测试应用快速扩大阵列持续推动源测量单元仪器技术

量电容进行充放电的时间。假定tc和td为时钟周期数，由这个方程可以看出，精度是由电容充电(tc)的时间所提供的。当允许流过更长时间时，tc计数变得更大，它提高了参考电压(Vref)被拆分的步长数。简单地说，tc计数变长，测量的分辨率将会增加。

　　从这个等式可以看到仪器制造商可控制的变量是充电时间(tc)。为了加快测量，有必要允许积分ADC具有更少的充电时间，但是这样做会降低测量的分辨率。吉时利数字源表仪器使用积分ADC，但是为了应对速度提升带来的分辨率的损失，他们引入了具有增强型多斜坡降低方法的积分ADC来替代更多的传统的双斜率方法。增强型多斜率下降积分ADC采用了多种创新技术以加快放电时间，允许在不降低充电时间的前提下提高速度，这样就保证了最终的测量分辨率。这种类型的积分ADC如何工作已超出本文的范围，但可在其它地方找到完整的描述。使用多斜率下降方法的创新技术允许吉时利使用积分型ADC的 SMU得到业界最快的高分辨率读数。

　　吉时利2600A系列数字源表仪器使用增强型多斜率下降积分型ADC，具有每秒读取20000个读数的能力。然而，对于需要更快测量的应用，积分ADC损失了分辨率和精度，因此必须使用不同类型的ADC。

　 吉时利型号2651A高功率源表仪器包含一个积分ADC和18位高速数字化ADC，具有每秒读出高达百万个读数的能力。使用此高速ADC，2651A具有市面上所有SMU中最高的读出速率，同时仍保持高的测量分辨率。

　　图3：型号2651A的18位高速数字化ADC捕获300微秒50A的脉冲

　　图3解释了型号2651A高数字化ADC的能力。此ADC使用400个采样和一微秒的时间间隔，使得它可以完整捕获全部300微秒50A的脉冲。有了这样的功能，型号2651A不需要额外的测试设备，也可以准确地捕捉设备的瞬态及热效应。

　　多通道的可扩展性

　　无论单个SMU可能的速度有多快，当集成到系统中性能降低的话，它的优点也被浪费。部件SMU本质上较少受这个问题的影响，这要归功于他们的高速及通过PCI或PCIe背板(133MB / S的PCI 250MB / S的PCIe x1)连接到主机系统的低延迟。相反地，基于仪器的SMU是通过外部总线如GPIB和主机系统进行通信，GPIB的速度只是背板速度(1.8MB / s标准)的一小部分。吉时利的工程师在设计2600A系列源表仪器时意识到了这点，并通过使用测试脚本处理器(TSP®)使其脱离主机系统自主运作，并通过称为TPS-Link®的技术的高速、低延迟总线进行相互通信和同步。

　　传统的基于仪器源测量单元(SMU)要求每次从主机的一条总线传送一个命令，因为所有仪表共用一条总线，每次只能供一个仪表使用和通信。由于总线速度缓慢，大部分时间用于在总线和仪表之间发送指令和数据，而其他仪表经常闲置。TSP技术允许仪器自主运行主机系统的测试脚本，几乎省去了传输指令的时间。一旦脚本装入基于TSP的源测量仪表，就可以执行整个测试序列，主机只需要传送一个命令：指示仪器运行脚本。

　　图4：TSP-Link网络实例，含3个源数据仪表

　　TSP-Link省去了连接多个源数据仪表的需求，只需一条带宽有限的GPIB总线就可以满足需求。有了TSP-Link技术，只需将一个源数据仪表与GPIB总线相连，其他源数据仪表则与"菊花链"配置(通过便宜的CAT5e交叉线连接)相连。首先，通过TSP-Link技术将其他源数据仪表连接，这些仪表的源测量单元(SMU)以第一个源数据仪表的额外源测量单元(SMU)通道形式出现，通过在第一个源数据仪表上运行脚本就可以快速访问。

　　与组件源测量单元(SMU)不同，利用TSP-Link技术实现的通道扩展不限于主机的少数插槽。TSP-Link技术的无主机扩展最多允许连接32个仪表，有可能创建一个包含64个源测量单元(SMU)通道的系统。此外，由于源测量单元(SMU)是基于仪表的，可用电源数量不限于底板提供的电源。即使在基于大功率组件源测量单元(SMU)系统中，某些型号也只能提供最大84W的电源。通过接口TSP-Link可以连接32个2651A型大功率源数据仪表，这样创建的系统就可以提供6.4kW直流电源。

　　TSP-Link技术提供了一流的系统扩展方法，不需要昂贵的GPIB适配器和线缆，而且通过大量减少仪表与主机之间通信数量，可以提高系统吞吐量。不过，TSP-Link技术的真实功率在于其同步运行多个测试提高吞吐量的能力。除了源测量单元(SMU)，无论它们是在底板上基于组件的SMU还是在GPIB总线上基于仪表的SMU，访问总线是受限的，主机每次必须向每个SMU发送命令。为系统增添更多的SMU意味着增加主机必须处理的器件数量，主机必须向其发送命令。由于在这些系统中，每次只能向一个SMU发送命令，因此所有测试都必须按顺序进行。