52400系列電源量測(cè)單元(Source Measurement Unit, SMU)為相容于混合式PXI模組設(shè)計(jì)，可安裝于PXI或的PXIe機(jī)箱0.52400 SMU是一款可進(jìn)行高精密電壓/電流供應(yīng)源或負(fù)載模擬，同時(shí)又可精確量測(cè)電流/電壓值之綜合高精密儀器設(shè)備。
52400系列電源測(cè)量單元具備四象限輸出功能，不單精確且具備高速測(cè)量性能。這些特性使得52400系列適合進(jìn)行精確的參數(shù)測(cè)量，應(yīng)用范圍包含ICs、發(fā)光二極管（LEDs）、激光二極管（Laser Diodes）、晶體管（Transistors）、太陽(yáng)能電池（Solar cells）、鋰電池（Batteries）以及其他半導(dǎo)體元件。
為符合各種量測(cè)條件，52400系列電源量測(cè)單元提供16段頻寬控制供使用者選擇穩(wěn)定的控制回路。多重檔位加上18-bit DAC/ADC提供最佳程式、量測(cè)解析度，取樣頻率(Sampling Rate)達(dá)到100ks/S，特殊可編程輸出阻抗可提供使用者設(shè)定電池內(nèi)部串聯(lián)電阻，此特性讓52400系列電源量測(cè)單元成為理想的電池模擬器。
52400系列電源量測(cè)單元內(nèi)建硬體時(shí)序引擎，使用時(shí)序(Deterministic Timing)控制每個(gè)電源量測(cè)單元，即使未與電腦連接使用，量測(cè)程序仍可正常執(zhí)行；時(shí)序引擎內(nèi)建32k讀值儲(chǔ)存記憶體，可同步化進(jìn)行數(shù)個(gè)模組卡片的量測(cè)程序，并確保無(wú)任何輸出及量測(cè)之時(shí)間延遲。 52400系列電源量測(cè)單元提供C/C#與LabView/LabWindows應(yīng)用程式介面(APIs)及軟體控制面板，加上模組卡背面的接頭，相容于PXI與PXIe機(jī)箱，提供客戶工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格PXI或PXIe進(jìn)行系統(tǒng)整合，執(zhí)行各種測(cè)試應(yīng)用。
四象限輸出
52400系列電源量測(cè)單元皆設(shè)計(jì)為四象限輸出操作(Four-Quadrant Operation)，可供應(yīng)電壓/電流源或模擬負(fù)載(Load Simulation)，當(dāng)模擬負(fù)載時(shí)[Sink Mode ; II、Ⅳ 象限]，PXI機(jī)箱對(duì)于每個(gè)插槽有20W的標(biāo)準(zhǔn)散熱限制，而對(duì)高功率模組，此散熱限制則會(huì)造成不對(duì)稱之象限輸出范圍。
下列圖示分別為52400系列電源量測(cè)單元四象限輸出圖示：
控制頻寬選擇
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為縮短測(cè)試時(shí)間，52400系列電源量測(cè)單元皆設(shè)計(jì)為快速反應(yīng)、高速電壓與電流輸出。然而，待測(cè)物(DUT)的阻抗、治具或電源線都有可能成為整個(gè)控制回路在電壓或電流輸出模式下不穩(wěn)定的潛在因素。一個(gè)不穩(wěn)定的控制回路可能造成過(guò)飽和震蕩，甚至損壞待測(cè)物。因此，使用者可能需要在測(cè)試治具中增加電容器，讓系統(tǒng)重新獲得穩(wěn)定。
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硬體時(shí)序引擎
52400系列電源量測(cè)單元硬體序列引擎是一功能強(qiáng)大工具，此工具可以預(yù)先設(shè)定程式指令，讓儀器按步驟執(zhí)行指令，即使未與電腦連接使用，量測(cè)程序仍可執(zhí)行，同時(shí)確保輸出及量測(cè)上無(wú)任何時(shí)間延遲。以半導(dǎo)體測(cè)試為例，量測(cè)速度與時(shí)序控制非常重要，此時(shí)使用時(shí)序引擎功能即可達(dá)到最佳測(cè)試效能。此模式中，一旦儀器接收到觸發(fā)訊號(hào)，硬體將逐行執(zhí)行在時(shí)序表中的指令。
低電流量測(cè)技術(shù)
