工控运动控制技术测试应用快速扩大阵列持续推动源测量单元仪器技术
工控运动控制技术：源测量单元技术快速扩大阵列持续推动
自20年前源测量单元(SMUs)的出现以来，这种仪器已经演变成一个多用途的工具，广泛应用于电子行业。SMUs被用于半导体设备制造、工艺开发和产品研发/设计，电子产品的生产验证，如便携式无线设备，以及新型先进材料的生产和开发，如太阳能电池和高亮度LED。
在探讨定义SMU技术因素之前，我们首先需要明确SMU是什么，不是什么。基本上，SMU是一种能够快速响应并回读电压和电流的源，它具有高精度测量能力，并且紧密地集成在单个封闭机箱内。它们设计用于对线路或设备进行评估，并且必须能够施加一个直流信号到被测试设备(DUT)上，同时也需要对来自DUT的信号做出响应。这种四象限运行(图1)能力使得SMU既可以作为正负直流电源，也可以作为负载来吸收功率。此外，它们还提供高度可重复的测量结果，通常具有5½-或6½位数字分辨率。
由于这些优势，SMUs已成为许多自动化测试系统中的重要组成部分。在工业领域，其应用范围不断扩大，而传统仪器虽然仍然存在，但其使用频率逐渐减少。这主要是因为基于仪器的SMUs能够提供最快、最准确、最灵活的手段来满足各种宽范围需求。
为了实现真正宽动态范围的一些竞争对手声称，他们所提供的是与吉时利2636A双通道系统源表相似的性能。但当比较每个SMU(图2)测量范围时，可以看出吉时利2636A在电流幅值上的表现远超竞争者。这意味着吉时利2636A不仅拥有更大的动态覆盖，而且在低电流测量方面提供了更大的信心。
部件型号虽然宣称他们也有宽范围覆盖性，但实际上，由于外形因子的限制，他们无法达到基于SMU如吉时利2636A那样广泛的大动态覆盖。当最大输出为100mA以下的时候，大多数部件型号就无法看到10微安以下的小电流值。而对于实际应用来说，这样的限制导致了更多噪声干扰的问题，从而影响了整个测试过程。
除了以上提到的优势之外，还有另一种方式可以提高速度，那就是降低整体測量时间，而不是依赖于模數轉換器（ADC）的升级。大多数现代ADC都采用积分转换方法，但是这种方法会随着放電時間增加而损失分辨率。如果要保持最高质量，则必须允许充電時間长一些以获得最佳精度。但如果要加速測試过程，则可能不得不牺牲一部分精度，以此来获得更快讀數，這種問題也是由於技術发展带来的挑战之一。
通过采用增强型多斜坡降低积分ADC（图3），吉时利2600系列数字源表解决了这个问题。该技术允许通过调整放電時間而非充電時間来提高測試速度，从而保持高品質測試結果。而這種技術則是通過創新的設計來實現，使得它們成為業界中性能卓越的一員。在这场激烈竞争中，只有那些能不断创新并适应市场变化的人才能够占据领先位置。
