选用脉冲信号的产品方阵不断增加,包含当时能效更高的IC、开关电源和逆变器,甚至LED模块和子组件;相应的,关于这些终究产品而言,其分立的组成部件在脉冲条件下的丈量变得极为重要。仅具有DC源输出才能的测验仪器给器材施加的功率所产生的热量将足以改动器材的特性。脉冲鼓励信号的运用还要求仪器能够完结更快的丈量。
高速与积分ADC的比较
传统上精细的SMU(信号源丈量单元)均选用了积分式的模仿/数字变换器(ADC),这能够让信号在必定时刻距离(称为积分时刻)内均匀。图1描绘了一种经过简化的双斜率积分ADC,其根本作业原理是用不知道的信号对电容充电,然后在基准电压下让电容放电。充电和放电的时刻的份额与不知道信号与基准信号间的份额成正比。尽管这一ADC技能能够供给很高的精度和对噪声的超卓耐受才能,但电容的充电-放电循环会形成丈量的距离过长(至少50µs),这会让丈量速度大大下降。相比之下,高速ADC能够以高达1MHz的猝发速率来对信号进行采样。与积分ADC不同的是,这些高速的ADC选用了类似于示波器的采样技能,即能够获取随时刻改变的信号的快照。它们能够供给高于示波器的分辨率(分别为18位和8位),然后能够以与之适当的带宽来完结更准确的瞬态特性丈量。
图2示出了积分和高速ADC所获取的成果之间的差异。尽管高速的ADC能够回来更多的读数,但这些丈量的精度和可重复性要低于运用积分ADC所完结的丈量。要求更高吞吐率的运用能够忍受较低的精度,或许,能够经过对若干次读数的均匀来改进其精度。一般情况下,选用积分速率为0.01PLC或许更高的积分ADC进行的丈量能够到达的精度,适当于选用高速ADC所到达的精度。更新的、集成了两个高速ADC的SMU规划能够一起完结电压和电流的丈量。选用这些技能时,一起具有高速ADC和先进的触发形式的特色则能够支撑对脉冲信号的准确时变特性丈量。例如,吉时利的2651A型大功率体系SourceMeter仪器能够完结与源操作异步的丈量,例如能够在脉冲之前、脉冲过程中或许脉冲之后来进行。
关于某些运用而言,如功率二极管和LED的热阻抗丈量,获取所丈量出的脉冲顶部方位处的电压曲线的斜率就显得很重要。这一功用关于脉冲幅值的平整度的丈量而言也很有用。当丈量与信号源同步时,高速ADC能够对脉冲的顶部进行数字化(图3a)。
异步的触发关于在脉冲顶部进行的点均匀丈量而言十分有用(图3b)。人们往往要用剖析软件来对采样数据进行均匀,以改进精度,但更新的SMU规划供给了均匀和中值滤波器,它们能够效果于高速ADC的读数,然后使之回来点均匀丈量。
有时,对脉冲经过器材或许体系时的传输特性的丈量也很有含义。这些运用需要对整个脉冲进行数字化,包含其上升沿和下降沿(图3c)。经过高速ADC来进行异步于源操作的丈量,就能够完结这种丈量。
有时能够用脉冲来向器材供给功率应力。在这些运用中,在施加应力前记载器材的状况十分有用。这能够经过如下办法来完结:编程设定一个具有非零空置电平(idle level)的脉冲,并在触发脉冲前先触发丈量操作(图3d)。用户能够规则脉冲呈现前多长时刻应该发动丈量。能够运用定时器来对丈量的起点以及脉冲的起止点进行编程设定。
在运用脉冲测验来对器材施加应力时,还必须在施加应力后进行器材的特性丈量。这一般是经过在脉冲到来后输出一个预先界说的测验电压或许电流来完结的(图3e)。测验电平的挑选,应当不至于形成对器材的任何附加的热或许电应力。丈量的完结办法能够是:信号源输出一个非零空置电平的脉冲,一起运用高速ADC来履行丈量。从高速ADC取得的成果指示了器材是怎么从应力效果中康复的。