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低功耗待测器件实现高精度低电流测量


   由于当今的重点是绿色出行和打造移动设备和物联网设备,因此实现集成电路和电子组件功耗最小化已成为器件制造商的梦想。功耗最低意味着实现所有集成电路和电子组件的电流消耗最低。为了对这些部件进行特性分析,必须测量器电流消耗。过去,功耗并不是主要问题,测量通过器件的电流非常简单,因为电流电平相对较高,为毫安甚至安培级,利用标准多用表即可测量。当今器件工作电流低至微安级甚至更低,因此需要更复杂设备进行测量。

  本文探讨了对低功耗待测器件(DUT)进行低电流测量的两种不同方法:一是将电源、高精度数字多用表及待测器件进行串联,二是使用高精度测试电源。 

    1:将电源与数字多用表进行串联

  测量流经器件电流的一个方法是将数字多用表与电路串联,并利用它测量电流。使用6位半的高质量数字多用表,可以对毫安级电流电平进行高精度测量 。

   虽然这个方法能够对通过器件的电流进行非常准确的测量,但由于特性分析期间数字多用表造成的电压负荷,该方法也可能带来很多问题,比如如果数字多用表的电压负荷过大,器件电压可能低于最低工作电压,而且器件将无法正常工作,导致错误测量,所以虽然电源与数字多用表串联是一种非常简单的低电流测量方法,但这绝不是理想方法。

   2:使用高精度测试电源

  如果适用高精度测试电源,可以利用6位半高质量数字多用表对通过器件的电流进行测量,但是可以做得更简单且更准确。由于测试器件只需要1部仪器,因此测试得以简化。 

  由于只有1部仪器,很快即可开始测试,因为需要设置的设备更少。自动测量也更简单,因为只需对1部仪器进行编程。这避免了多部仪器的同步,并允许测试工程师把精力集中于测量。

  进行器件特性分析时,利用高精度测量电源比利用电源与数字多用表更准确。高精度测量电源能够测量施加于器件的电流和电压。电流是内部测量的,因此不会像串联数字多用表那样给测试电路带来电压负荷。这样,器件两端电压等于编程电压。要想进一步提高准确度,可以利用器件端口的程控检测引线直接测量电压,这使得高精度测量电源直接补偿为器件供电的测试引线上的电压降。这些测试引线具有极高的输入阻抗,因此对测试电路而言,它们实际上是零负载。利用这些特性,高精度测量电源能够在任何电流电平对器件进行极其精确的特性分析。由于在1部仪器内集成了所有这些能力,因此高精度测试电源可以大幅降低测试系统复杂性和成本。

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