Díky SMU Keysight řady PZ2100 volíte rychlost, rozlišení, ale i počet kanálů

Zdroj, nebo měřidlo? A co třeba obojí a hezky pohromadě? Při měření a testování se již běžně spoléháme na precizní techniku, pro kterou se vžilo jednoduché, a přece tak výstižné pojmenování: Source Measure Unit. Jenže není SMU jako SMU.

Někdo si vystačí se základem, zatímco jiní budou pokaždé laborovat s rozlišením, rychlostmi, rozsahy a třeba i počtem kanálů. Konkrétní potřeby měřicího pracoviště se často liší, takže nezbývá, než sáhnout po flexibilním řešení, které si na míru přizpůsobíte nejlépe vy sami.

Kanály se jen hemží

Společnost Keysight Technologies jsme na stránkách DPS v souvislosti s technologiemi SMU zmiňovali již dříve např. v [1]. Vývoj se ale nezastavil ani na straně výrobce, takže firma mohla letos v červenci představit nový přístroj [2], pro který jsou klíčové přinejmenším dva předpoklady: kompaktní provedení určené k osazení do stojanu (1U) a počet kanálů, které si svobodně vybíráte. V jednom „těle“ jich může být ukryto až dvacet.

Technika nabízející jak statická stejnosměrná měření již od 10 fA, tak i dynamická (pulzní) měření se vzorkovacími rychlostmi až 15 MS/s nebo šířkou pulzů již od 10 μs najde uplatnění zejména v oblasti polovodičových součástek, jako jsou integrované obvody, optoelektronické prvky – fotodiody, LED či moduly s lasery VCSEL, klasické diody, tranzistory nebo FETy, stejně jako pasivní součástky typu rezistorů či kondenzátorů. Neztratí se však ani v řadě dalších případů, včetně světa kvantových počítačů. Zkrátka všude tam, kde potřebujeme během vývoje testovat vlastnosti celého systému, popisovat jeho chování a často i řešit problémy spojené s neustále rostoucím počtem portů, což by pochopitelně bylo bez automatizovaného řešení s vysokou hustotou kanálů složité a také zbytečně zdlouhavé. Ale nenechte se zmást, nebude to jen o nižší ceně nebo dvacetinásobně lepším zacházení s dostupným prostorem.

Obr. 1  Hodláte věnovat více času spíše přesnému popisu systému než jeho synchronizaci, a to i v případech, kdy počet kanálů dosahuje rovné dvacítky? Firma Keysight Technologies má pro takové účely nové, drobné a přece stále precizní modulární řešení: SMU řady PZ2100 navržené k osazení přímo do stojanu; fotografie: Keysight Technologies [2]

S klasickými zdroji se nesrovnává

V případě precizních SMU řady PZ2100 s vysokou hustotou kanálů a výstupním rozsahem až 210 V, příp. 3,5 A (DC) nebo 10,5 A (pulzně), výrobce vsadil na základní jednotku s označením PZ2100A (Mainframe), jejíž funkce lze flexibilně konfigurovat a třeba i dále rozšiřovat díky pěti různým modulům, které budou volitelně osazovány v některém ze čtyř přítomných slotů, přesně jak je vidíme na obr. 2.

Obr. 2  Svoboda výběru bude na zadní straně spojována se čtyřmi volnými sloty, pro které výrobce nabízí hned pětici různých modulů [3]

ákladní vodítko zde přitom vede přes požadavky na vstupy a výstupy SMU s vysokým rozlišením (PZ2110A), stejně tak i rychlostmi (PZ2120A či PZ2121A) nebo též SMU vybavenými rostoucím počtem kanálů (PZ2130A, resp. PZ2131A). Tady se již bude jednat o pětikanálové moduly, které v plné konfiguraci, a navzdory výsledné výšce celého systému „jednoho U“, zajistí výše zmiňovaných dvacet měřicích/zdrojových rozhraní provázaných interní zpětnou vazbou. Výstup zde proto zůstává přesný a stabilní, dokonce i v případech, kdy se nečekaně mění zatěžovací podmínky [3].

Obr. 3  Software s označením „PW9251A PathWave IV Curve Measurement“ pomůže při snadném nastavení SMU značky Keysight a také příslušném synchronním měření volt-ampérových charakteristik, které nebude podmíněno nutností cokoli programovat [4]

V Keysight Technologies rovněž pamatují na vlastní pulzéry či digitizéry, zatímco z pohledu synchronizace většího počtu zdrojových – měřicích jednotek výrobce stanovuje přesnost <50 ns. Dle obr. 3 je dále k dispozici software [4] umožňující zrychlit výzkum, vývoj a také ověřování návrhů na základě svižného a jednoduše prováděného synchronního měření proudů a napětí (IV, tedy volt-ampérové charakteristiky) bez nutnosti cokoli programovat, kdy výsledky testů můžeme mít okamžitě k dispozici třeba formou grafů či tabulek. Jak již bylo naznačeno, modul PZ2110A má pro zajištění maximální flexibility při vytváření průběhů k dispozici až jeden milión kroků, zatímco další „pouze“ dva tisíce – viz také obr. 4. Takové funkce jsou nesmírně užitečné při popisu součástek nebo i celých systémů, u kterých máme odezvu již z principu závislou na přiváděném napětí či proudu. Obsluha se proto může flexibilně zaměřit přesně na oblasti, kde to bude dávat i největší smysl.

Obr. 4  Zjednodušený blokový diagram SMU v principu zahrnuje jak zdrojovou, tak i měřicí část. V prvním případě máme na mysli přesný zdroj napětí a proudu, resp. též i noru, s možností pracovat s pulzy či realizovat další lineární, logaritmické nebo i vlastní změny (sweep). K dispozici je rovněž napěťové a proudové omezení. Následující blok poté poplatně vysokorychlostnímu vzorkování zajišťuje precizní měření napětí či proudu. Také zde máme ilustrovány vlastní rozšiřující funkce umožňující flexibilní generování průběhů [3]

Odkazy:

[1] Početná měřicí technika, nebo jedno přesné SMU, https://www.dps-az.cz/mereni/id:79855/pocetna-merici-technika-nebo-jedno-presne-smu-

[2] Tisková zpráva, https://www.keysight.com/us/en/about/newsroom/news-releases/2023/0711-pr23-062-keysight-introduces-high-density-source-measure-un.html

[3] SMU řady PZ2100, https://www.keysight.com/us/en/products/source-measure-units-smu/pz2100-series-high-channel-density-precision-smu.html

[4] PW9251A PathWave IV Curve Measurement Software, https://www.keysight.com/us/en/product/PW9251A/pathwave-iv-curve-measurement-software.html