUMEhTTS5. 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