7大技巧優(yōu)化您的源測量單元
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源測量單元(SMU) 由于其將可編程電源、可編程負載和DMM的功能集成到一臺儀器而日益普及。 然而，大多數工程師只是表面上理解了SMU對其測試系統(tǒng)性能和吞吐量的影響。 為了實現減少成本和測試時間的最終目標，以下七個技巧可讓您更快速、更經濟地分析和驗證產品。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/333417.htm1使用示波器監(jiān)測啟動電壓
SMU未達到穩(wěn)定狀態(tài)就開始測量會導致不確定的測試結果，但等待過久又會浪費寶貴的時間。 這時，您可使用示波器或數字化儀來探測SMU的輸出電平，同時將其連接到待測設備（DUT）以確保等待SMU達到穩(wěn)定狀態(tài)開始測量的時間不會過短或過長。
圖1. 使用示波器或數字化儀探測SMU的電壓輸出線，優(yōu)化測量質量和時間。
過去查看SMU的輸出需要使用配有電壓和電流探針的外部示波器。 而PXIe-4139精確系統(tǒng)SMU集成了一個1.8 MS/s數字化儀，避免了使用外部示波器和外部電纜的需要 - 輸入功率可直接通過內部通道探測。 此外，如果在測試過程中發(fā)現任何嘈雜的電源軌，可以使用數字化儀進行故障排除。
圖2. PXIe-4139精確系統(tǒng)SMU具有集成的數字化儀，可簡化特性分析和驗證過程中輸出功率電平的監(jiān)測。
2評估單位通道價格和測量時間
解決高通道數測試要求的一個常見方法是在SMU和待測設備之間添加一個開關或多路復用器。 雖然這種方法比較經濟，但會讓測量序列化，大大降低工作效率，因為我們必須等待開關達到穩(wěn)定才能開始測量。
圖3. 針對高通道數應用增加SMU通道可提高生產效率，并大大降低測量時間。
模塊化SMU通道密度的最新改進極大地降低了SMU系統(tǒng)的單位通道價格。 PXIe-1085 24 GB/s機箱等18槽PXI機箱可以容納多個4通道SMU，比如PXIe-4141精確SMU，在19英寸的測試儀器機架中形成一個68通道系統(tǒng)。 由于采用PXI架構，所有SMU均可共享相同的CPU、觸發(fā)線和電源，這樣不僅有助于降低資金成本，而且可減小生產車間的占地空間成本。
圖4. 高密度PXI SMU能夠在單個4U機架內形成高達68 SMU通道的系統(tǒng)。
3創(chuàng)建自定義輸出信號以進行高級特性分析
射頻和電源管理芯片往往需要先進的測試方法來確保設備按預期正常工作。 一個典型的例子是測試線性穩(wěn)壓器的電源抑制比(PSRR)。 這需要在直流偏壓的基礎上疊加一個低電壓AC紋波，以確保調節(jié)器能夠有效地阻止輸出端出現這個AC紋波。
圖5. 輸入信號用于分析線性穩(wěn)壓器的PSRR（線性穩(wěn)壓器的電壓由一個直流偏壓疊加一個低電壓AC紋波組成）。
使用傳統(tǒng)SMU時，必須使用外部交流電源和外部濾波電路來確保SMU不會損壞。 由于模塊化SMU通過軟件進行定義且提供硬件定時序列選項，您可以在軟件中創(chuàng)建自定義波形以輸出包含直流偏壓的交流信號。 PXIe-4139精確系統(tǒng)SMU具有100 kS/s硬件定時的更新速率，可在低于1 kHz的頻率下提供平穩(wěn)的交流信號。
圖6. PXIe-4139精確系統(tǒng)SMU等模塊化SMU可以使用LabVIEW等軟件來編程，以輸出自定義波形來滿足高級測試需求。
4采用硬件定時的序列
軟件定時的序列是快速啟動和運行SMU進行自動化測量的一種有效方法。 但是，對于時間敏感序列，軟件抖動會大大降低測試系統(tǒng)的確定性。 速度快的另一個好處是可以消除每次測量上位機和儀器之間的通信延遲。 而硬件定時的序列則可允許您更改每個步驟SMU的各種參數，如輸出模式、空隙時間、電流范圍和瞬態(tài)響應。
圖7. 軟件定時序列（灰色）無規(guī)律地運行，而硬件定時序列（藍色）則可確定地執(zhí)行。
有關硬件定時的序列的更多信息，請參閱NI PXIe-4139設備規(guī)范的“測量和更新時序特性”部分。 NI SMU的另一個優(yōu)勢是能夠向其他儀器發(fā)送“信號源完成”、“測量完成”和“序列完成”觸發(fā)，以同步多個高級測試系統(tǒng)的測量。
5使用自校準提高測量重復性
大多數儀器的校準周期是一到兩年，而在這段期間，儀器會慢慢偏移校準點。 現代SMU能夠以已知信號的測量值為參考，比較兩個值之間的差后對儀器進行數字調諧來達到校準目的。 雖然這不會延長校準周期，但確實有助于克服SMU的時間和溫度漂移影響。
圖8. 使用SMU的自校準功能，摒除時間和溫度漂移的影響，提高測量可靠性和可重復性。
PXIe-4139精確系統(tǒng)SMU和其他NI模塊化SMU可使用NI MAX手動自校準，NI MAX是用于訪問和配置NI硬件的免費應用程序。 為了提高可靠性和可重復性，可在測試序列初始化過程中使用LabVIEW的一個函數以編程方式自校準SMU以及任何NI模塊化儀器。 欲了解更多信息，請參閱NI PXIe-4139校準程序手冊第6頁。
圖9. 使用LabVIEW中的單個函數以編程方式自校準模塊化SMU。
6通過遠程感測減小電壓降影響
在單步調試恒定電壓設置值時我們不一定總是能夠最小化SMU和DUT之間的布線，這會導致電壓降和錯誤的測試數據。 為了減輕這種影響，傳統(tǒng)的方法是使用數學公式計算電壓降或使用外部數字萬用表測量DUT的電壓。 借助現代SMU技術，您可以使用遠程感應線來執(zhí)行4線測量，以最少的精力獲得最高的質量。
圖10. 使用遠程感應提高SMU測量質量。
業(yè)界領先的模塊化SMU——PXIe-4139精確系統(tǒng)SMU具有遠程感應端子，可提高準確性以及降低測試設置的復雜性。 欲了解更多信息，請閱讀NI DC電源供應和SMU幫助文件的遠程感應部分。
7針對每個待測設備自定義SMU的瞬態(tài)響應
傳統(tǒng)SMU采用固定的模擬電路來配置電源的瞬態(tài)響應或上升時間。 這種方法通常只提供兩種設置（正常和高電容）來自定義每個DUT的電源響應，但并未針對DUT的特性進行優(yōu)化。 NI PXIe-4139采用了NI SourceAdapt專利技術，以數字方式控制SMU的瞬態(tài)屬性，可最大限度提高穩(wěn)定性，減小過沖，并大大縮短測試時間。
圖11. NI SourceAdapt可通過數字調諧SMU電源的響應速率最大化穩(wěn)定性、減小瞬變以及縮短測試時間。
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