以更好的儀器協(xié)調(diào)提高測試處理能力
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對于所有電子元件來說，測試速度都非常重要，尤其對于低價的兩端或三端器件，如二極管和晶體管測試速度更是至關(guān)重要。例如，大多數(shù)類型的二極管在最終的檢測中都要測試至少三個基本直流參數(shù)：正向電壓（VF）、擊穿電壓（VR）和漏泄電流（IR）。這些測試必須要求快速精確。
大多數(shù)時候這些測試同時需要幾種儀器，如DMM（數(shù)字多用表）、電壓源以及電流源。同時使用多個儀器的系統(tǒng)比擁有這些功能的一臺儀器占用更多的空間。使用三臺不同的儀器還意味著需要學(xué)習三套命令，這使得系統(tǒng)編程和維護更加復(fù)雜。同時它還會使觸發(fā)記時等變得更加復(fù)雜，而且增加觸發(fā)的不確定性，以及需要占用大量寶貴的總線資源，最終影響測試處理能力。
要想解決這類問題，第一種方法是在同一臺儀器上結(jié)合幾種功能。一個源測量單元（SMU）可以在一臺儀器上結(jié)合精確電壓源、精確電流源、伏特計以及安培計，它不僅節(jié)省了空間還簡化了集成過程。第二種方法是降低儀器和控制計算機之間的通訊延遲。
以往通過使用 GPIB（IEEE-488）命令來控制測試的做法有兩個缺點。首先，GPIB需要占用相當?shù)耐ㄓ嵸Y源。其次，在線路的另一端通常會有一臺運行Windows操作系統(tǒng)的電腦。由于Windows系統(tǒng)計時的無法預(yù)測性，這使得它不適于對多個儀器進行緊密的同步操作。
一種好的解決方案是讓儀器獨立運行。如今的許多儀器都具有記憶列表編程功能，并且無需電腦干涉就可以自行完成全部的測試程序。其中每次測試包括一個源配置、測量、條件轉(zhuǎn)移判斷、數(shù)學(xué)計算功能、以及通過/失敗判斷測試性能等。于是GPIB的作用就變成在測試之前下載測試程序并在測試之后將結(jié)果上傳至電腦，且不干擾實際的測試過程。
儀器觸發(fā)
圖1表明當今的儀器是如何操作觸發(fā)器的（在這里是一臺SMU）。在一個source-delay-measure（SDM）周期中，電源被打開，編程延遲，然后進行測量。用戶可以選擇觸發(fā)開始，或者儀器會一個接一個自動輸出觸發(fā)。
圖1：SMU觸發(fā)器輸入/輸出配置
示例：二極管測試
我們的第一個示例涉及到一種測試儀器、一個器件分揀設(shè)備以及一臺電腦。開始檢測前，二極管的極性不明確，但是分揀設(shè)備在需要的時候可以對其進行翻轉(zhuǎn)（圖2）。測試步驟為：
圖2：使用元件處理器的二極管測試安裝
1. 操作者"告訴"電腦有一批二極管準備進行測試。
2. 電腦對測試進行預(yù)配置，通過SMU正負極GPIB命令將加在每一個二極管的兩端。
3. SMU等待處理器發(fā)出測試開始的觸發(fā)信號。
4. 當?shù)谝粋€二極管就位，處理器將"測試開始"觸發(fā)信號發(fā)送至SMU，表示第一個二極管已經(jīng)準備進行測試。
5. SMU執(zhí)行極性測試。如果二極管是正向極性，SMU繼續(xù)功能測試（見步驟6）。如果極性顛倒，處理器將收到信號、將器件翻轉(zhuǎn)并重復(fù)步驟4。
6. 一旦二極管為正向極性，SMU即按照其本身保存的測試次序運行二極管功能測試、決定通過/失敗、并保存每一個測試的數(shù)據(jù)。
7. SMU發(fā)送通過/失敗信號以及測試結(jié)束信號至分揀設(shè)備，并同時通過GPIB將測試數(shù)據(jù)發(fā)送至電腦。
8. 重復(fù)步驟3-7測試其它二極管。
9. SMU回到待命狀態(tài)。操作員在處理器中安裝新一批的二極管。
10. 按照需要重復(fù)步驟1-9。
注：GPIB通訊只在實際測試之前和之后進行。
使用多臺SMU
如圖3所示，利用內(nèi)置的光電探測器（PD）測試LED則需要涉及到多臺儀器。SMU #1提供電流以點亮LED。SMU #2為PD提供負偏壓，并測量造成的漏電流。LED發(fā)出的光亮使漏電流增大，對電流的測量表明了LED的發(fā)光性能。要描繪出電壓電流的對應(yīng)關(guān)系，LED上的電壓以及PD上的電流必須在同時進行測量。測量處理能力是至關(guān)重要的，因此電源值的反應(yīng)時間通常要控制得盡可能短。圖4表明了兩臺儀器如何相互觸發(fā)。相似的方法也可以用于多于兩臺儀器的測試安裝。
圖3：基本LED/PD系統(tǒng)配置
圖4：SDM觸發(fā)以同步兩臺SMU
使用外部觸發(fā)控制器
測試其它的器件，如晶體管、DC-DC轉(zhuǎn)換器、LDO穩(wěn)壓器或LED/光電探測器系統(tǒng)通常需要多臺儀器，而且這些儀器必須進行同步觸發(fā)以保證所有的測量都是在已知條件下進行的。允許儀器進行相互觸發(fā)并不是解決的方法，因為它們本身讀取內(nèi)存的過程和自動調(diào)整量程的過程都需要或多或少一些額外的時間（見表1）。
