以更好的儀器協(xié)調提高測試處理能力
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對于所有電子元件來(lái)說(shuō)，測試速度都非常重要，尤其對于低價(jià)的兩端或三端器件，如二極管和晶體管測試速度更是至關(guān)重要。例如，大多數類(lèi)型的二極管在最終的檢測中都要測試至少三個(gè)基本直流參數：正向電壓（VF）、擊穿電壓（VR）和漏泄電流（IR）。這些測試必須要求快速精確。
大多數時(shí)候這些測試同時(shí)需要幾種儀器，如DMM（數字多用表）、電壓源以及電流源。同時(shí)使用多個(gè)儀器的系統比擁有這些功能的一臺儀器占用更多的空間。使用三臺不同的儀器還意味著(zhù)需要學(xué)習三套命令，這使得系統編程和維護更加復雜。同時(shí)它還會(huì )使觸發(fā)記時(shí)等變得更加復雜，而且增加觸發(fā)的不確定性，以及需要占用大量寶貴的總線(xiàn)資源，最終影響測試處理能力。
要想解決這類(lèi)問(wèn)題，第一種方法是在同一臺儀器上結合幾種功能。一個(gè)源測量單元（SMU）可以在一臺儀器上結合精確電壓源、精確電流源、伏特計以及安培計，它不僅節省了空間還簡(jiǎn)化了集成過(guò)程。第二種方法是降低儀器和控制計算機之間的通訊延遲。
以往通過(guò)使用 GPIB（IEEE-488）命令來(lái)控制測試的做法有兩個(gè)缺點(diǎn)。首先，GPIB需要占用相當的通訊資源。其次，在線(xiàn)路的另一端通常會(huì )有一臺運行Windows操作系統的電腦。由于Windows系統計時(shí)的無(wú)法預測性，這使得它不適于對多個(gè)儀器進(jìn)行緊密的同步操作。
一種好的解決方案是讓儀器獨立運行。如今的許多儀器都具有記憶列表編程功能，并且無(wú)需電腦干涉就可以自行完成全部的測試程序。其中每次測試包括一個(gè)源配置、測量、條件轉移判斷、數學(xué)計算功能、以及通過(guò)/失敗判斷測試性能等。于是GPIB的作用就變成在測試之前下載測試程序并在測試之后將結果上傳至電腦，且不干擾實(shí)際的測試過(guò)程。
儀器觸發(fā)
圖1表明當今的儀器是如何操作觸發(fā)器的（在這里是一臺SMU）。在一個(gè)source-delay-measure（SDM）周期中，電源被打開(kāi)，編程延遲，然后進(jìn)行測量。用戶(hù)可以選擇觸發(fā)開(kāi)始，或者儀器會(huì )一個(gè)接一個(gè)自動(dòng)輸出觸發(fā)。
圖1：SMU觸發(fā)器輸入/輸出配置
示例：二極管測試
我們的第一個(gè)示例涉及到一種測試儀器、一個(gè)器件分揀設備以及一臺電腦。開(kāi)始檢測前，二極管的極性不明確，但是分揀設備在需要的時(shí)候可以對其進(jìn)行翻轉（圖2）。測試步驟為：
圖2：使用元件處理器的二極管測試安裝
1. 操作者"告訴"電腦有一批二極管準備進(jìn)行測試。
2. 電腦對測試進(jìn)行預配置，通過(guò)SMU正負極GPIB命令將加在每一個(gè)二極管的兩端。
3. SMU等待處理器發(fā)出測試開(kāi)始的觸發(fā)信號。
4. 當第一個(gè)二極管就位，處理器將"測試開(kāi)始"觸發(fā)信號發(fā)送至SMU，表示第一個(gè)二極管已經(jīng)準備進(jìn)行測試。
5. SMU執行極性測試。如果二極管是正向極性，SMU繼續功能測試（見(jiàn)步驟6）。如果極性顛倒，處理器將收到信號、將器件翻轉并重復步驟4。