護(hù)衛(wèi)輸出(Guarding)的應(yīng)用在低電流(<奈安)量測(cè)時(shí)是一項(xiàng)很重要的技術(shù)。護(hù)衛(wèi)輸出可以避免漏電流的問(wèn)題，并降低量測(cè)穩(wěn)定時(shí)間，此輸出可保持與主輸出(Force)為同電位，如此在護(hù)衛(wèi)輸出與主輸出間不會(huì)有電流產(chǎn)生。護(hù)衛(wèi)輸出同時(shí)也消除了電源量測(cè)單元與待測(cè)體之間導(dǎo)線的電容，使得量測(cè)變得快速且精準(zhǔn)。
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主從控制模式
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52400系列電源量測(cè)單元支援主從輸出模式(Master/Slave operation)，在供電壓-測(cè)電流(FVMI)模式下，需要較高電流時(shí)，可發(fā)揮最佳彈性化應(yīng)用，為達(dá)到模組間電流共享目的，52400系列電源量測(cè)單元可支援類似型號(hào)的通道并聯(lián)，形成較高電流/功率輸出。 電流共享是將其中一通道在供電壓-測(cè)電流(FVMI)模式下設(shè)為主控單元(Master)，其他通道則需設(shè)為供電流-測(cè)電壓(FIMV)模式，主控單元的輸出電壓值設(shè)為量測(cè)應(yīng)用需要的電壓值，而其電流值為其他單元在供電流-測(cè)電壓模式下之設(shè)定電流。右圖為在主從控制控模式下，單元并聯(lián)方式的示意圖。
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軟體控制面板
當(dāng)52400系列電源量測(cè)單元標(biāo)準(zhǔn)配件中提供軟體控制面板(Soft Front Panel)讓使用者執(zhí)行驗(yàn)證測(cè)試與除錯(cuò)功能。此軟體控制面板具有圖形使用者介面(GUI)，方便使用者設(shè)定輸出模式、范圍與輸出值；同時(shí)，量測(cè)到的電壓或電流讀值將顯示在畫(huà)面上供使用者讀取，52400 系列軟體控制面板亦可同時(shí)控制兩個(gè)通道的輸出與量測(cè)值。
52400系列軟體控制面板同時(shí)包含硬體序列引擎的設(shè)定功能，在上一頁(yè)中有詳述，使用者可儲(chǔ)存多個(gè)預(yù)先定義好的程式指令于電腦中，日后即可依照這些程式指令做為多種變化的測(cè)試應(yīng)用。
應(yīng)用范例
半導(dǎo)體測(cè)試應(yīng)用中的電池模擬
裝置電源(Device Power Supply, DPS)可提供電壓用以驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體IC。隨著行動(dòng)通訊的普及，裝置電源可以來(lái)自AC/DC配接器或鋰電池，測(cè)試電源管理裝置需要?jiǎng)討B(tài)范圍，不論ICs的峰值電流或微小電流，52400系列電源量測(cè)單元均可在各種極端情況下，精準(zhǔn)的提供或量測(cè)電流，因此，在輸入電流動(dòng)態(tài)范圍下，不僅需要快速，同時(shí)更需要精確的量測(cè)。
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為符合此需求，52400系列電源量測(cè)單元提供了10個(gè)電流量測(cè)檔位，以及100ks/S的取樣頻率，確保瞬間(Burst)電流及穩(wěn)態(tài)(Quasi-state)電流高速且精確之量測(cè)。 電池模擬應(yīng)用中，52400系列電源量測(cè)單元提供的阻抗特性，可產(chǎn)生真實(shí)電池應(yīng)用中由電池內(nèi)部的阻抗所造成的電壓瞬時(shí)跌落(Voltage Dip)。當(dāng)待測(cè)物(DUT)被量測(cè)的電壓值呈現(xiàn)階梯波的輸出形式，此現(xiàn)象是明顯的證據(jù)。 |
電晶體量測(cè)
