在2600系列和2600A系列數(shù)字源表之間高度的命令兼容性，使得測試工程師在維持現(xiàn)有測試平臺的同時，仍可以不斷投資新技術(shù)。工程師在測試過程中，可以隨時開啟2600A系列數(shù)字源表的新能力。這些改進(jìn)的能力將帶來的有益結(jié)果：吞吐量增加，源和測量動作的精密定時，動態(tài)測試配置以及改進(jìn)的并行測試能力。
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2600A系列數(shù)字源表
2600A系列數(shù)字源表
目的
高度的命令兼容性
特點
吞吐量增加
介紹
從2600系列數(shù)字源表?到2600A系列數(shù)字源表 更短的產(chǎn)品周期和新增的技術(shù)，滿足為實現(xiàn)投資最大化的制造商們對可配置測試系統(tǒng)的迫切需求。2600A系統(tǒng)數(shù)字源表是對現(xiàn)有2600系列數(shù)字源表[3]的改進(jìn)，可以滿足當(dāng)今測試工程師并行測試以及時間關(guān)鍵應(yīng)用的需求。
新的儀表都有哪些改進(jìn)呢？表1對2600A系統(tǒng)和2600系列數(shù)字源表[4]之間的主要區(qū)別進(jìn)行了對比。
表1 2600系列和2600A[5]系統(tǒng)數(shù)字源表特性/能力比較
特性特性 | 能力/性能 | |
| 2600系列(非-A) | 2600A系列 | |
| 內(nèi)置掃描生成 | 僅使用工廠腳本 | 內(nèi)置ICL，可以配置線性、日志和清單掃描。直接與觸發(fā)模型連接，實現(xiàn)精密定時控制。 |
| 靈活的觸發(fā)模型 | 否 | 是 |
| 精密脈沖定時 | 最小脈寬= 200μs。脈沖同步只限于兩個通道。SMUA脈寬必須比SMUB脈寬寬40μs。 | 最小脈寬=100μs。能夠從多個節(jié)點輸出同步脈沖，與脈寬無關(guān)。 |
| 在擴(kuò)展操作區(qū)域進(jìn)行脈寬調(diào)制 | 僅2611、2612兩個型號 | 所有型號都具有10A脈沖能力 |
目前，2600系列數(shù)字源表的用戶發(fā)現(xiàn)：將應(yīng)用轉(zhuǎn)向2600A系列數(shù)字源表將更容易。2600A系列數(shù)字源表的所有命令幾乎都是后向兼容的，因此現(xiàn)有程序不必修改或只需稍加修改，就可以運行。值得一提的是，為支持新觸發(fā)模型而對某些代碼修改后，2600A系列數(shù)字源表將為用戶提供更大的吞吐量，并實現(xiàn)多個設(shè)備之間源和測量操作的同步。
為了突出2600A系列數(shù)字源表的優(yōu)勢，這個應(yīng)用筆記將從常見的半導(dǎo)體測試應(yīng)用角度對其新特性進(jìn)行說明。
內(nèi)置掃描生成能力
靈活性已經(jīng)成為2600A系列數(shù)字源表的優(yōu)勢之一。這種靈活性部分源自其對
剛性觸發(fā)模型
[6]的獨立性，這在基于 SCPI的儀器中是常見的。不過，使用觸發(fā)模型代表著對源和測量操作的更精密定時控制。與2600A系列數(shù)字源表一道，吉時利推出了新的觸發(fā)模型，同吉時利其他產(chǎn)品和競爭產(chǎn)品的觸發(fā)模型相比，新觸發(fā)模型具有更大的靈活性和更佳的定時控制。2600A系列數(shù)字源表
[7]的出發(fā)延遲(也就是，從接到輸入啟動到源變化的周期) 可以低于10μs。此外，用戶可以在單一設(shè)備源變化之間實現(xiàn)亞微秒同步，也可以在通過TSP-Link
[8]連接的多設(shè)備網(wǎng)絡(luò)源變化之間實現(xiàn)亞微秒同步。同時，仍保持編程靈活性，因為用戶還可以選擇操作外部觸發(fā)模型。除了觸發(fā)模型，還提供內(nèi)置掃描生成功能，可以在單一命令語句中很容易地實現(xiàn)線性、日志、清單掃描編程。在2600系列數(shù)字源表中，也提供了類似的掃描能力，但只能使用工廠腳本功能或用戶創(chuàng)建的環(huán)路，不利于源電平和測量。
為了理解2600A系列數(shù)字源表新觸發(fā)和掃描能力的強(qiáng)大功能，這個應(yīng)用筆記在以 雙極型晶體管
(
BJT)
[9]的Gummel測試為例。圖1給出簡化的測試示意圖?，F(xiàn)在，我們考慮如何利用2636型數(shù)字源表進(jìn)行測試。為了執(zhí)行Gummel測試，需要對2636型數(shù)字源表進(jìn)行編程。圖1 用于二極管結(jié)溫Gummel測試的SMU配置
tu 1
設(shè)置正常運行時間是為在進(jìn)行掃描之前配置SMU源和測量
[10]參數(shù)。因此，設(shè)置間隔只需要一次。從那以后，根據(jù)用戶需要，掃描可以運行多次。在這個測試中，2636型數(shù)字源表