對于所有電子元件來說，測試速度都非常重要，尤其對于低價的兩端或三端器件，如二極管和晶體管測試速度更是至關(guān)重要。例如，大多數(shù)類型的二極管在最終的檢測中都要測試至少三個基本直流參數(shù)：正向電壓（VF）、擊穿電壓（VR）和漏泄電流（IR）。這些測試必須要求快速精確。
大多數(shù)時候這些測試同時需要幾種儀器，如DMM（數(shù)字多用表）、電壓源以及電流源。同時使用多個儀器的系統(tǒng)比擁有這些功能的一臺儀器占用更多的空間。使用三臺不同的儀器還意味著需要學(xué)習三套命令，這使得系統(tǒng)編程和維護更加復(fù)雜。同時它還會使觸發(fā)記時等變得更加復(fù)雜，而且增加觸發(fā)的不確定性，以及需要占用大量寶貴的總線資源，最終影響測試處理能力。
要想解決這類問題，第一種方法是在同一臺儀器上結(jié)合幾種功能。一個源測量單元（SMU）可以在一臺儀器上結(jié)合精確電壓源、精確電流源、伏特計以及安培計，它不僅節(jié)省了空間還簡化了集成過程。第二種方法是降低儀器和控制計算機之間的通訊延遲。
以往通過使用 GPIB（IEEE-488）命令來控制測試的做法有兩個缺點。首先，GPIB需要占用相當?shù)耐ㄓ嵸Y源。其次，在線路的另一端通常會有一臺運行Windows操作系統(tǒng)的電腦。由于Windows系統(tǒng)計時的無法預(yù)測性，這使得它不適于對多個儀器進行緊密的同步操作。
一種好的解決方案是讓儀器獨立運行。如今的許多儀器都具有記憶列表編程功能，并且無需電腦干涉就可以自行完成全部的測試程序。其中每次測試包括一個源配置、測量、條件轉(zhuǎn)移判斷、數(shù)學(xué)計算功能、以及通過/失敗判斷測試性能等。于是GPIB的作用就變成在測試之前下載測試程序并在測試之后將結(jié)果上傳至電腦，且不干擾實際的測試過程。
儀器觸發(fā)
圖1表明當今的儀器是如何操作觸發(fā)器的（在這里是一臺SMU）。在一個source-delay-measure（SDM）周期中，電源被打開，編程延遲，然后進行測量。用戶可以選擇觸發(fā)開始，或者儀器會一個接一個自動輸出觸發(fā)。
圖1：SMU觸發(fā)器輸入/輸出配置
示例：二極管測試
我們的第一個示例涉及到一種測試儀器、一個器件分揀設(shè)備以及一臺電腦。開始檢測前，二極管的極性不明確，但是分揀設(shè)備在需要的時候可以對其進行翻轉(zhuǎn)（圖2）。測試步驟為：
圖2：使用元件處理器的二極管測試安裝
1. 操作者"告訴"電腦有一批二極管準備進行測試。
2. 電腦對測試進行預(yù)配置，通過SMU正負極GPIB命令將加在每一個二極管的兩端。
3. SMU等待處理器發(fā)出測試開始的觸發(fā)信號。
4. 當?shù)谝粋€二極管就位，處理器將"測試開始"觸發(fā)信號發(fā)送至SMU，表示第一個二極管已經(jīng)準備進行測試。
5. SMU執(zhí)行極性測試。如果二極管是正向極性，SMU繼續(xù)功能測試（見步驟6）。如果極性顛倒，處理器將收到信號、將器件翻轉(zhuǎn)并重復(fù)步驟4。
6. 一旦二極管為正向極性，SMU即按照其本身保存的測試次序運行二極管功能測試、決定通過/失敗、并保存每一個測試的數(shù)據(jù)。
7. SMU發(fā)送通過/失敗信號以及測試結(jié)束信號至分揀設(shè)備，并同時通過GPIB將測試數(shù)據(jù)發(fā)送至電腦。
8. 重復(fù)步驟3-7測試其它二極管。
9. SMU回到待命狀態(tài)。操作員在處理器中安裝新一批的二極管。
10. 按照需要重復(fù)步驟1-9。
注：GPIB通訊只在實際測試之前和之后進行。
使用多臺SMU
如圖3所示，利用內(nèi)置的光電探測器（PD）測試LED則需要涉及到多臺儀器。SMU #1提供電流以點亮LED。SMU #2為PD提供負偏壓，并測量造成的漏電流。LED發(fā)出的光亮使漏電流增大，對電流的測量表明了LED的發(fā)光性能。要描繪出電壓電流的對應(yīng)關(guān)系，LED上的電壓以及PD上的電流必須在同時進行測量。測量處理能力是至關(guān)重要的，因此電源值的反應(yīng)時間通常要控制得盡可能短。圖4表明了兩臺儀器如何相互觸發(fā)。相似的方法也可以用于多于兩臺儀器的測試安裝。
圖3：基本LED/PD系統(tǒng)配置
圖4：SDM觸發(fā)以同步兩臺SMU
使用外部觸發(fā)控制器
測試其它的器件，如晶體管、DC-DC轉(zhuǎn)換器、LDO穩(wěn)壓器或LED/光電探測器系統(tǒng)通常需要多臺儀器，而且這些儀器必須進行同步觸發(fā)以保證所有的測量都是在已知條件下進行的。允許儀器進行相互觸發(fā)并不是解決的方法，因為它們本身讀取內(nèi)存的過程和自動調(diào)整量程的過程都需要或多或少一些額外的時間（見表1）。
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