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I-V(電流-電壓)特性曲線可做為場(chǎng)效電晶體量測(cè)的關(guān)鍵性指標(biāo)。 I-V特性曲線的量測(cè)包括閘極泄漏 (Gate Leakage)、崩潰電壓(Breakdown Voltage)與汲極電流(Drain Current)等。為確保正確的量測(cè)結(jié)果，各項(xiàng)量測(cè)參數(shù)需同時(shí)取得，透過(guò)52400系列電源量測(cè)單元同步量測(cè)功能，可供使用者快速且精確量測(cè)到這些重要參數(shù)。 如右圖所示，52400系列電源量測(cè)單元通道1的輸出端Force Hi(+Force)連接到MOSFET的閘極，電源量測(cè)單元通道2的輸出端+Force則連接到MOSFET的汲極。 MOSFET的源極則與電源量測(cè)單元通道1與通道2的Force Lo(-Force)端點(diǎn)連接。改變各通道之電流與電壓的輸出值，即可掃描繪出待測(cè)物之各項(xiàng)I-V特性曲線圖。 |
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發(fā)光二極體/雷射二極體量測(cè)
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諸如發(fā)光二極體(LED)或雷射二極體(Laser Diode)等之發(fā)光元件，需要電流/電壓源、負(fù)載、光功率量測(cè)，當(dāng)執(zhí)行LIV(Light-Current-Voltage)參數(shù)量測(cè)與量測(cè)二極體的反向特性，52400系列電源量測(cè)單元可程式化為電流源模式，用以驅(qū)動(dòng)待測(cè)物，進(jìn)行正向特性量測(cè)，也可設(shè)成電壓源模式，進(jìn)行反向特性量測(cè)。 進(jìn)行光輸出功率量測(cè)時(shí)需要另一電源量測(cè)單元通道。光電二極體(Photo Diode)通常用來(lái)當(dāng)作光輸出功率的感應(yīng)接收器，光功率與光電二極體的短路電流(Short Circuit Current)成正比關(guān)系，若無(wú)法加偏壓至光電二極體使其成為零伏，量測(cè)精確度將受影響，因?yàn)檎蚱珘簳?huì)讓光二極體產(chǎn)生較高溫度，此影響更甚于短路電流；52400系列另一重要特性在于可以偏壓至負(fù)電壓以補(bǔ)償導(dǎo)線所造成的電壓降，相較于使用分流電阻進(jìn)行電流量測(cè)造成偏壓，52400系列電源量測(cè)單元可確保量測(cè)到光電二極體之真實(shí)短路電流。 52400系列電源量測(cè)單元雙輸入通道設(shè)計(jì)及同步量測(cè)功能可取得所有量測(cè)參數(shù)，如有多個(gè)待測(cè)物需同時(shí)進(jìn)行平行測(cè)試，52400系列電源量測(cè)單元之小型PXI設(shè)計(jì)可提供最高之通道密度。 |
太陽(yáng)能電池量測(cè)
太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)仍屬二極體結(jié)構(gòu)，因此I-V特性曲線是其關(guān)鍵特性。利用照光時(shí)的IV特性曲線，可用來(lái)導(dǎo)出許多重要的太陽(yáng)能電池的參數(shù)，反向電壓可用來(lái)進(jìn)行反向太陽(yáng)能電池性能的測(cè)試，不同于一般二極體的測(cè)試，分流電阻(Shunt Resistor)與串聯(lián)電阻是太陽(yáng)能電池的重要性能指數(shù)。
52400系列電源量測(cè)單元具有可操作于照光時(shí)的正向偏壓負(fù)載及反向偏壓輸出特性，此四象限輸出特性使得電源量測(cè)單元成為理想的太陽(yáng)能電池測(cè)試儀器。
一般太陽(yáng)光模擬器之輻射光強(qiáng)會(huì)有瞬態(tài)的不穩(wěn)定，使用輻射光監(jiān)視器(Irradiance Monitor)連接52400系列電源量測(cè)單元的單一通道，依照IEC-60904-1所定義方式來(lái)修正太陽(yáng)能電池的光電流讀值至1 sun(100mW/m2)標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)狀態(tài)，透過(guò)電源量測(cè)單元提供電壓與電流，進(jìn)行在同一通道內(nèi)與跨通道間的同步量測(cè)，可取得精準(zhǔn)可靠之測(cè)試結(jié)果。
其他應(yīng)用范圍
