Andy Armutat，美国吉时利仪器公司
如今的源测量单元（Source Measure Unit）的嵌入式智能和可编程性可以极大的提高测试处理能力。
对于所有电子元件来说，测试速度都非常重要，尤其对于低价的两端或三端器件，如二极管和晶体管测试速度更是至关重要。例如，大多数类型的二极管在最终的检测中都要测试至少三个基本直流参数：正向电压（VF）、击穿电压（VR）和漏泄电流（IR）。这些测试必须要求快速精确。
大多数时候这些测试同时需要几种仪器，如DMM（数字多用表）、电压源以及电流源。同时使用多个仪器的系统比拥有这些功能的一台仪器占用更多的空间。使用三台不同的仪器还意味着需要学习三套命令，这使得系统编程和维护更加复杂。同时它还会使触发记时等变得更加复杂，而且增加触发的不确定性，以及需要占用大量宝贵的总线资源，最终影响测试处理能力。
要想解决这类问题，第一种方法是在同一台仪器上结合几种功能。一个源测量单元（SMU）可以在一台仪器上结合精确电压源、精确电流源、伏特计以及安培计，它不仅节省了空间还简化了集成过程。第二种方法是降低仪器和控制计算机之间的通讯延迟。
以往通过使用 GPIB（IEEE-488）命令来控制测试的做法有两个缺点。首先，GPIB需要占用相当的通讯资源。其次，在线路的另一端通常会有一台运行Windows操作系统的电脑。由于Windows系统计时的无法预测性，这使得它不适于对多个仪器进行紧密的同步操作。
一种好的解决方案是让仪器独立运行。如今的许多仪器都具有记忆列表编程功能，并且无需电脑干涉就可以自行完成全部的测试程序。其中每次测试包括一个源配置、测量、条件转移判断、数学计算功能、以及通过/失败判断测试性能等。于是GPIB的作用就变成在测试之前下载测试程序并在测试之后将结果上传至电脑，且不干扰实际的测试过程。
仪器触发
图1表明当今的仪器是如何操作触发器的（在这里是一台SMU）。在一个source-delay-measure（SDM）周期中，电源被打开，编程延迟，然后进行测量。用户可以选择触发开始，或者仪器会一个接一个自动输出触发。
图1：SMU触发器输入/输出配置
示例：二极管测试
我们的第一个示例涉及到一种测试仪器、一个器件分拣设备以及一台电脑。开始检测前，二极管的极性不明确，但是分拣设备在需要的时候可以对其进行翻转（图2）。测试步骤为：
图2：使用元件处理器的二极管测试安装
1. 操作者"告诉"电脑有一批二极管准备进行测试。
2. 电脑对测试进行预配置，通过SMU正负极GPIB命令将加在每一个二极管的两端。
3. SMU等待处理器发出测试开始的触发信号。
4. 当第一个二极管就位，处理器将"测试开始"触发信号发送至SMU，表示第一个二极管已经准备进行测试。
5. SMU执行极性测试。如果二极管是正向极性，SMU继续功能测试（见步骤6）。如果极性颠倒，处理器将收到信号、将器件翻转并重复步骤4。
6. 一旦二极管为正向极性，SMU即按照其本身保存的测试次序运行二极管功能测试、决定通过/失败、并保存每一个测试的数据。
7. SMU发送通过/失败信号以及测试结束信号至分拣设备，并同时通过GPIB将测试数据发送至电脑。
8. 重复步骤3-7测试其它二极管。
9. SMU回到待命状态。操作员在处理器中安装新一批的二极管。
10. 按照需要重复步骤1-9。
注：GPIB通讯只在实际测试之前和之后进行。
使用多台SMU
如图3所示，利用内置的光电探测器（PD）测试LED则需要涉及到多台仪器。SMU #1提供电流以点亮LED。SMU #2为PD提供负偏压，并测量造成的漏电流。LED发出的光亮使漏电流增大，对电流的测量表明了LED的发光性能。要描绘出电压电流的对应关系，LED上的电压以及PD上的电流必须在同时进行测量。测量处理能力是至关重要的，因此电源值的反应时间通常要控制得尽可能短。图4表明了两台仪器如何相互触发。相似的方法也可以用于多于两台仪器的测试安装。
图3：基本LED/PD系统配置
图4：SDM触发以同步两台SMU
使用外部触发控制器
测试其它的器件，如晶体管、DC-DC转换器、LDO稳压器或LED/光电探测器系统通常需要多台仪器，而且这些仪器必须进行同步触发以保证所有的测量都是在已知条件下进行的。允许仪器进行相互触发并不是解决的方法，因为它们本身读取内存的过程和自动调整量程的过程都需要或多或少一些额外的时间（见表1）。
在这种情况下，或者当测试系统所需要的触发步骤过于繁琐和复杂的时候，我们可以使用外部专用触发控制器。它可以按照设计的程序发出和等待触发。当测试系统是使用来自不同制造商的器件或同一制造商的采用不同触发方式的产品构建的时候，外部触发控制器的作用极大。
图5：触发器同步效果
过程如下（图5）：
1. 触发控制器向所有仪器发出触发信号。
2. 激活所有仪器上的电源输出。
3. 每一台仪器都按照用户定义进行延迟。
4. 延迟操作完成后，每一台仪器向控制器输出触发。
5. 触发控制器等待每一台仪器发出一个触发输出（延迟输出）。
6. 每一台仪器接收到触发控制器输出的触发信号（测量输入）。
8. 每一台仪器开始测量操作。
7. 测量完成后，每一台仪器向控制器输出触发。
8. 触发控制器等待每一台仪器发出一个触发输出（测量输出）。
9. 回到步骤1，再次开始测试。
结论
测试处理能力可能对半导体器件制造商的盈利性产生极大的影响，合理使用如今的多功能仪器的可编程性有助于降低测试成本并提高测试处理能力。
摘自《END技术》
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