6. 一旦二極管為正向極性，SMU即按照其本身保存的測試次序運行二極管功能測試、決定通過(guò)/失敗、并保存每一個(gè)測試的數據。
7. SMU發(fā)送通過(guò)/失敗信號以及測試結束信號至分揀設備，并同時(shí)通過(guò)GPIB將測試數據發(fā)送至電腦。
8. 重復步驟3-7測試其它二極管。
9. SMU回到待命狀態(tài)。操作員在處理器中安裝新一批的二極管。
10. 按照需要重復步驟1-9。
注：GPIB通訊只在實(shí)際測試之前和之后進(jìn)行。
使用多臺SMU
如圖3所示，利用內置的光電探測器（PD）測試LED則需要涉及到多臺儀器。SMU #1提供電流以點(diǎn)亮LED。SMU #2為PD提供負偏壓，并測量造成的漏電流。LED發(fā)出的光亮使漏電流增大，對電流的測量表明了LED的發(fā)光性能。要描繪出電壓電流的對應關(guān)系，LED上的電壓以及PD上的電流必須在同時(shí)進(jìn)行測量。測量處理能力是至關(guān)重要的，因此電源值的反應時(shí)間通常要控制得盡可能短。圖4表明了兩臺儀器如何相互觸發(fā)。相似的方法也可以用于多于兩臺儀器的測試安裝。
圖3：基本LED/PD系統配置
圖4：SDM觸發(fā)以同步兩臺SMU
使用外部觸發(fā)控制器
測試其它的器件，如晶體管、DC-DC轉換器、LDO穩壓器或LED/光電探測器系統通常需要多臺儀器，而且這些儀器必須進(jìn)行同步觸發(fā)以保證所有的測量都是在已知條件下進(jìn)行的。允許儀器進(jìn)行相互觸發(fā)并不是解決的方法，因為它們本身讀取內存的過(guò)程和自動(dòng)調整量程的過(guò)程都需要或多或少一些額外的時(shí)間（見(jiàn)表1）。
對于所有電子元件來(lái)說(shuō)，測試速度都非常重要，尤其對于低價(jià)的兩端或三端器件，如二極管和晶體管測試速度更是至關(guān)重要。例如，大多數類(lèi)型的二極管在最終的檢測中都要測試至少三個(gè)基本直流參數：正向電壓（VF）、擊穿電壓（VR）和漏泄電流（IR）。這些測試必須要求快速精確。
大多數時(shí)候這些測試同時(shí)需要幾種儀器，如DMM（數字多用表）、電壓源以及電流源。同時(shí)使用多個(gè)儀器的系統比擁有這些功能的一臺儀器占用更多的空間。使用三臺不同的儀器還意味著(zhù)需要學(xué)習三套命令，這使得系統編程和維護更加復雜。同時(shí)它還會(huì )使觸發(fā)記時(shí)等變得更加復雜，而且增加觸發(fā)的不確定性，以及需要占用大量寶貴的總線(xiàn)資源，最終影響測試處理能力。
要想解決這類(lèi)問(wèn)題，第一種方法是在同一臺儀器上結合幾種功能。一個(gè)源測量單元（SMU）可以在一臺儀器上結合精確電壓源、精確電流源、伏特計以及安培計，它不僅節省了空間還簡(jiǎn)化了集成過(guò)程。第二種方法是降低儀器和控制計算機之間的通訊延遲。
以往通過(guò)使用 GPIB（IEEE-488）命令來(lái)控制測試的做法有兩個(gè)缺點(diǎn)。首先，GPIB需要占用相當的通訊資源。其次，在線(xiàn)路的另一端通常會(huì )有一臺運行Windows操作系統的電腦。由于Windows系統計時(shí)的無(wú)法預測性，這使得它不適于對多個(gè)儀器進(jìn)行緊密的同步操作。
