数字回路双级源测量单元的制作方法

本公开涉及测试和测量仪器，且更具体地涉及源测量单元(smu)。

背景技术：

1、源测量单元(smu)仪器精确地源发(source)电压或电流到测试中设备(dut)，且同时测量电压和/或电流。一般地，存在两种类型的smu：单级smu和双级smu。在单输出级设计中，输出级递送跨负载和感测电阻器rsense的电压。许多情况下的负载包括测试中设备(dut)，并且负载的包括电阻的尺寸是未知的。感测电阻器允许smu被用于测量或强制电流。

2、一些单级smu与数字控制回路一起操作，如图1中所示。数字控制回路一般涉及某种类型的可编程控制电路，并将电压或电流设定到目标设定点。模数转换器(adc)测量输出电压和电流，并且数字控制回路驱动数模转换器(dac)，直到输出电压和/或电流达到相应期望电平。数字控制回路接收期望目标值并调整由dac提供的电压。

3、双级smu(诸如，图2中所示的双级smu)允许在源发或测量跨负载(通常是dut)的电压或跨感测电阻器的电流之间的选择。一个级递送跨感测电阻器的电压，其是通过v/r而作为电流i测量的。第二输出级递送跨负载的电压。开关一般使设备能够选择哪个级是活动的。在图2中，开关设定将产生跨负载的电压。美国专利no.7,903,008示出了该类型的smu的示例，该美国专利的内容以其全文通过引用并入本文。

4、当前可用的所有已知smu具有单个数字控制回路。它们都不使用两个数字控制回路以控制跨dut的电压或经过dut的电流。

技术实现思路

技术特征：

1.一种双级源测量单元(smu)，包括：

2.如权利要求1所述的双级smu，其中当所述smu被配置成源发电压时，所述电流dcl被配置成控制所述第一输出级以将公共点电压强制到0伏，并且所述电压dcl被配置成控制所述第二输出级以强制跨端子的目标输出电压。

3.如权利要求1所述的双级smu，其中当所述smu被配置成源发电流时，所述电流dcl被配置成控制所述第一输出级以强制经过所述dut的目标输出电流，并且所述电压dcl被配置成控制所述第二输出级以将公共点电压强制到0伏。

4.如权利要求1所述的双级smu，其中对所述电压adc的输入由表示所述至少两个端子之间的差分电压的信号来驱动。

5.如权利要求1所述的双级smu，其中第一输出级输出通过所述感测电阻器驱动到所述至少两个端子中的第一个。

6.如权利要求1所述的双级smu，其中对所述电流adc的输入由表示跨所述感测电阻器的差分电压的信号来驱动。

7.如权利要求5所述的双级smu，其中所述第二输出级驱动所述至少两个端子中的第二个。

8.如权利要求1所述的双级smu，其中所述至少两个端子包括第一对端子和第二对端子，其中所述第一对端子是源端子，被配置成耦合到所述dut的一对节点以将所述输出电流和输出电压传送到所述dut，并且所述第二对端子是感测端子，耦合到所述电压adc且被配置成通过承载可忽略的电流的连接而耦合到所述dut的所述一对节点，并且其中所述公共点位于所述感测电阻器与第一源端子之间。

9.如权利要求8所述的双级smu，其中所述公共点位于所述感测电阻器处。

10.如权利要求8所述的双级smu，其中所述公共点位于第一感测端子处。

11.如权利要求1所述的双级smu，其中至少一个目标值具有上值和下值。

12.如权利要求1所述的双级smu，其中所述电压dcl将所述电压adc的值和所述电流adc的值的函数调节到所述一个或多个目标值。

13.如权利要求1所述的双级smu，其中所述电流dcl将所述电流adc的值和所述电压adc的值的函数调节到所述一个或多个目标值。

14.如权利要求1所述的双级smu，其中所述一个或多个目标值中的一个包括所述电流adc和所述电压adc的指定函数，且包括电阻或功率之一。

15.如权利要求1所述的双级smu，其中一个或全部两个输出级具有可切换的可变增益。

16.如权利要求1所述的双级smu，其中所述感测电阻器包括：多个感测电阻器，可切换以用于感测更宽范围的电流。

17.如权利要求1所述的双级smu，其中一个或全部两个电压感测和电流感测具有可切换以用于感测更宽范围的输出电压或输出电流的可变增益。

18.一种操作源测量单元(smu)的方法，具有耦合到端子的电压输出级和耦合到感测电阻器的电流输出级，所述方法包括：

19.如权利要求18所述的方法，进一步包括：控制所述第一输出级以将公共点电压强制到0伏；以及当所述smu被配置成源发电压时，强制跨所述端子的目标输出电压。

20.如权利要求18所述的方法，进一步包括：控制所述第一输出级以强制经过所述端子的目标输出电流；以及当所述smu被配置成源发电流时，控制所述第二输出级以将公共点电压强制到0伏。

技术总结
一种双级源测量单元(SMU)具有：用户界面，允许用户输入一个或多个目标值；至少两个端子，耦合到测试中设备(DUT)；电流回路，具有电流数字控制回路(DCL)、电流数模转换器(DAC)、感测电阻器、电流模数转换器(ADC)和公共ADC，所述电流DCL接收来自所述电流ADC的输入、来自所述公共ADC的输入、以及针对所述输出电流的目标值，并控制第一输出级以产生所述输出电流；以及电压回路，具有电压DCL、电压DAC、电压ADC和所述公共ADC，所述电压DCL接收来自所述电压ADC的输入、来自所述公共ADC的输入、以及针对所述输出电压的目标值，并控制第二输出级以产生所述输出电压。

技术研发人员：W·C·戈克
受保护的技术使用者：基思利仪器有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15