测试系统的新选择：系统源测量单元
内容
基于SourceAdapt技术的NI系统源测量单元
源测量单元(SMU)是一种精密的仪器，它能够提供电流和电压源，并同时测量同一通道上的电流/电压。该功能使得SMU成为多种应用的理想之选，应用范围涵盖从提供高精度直流电源到对半导体组件（离散组件或IC）进行特性分析。
一些优化后的SMU专用于特定的应用或者需求，例如泄露测试、大功率IV扫描分析，或为具有快速瞬态响应的移动设备供电。尽管这些仪器完美地提供了特定功能，但您可能需要多个SMU来对需要各种不同激励或功能的设备进行特性分析。那么替代方案就是，选择将大功率、高精度、高速源测量功能集成为单个仪器的系统SMU。这样您就能够执行各种不同的功能以及通过同一引脚进行各式各样的设备测试。不仅简化了连接而且减少了使用仪器的种类和数量，降低了测试系统的占地空间和总体成本。
NI系统SMU将传统箱式SMU的功率和精度以及NI技术集于一身，具有更快速、更灵活、更小巧的特性。这种结合使得这些仪器能够实现传统SMU难以实现的功能，从而变成一款多功能仪器，您可以将其用作：
- 精密电源
- 快速瞬态电源
- 电压表、电流表和欧姆表
- 隔离式高压/电流数字化仪
- 高电压/电流序列发生器
- 脉冲发生器
- 可编程负载
将这些功能集成到单个仪器使其成为测试各种不同设备的理想之选，这些设备可能包含以下需求：
- 具备高采样率的大功率源级和漏级，例如电源管理集成电路(PMIC)
- 高速瞬态响应，例如RF电源放大器
- 精准测量与大功率脉冲扫描，例如功率晶体管和高亮度LED
- 同一引脚中进行精准IV和低频电容测量，例如微机电系统(MEM)设备
得益于NI SMU的模块化特性和紧凑的尺寸，您可以将几个SMU集成到混合信号自动化测试应用中，或者借助单个4U PXI机箱中的17个SMU通道来搭建高密度半导体测试系统。
NI系统SMU的技术详情
NI系统SMU所具有的宽功率范围、高测量精度可以满足大部分DC测试需求。NI SMU通过整合高采样率、高更新速率以及用于自定义SMU响应的NI技术，在传统SMU功能的基础上进行了扩展。从而扩大了SMU的应用范围，且不再需要连接各种外部仪器（示波器、函数发生器或高度专业化的电源）。
产品规范
产品特性
更宽的脉冲范围
NI SMU可以产生达500 W的脉冲，这使您可以快速测试大功率设备的IV特性而无需串联多个SMU。在更宽的脉冲范围下进行测试不仅可以使SMU在其常规的IV范围之外运行，而且可以最小化待测设备(DUT)的散热量，减少对热管理基础设备的需求。
SourceAdapt
基于SourceAdapt数字控制循环技术，NI SMU使您可以自定义SMU的控制循环，从而针对任意给定负载（即使是高电容或者电感负载）创建最优阶跃响应。消除过压有助于保护DUT，同时也消除了严重影响系统稳定性的振荡。此外，上升和下降时间的最小化也可帮助您最大程度缩短测试时间。
该功能对于为高电容负载供电而不损坏DUT或仪器尤为重要。传统的SMU使用固定的模拟控制循环，通过从“常态”切换到“高电容”模式来防止SMU陷入不稳定状态。但是，在高电容模式运行时，SMU的上升时间显著缩短，同时负载电容通常被限制为50 uF。借助于SourceAdapt技术，您可直接访问SMU的数字控制循环，因此您可以优化针对任意负载（即使是针对2,500 uF的电容器）的源测量单元响应，如下图所示。
上图中的SMU为带2,500 uF电容且并联2 Ω的DUT提供源电压。基于10 A电流限制，电压升高并在1 ms左右稳定至3.3 V。若无SourceAdapt技术，典型的SMU会在此类无功负载存在时变得不稳定，并可能损坏DUT或仪器。
应用范例－DC至DC转换器测试
测试PMIC（如下图所示的德州仪器公司的降压转换器）需要配置两个SMU。第一个SMU为待测设备提供了指定电压的输入电源。 第二个SMU通过增量扫描电流充当负载。
通过测量DUT输入端和输出端的电压与电流，就可以计算出DC至DC转换器的功率效率，如下图所示。NI PXIe-4139的宽IV边界和硬件定时的序列引擎，使其成为从低功率到高功率进行快速扫描的理想选择。
此外，NI PXIe-4139的高采样率使您具备捕获线路和负载瞬态变化的能力，若使用传统仪器则需要外接示波器。这一瞬态行为对于DC分量以及传统SMU无法测量的参数的特性分析至关重要。
应用实例－LED特性分析
上图所示的LED来自于CREE公司，典型正向电压37 V，最高处理电流达2.5 A。 即使这些数值超过了NI PXIe-4139的20 W DC边界，您仍然可以通过扩展的脉冲范围来分析该设备的特性。脉冲使您不仅能使用单个SMU就可分析LED的特性，还可最大限度地减少通过DUT的散热量，避免搭建自定义散热器。
上图为在采用50 us脉冲序列并逐渐增加电流至最大额定值的情况下，大功率LED的IV特性分析。使用50 us的窄脉冲宽度不仅可以使LED的自热效应最小化，而且还可以减少总体测试时间。若无NI SourceAdapt技术，则无法精准创建窄脉冲，该技术优化了该特定DUT的SMU响应，并可提供尽可能短的上升时间，且无过冲或振荡现象。
SMU助力您的下一个测试系统
NI系统SMU在体积小巧的PXI封装设计中提供高达500 W的脉冲电源，同时仍保证对低至100 fA电流的敏感度。这些仪器不仅具备卓越的DC性能，而且通过添加内置数字化仪和可自定义的SMU响应克服了传统仪器的种种局限。此外，NI系统SMU还提供了前所未有的通道密度，将多达17个系统SMU通道封装在一个19英寸4U的机架空间中。功率、精度、速度和高通道密度的完美结合造就了NI系统SMU——您下一个测试系统不可或缺的选择！