一種好的解決方案是讓儀器獨立運行。如今的許多儀器都具有記憶列表編程功能，并且無(wú)需電腦干涉就可以自行完成全部的測試程序。其中每次測試包括一個(gè)源配置、測量、條件轉移判斷、數學(xué)計算功能、以及通過(guò)/失敗判斷測試性能等。于是GPIB的作用就變成在測試之前下載測試程序并在測試之后將結果上傳至電腦，且不干擾實(shí)際的測試過(guò)程。
儀器觸發(fā)
圖1表明當今的儀器是如何操作觸發(fā)器的（在這里是一臺SMU）。在一個(gè)source-delay-measure（SDM）周期中，電源被打開(kāi)，編程延遲，然后進(jìn)行測量。用戶(hù)可以選擇觸發(fā)開(kāi)始，或者儀器會(huì )一個(gè)接一個(gè)自動(dòng)輸出觸發(fā)。
圖1：SMU觸發(fā)器輸入/輸出配置
示例：二極管測試
我們的第一個(gè)示例涉及到一種測試儀器、一個(gè)器件分揀設備以及一臺電腦。開(kāi)始檢測前，二極管的極性不明確，但是分揀設備在需要的時(shí)候可以對其進(jìn)行翻轉（圖2）。測試步驟為：
圖2：使用元件處理器的二極管測試安裝
1. 操作者"告訴"電腦有一批二極管準備進(jìn)行測試。
2. 電腦對測試進(jìn)行預配置，通過(guò)SMU正負極GPIB命令將加在每一個(gè)二極管的兩端。
3. SMU等待處理器發(fā)出測試開(kāi)始的觸發(fā)信號。
4. 當第一個(gè)二極管就位，處理器將"測試開(kāi)始"觸發(fā)信號發(fā)送至SMU，表示第一個(gè)二極管已經(jīng)準備進(jìn)行測試。
5. SMU執行極性測試。如果二極管是正向極性，SMU繼續功能測試（見(jiàn)步驟6）。如果極性顛倒，處理器將收到信號、將器件翻轉并重復步驟4。
6. 一旦二極管為正向極性，SMU即按照其本身保存的測試次序運行二極管功能測試、決定通過(guò)/失敗、并保存每一個(gè)測試的數據。
7. SMU發(fā)送通過(guò)/失敗信號以及測試結束信號至分揀設備，并同時(shí)通過(guò)GPIB將測試數據發(fā)送至電腦。
8. 重復步驟3-7測試其它二極管。
9. SMU回到待命狀態(tài)。操作員在處理器中安裝新一批的二極管。
10. 按照需要重復步驟1-9。
注：GPIB通訊只在實(shí)際測試之前和之后進(jìn)行。
使用多臺SMU
如圖3所示，利用內置的光電探測器（PD）測試LED則需要涉及到多臺儀器。SMU #1提供電流以點(diǎn)亮LED。SMU #2為PD提供負偏壓，并測量造成的漏電流。LED發(fā)出的光亮使漏電流增大，對電流的測量表明了LED的發(fā)光性能。要描繪出電壓電流的對應關(guān)系，LED上的電壓以及PD上的電流必須在同時(shí)進(jìn)行測量。測量處理能力是至關(guān)重要的，因此電源值的反應時(shí)間通常要控制得盡可能短。圖4表明了兩臺儀器如何相互觸發(fā)。相似的方法也可以用于多于兩臺儀器的測試安裝。
圖3：基本LED/PD系統配置
圖4：SDM觸發(fā)以同步兩臺SMU
使用外部觸發(fā)控制器
測試其它的器件，如晶體管、DC-DC轉換器、LDO穩壓器或LED/光電探測器系統通常需要多臺儀器，而且這些儀器必須進(jìn)行同步觸發(fā)以保證所有的測量都是在已知條件下進(jìn)行的。允許儀器進(jìn)行相互觸發(fā)并不是解決的方法，因為它們本身讀取內存的過(guò)程和自動(dòng)調整量程的過(guò)程都需要或多或少一些額外的時(shí)間（見(jiàn)表1）。
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