Početná měřicí technika, nebo jedno přesné SMU?

S trendem spojovat možnosti více přístrojů do jednoho finálního zařízení se potkáváme na každém kroku. Výhody plynoucí z takové „fúze“ bývají někdy docela sporné, zatímco jindy již dávají mnohem větší smysl. Třeba jako v případě nové měřicí techniky, u které se logicky snoubí funkce několika jinak samostatných nástrojů.

Jako zdroj i měřidlo

Při vyslovení zkratky SMU nám automaticky vyskakuje její celý význam, tedy „Source Measure Unit“. A také řada různých fyzických provedení, která nemusí zahrnovat jen stolní přístroje či nejrůznější moduly, ale třeba též speciální zásuvné karty. Jinak tomu nebude ani u aktuálních novinek s logem společnosti Keysight Technologies, kterými se výrobce pochlubil začátkem roku [1]. Jedná se o precizní modely PXIe SMU M9601A, M9614A / M9615A a také M9602A / M9603A. Účel? Nahrávají zde potřebám testovacích aplikací s důrazem na vysokou přesnost, rozlišení nebo též flexibilitu při měření. Pole působnosti je široké. Zahrnuje např. prověřování a popis vlastností polovodičů, stejně jako mnoha dalších nelineárních součástek či materiálů z pohledu volt-ampérových závislostí.

Zastavme se hned u první PXIe jednotky M9601A vybavené požadovanou schopností fungovat v případě napětí či proudu souběžně jako zdroj i měřicí systém [2]. Řešení zachycené na obr. 1 pokrývá z hlediska svých rozsahů proudy až do 315 mA a napětí pak do 210 V. Na nejmenších rozsazích bude dále možné v obou případech počítat s rozlišením již od 10 fA, příp. 500 nV. Systém byl navržen symetricky pro práci ve všech čtyřech kvadrantech, takže lze snadno a přesně změřit proudy i napětí s využitím jediného modulu, aniž by přitom bylo nutné v zapojení cokoli manuálně upravovat, příp. sáhnout po nějakém dodatečném vybavení.

Vše v jednom

M9601A pracuje nejen ve stejnosměrné oblasti, ale rovněž i s pulzy, které mohou mít šířku pouze 20 μs. U součástek tím dokážeme potlačit vliv samoohřevu a získat přesné charakteristiky odpovídající skutečnosti. Systém kromě toho vzorkuje s rychlostí až 1,25 MS/s a nabídne i paměť v délce jednoho milionu bodů. V rámci jednoho měření tak lze podchytit dynamické chování a také odezvu součástek či obvodů na pulzní změny. Ke zkouškám spolehlivosti polovodičových prvků nebo ověřování či samotné definici parametrů aktivních nebo pasivních elektronických součástek má tedy SMU všechny předpoklady.

Source Measure Unit M9601A tedy v rámci jednoho PXIe modulu nabízí nejen různé výstupy, ale také možnosti souvisejícího měření. Funguje na pomyslné pozici precizního, symetrického zdroje napájení pro napětí a proud, elektronické zátěže, přesného digitálního voltmetru i ampérmetru, potažmo osciloskopu, a třeba i jako pulzní generátor. Vzhledem k tomu, že SMU dále na svém výstupu dokážou velmi přesně stanovit velikosti proudu a napětí, nabídnou v porovnání s tradičními napájecími zdroji spoustu výhod. Všechny jednotky SMU kromě toho těží z interních smyček zajišťujících zdrojovým obvodům okamžitou zpětnou vazbu. Výstup SMU zůstává tudíž přesný a stabilní, a to i v případech, změní-li se nečekaně zatěžovací poměry. Samozřejmostí jsou také napěťové či proudové limity s důrazem na ochranu připojených součástek.

Odkazy:

[1] Tisková zpráva, https://www.keysight.com/zz/en/about/newsroom/news-releases/2021/0113-nr21007-keysightexpands-portfolio-of-source-measure-units-.html

[2] SMU M9601A, https://www.keysight.com/zz/en/product/M9601A/pxie-precision-source-measure-unit-1-25-msa-s-10fa-210v-315ma.html