[11]被配置為在很短的積分時間內(nèi)(NPLC = 0.001)進(jìn)行測量，但默認(rèn)源和測量延遲則根據(jù)需要維持在設(shè)置的低電流范圍內(nèi)。對2636型數(shù)字源表而言，建立時間大約是78ms。測試執(zhí)行時間是91.9ms。圖2給出測試結(jié)果曲線圖。圖2 使用2636和2636A型數(shù)字源表的Gummel測試圖
圖 2
同樣代碼還可以在2636A型數(shù)字源表上運行。在圖2中也給出了相應(yīng)的測試結(jié)果。注意，兩個儀表生成數(shù)據(jù)的良好相關(guān)性。2636A型與2636型數(shù)字源表的建立時間和測試執(zhí)行時間具有可比性。接著，對
2636A型數(shù)字源表
[12]進(jìn)行配置，使之利用新的掃描功能和觸發(fā)模型進(jìn)行Gummel測試。為了執(zhí)行Gummel測試，需要對2636 A型數(shù)字源表進(jìn)行編程。在圖2中也給出相應(yīng)的測試結(jié)果。再次提請注意，所得數(shù)據(jù)與2636型數(shù)字源表測試結(jié)果非常相關(guān)。
使用觸發(fā)模型時，2636A型數(shù)字源表的建立時間大約是88ms，比不使用這個
觸發(fā)模型
[13]時要稍微長一些(大約長9ms)。不過，需要注意：這個建立的時間間隔是不重現(xiàn)的。同時，測試執(zhí)行時間的縮短可以補(bǔ)償建立時間的增加。在與2636型數(shù)字源表使用同樣的默認(rèn)源和測量延遲情況下，使用觸發(fā)模型的測試執(zhí)行時間是55.8ms，測試時間較少將近40%。這個例子清楚地表明：2600A型系列數(shù)字源表觸發(fā)模型的速度優(yōu)勢，即使在小電流測試時也優(yōu)勢明顯。精密脈沖定時和直流偏置開啟序列
在很多
IC
[14]和ASIC
[15]中，多個電源的開啟序列至關(guān)重要。同樣重要的是，不同電源開啟之間的定時。在2600型系列數(shù)字源表中，不同電源開啟之間延遲的精度受到連續(xù)命令行命令執(zhí)行的限制。要將SMUA
[16]與SMUB
[17]開啟之間的延遲設(shè)置為200μs，可能需要以下命令序列：reset()smua.source.levelv = 0
smub.source.levelv = 0
smua.source.output = smua.OUTPUT_ON
smub.source.output = smub.OUTPUT_ON
smua.source.levelv = 5
delay(200e-6)
smub.source.levelv = 3.5
圖3給出在
2602型數(shù)字源表
[18]上執(zhí)行前述序列的結(jié)果。實際延遲接近1.5ms，比預(yù)設(shè)值多7倍。此外，對于連接至TSP-Link網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點，命令執(zhí)行時間也都有所增加。圖3 2602型數(shù)字源表的直流偏置序列。期望延遲是200μs。實際延遲是1.45ms。
圖3
2600A系列型數(shù)字源表
[19]觸發(fā)模型，允許用戶在微秒數(shù)量級的精度對源電平和延遲時間進(jìn)行編程。下面的命令序列將2602A
[20]型數(shù)字源表SMUA
[21]與SMUB
[22]開啟時間延遲設(shè)置為200μs 。reset()
smua.trigger.source.listv({5})
smua.trigger.source.action = smua.ENABLE
smub.trigger.source.listv({3.5})
smub.trigger.source.action = smub.ENABLE
--Program timer with a delay of 200us
trigger.timer[1].delay = 200e-6
trigger.timer[1].stimulus = smua.trigger.ARMED_EVENT_ID
trigger.timer[1].count = 1
trigger.timer[1].passthrough = false
smua.trigger.source.stimulus = 0
smub.trigger.source.stimulus = trigger.timer[1].EVENT_ID
smua.trigger.endsweep.action = smua.SOURCE_HOLD
smub.trigger.endsweep.action = smub.SOURCE_HOLD
smua.source.output = smua.OUTPUT_ON
smub.source.output = smub.OUTPUT_ON
smub.trigger.initiate()
smua.trigger.initiate()
圖4給出前述命令序列的結(jié)果。注意，通道之間的延遲大約是196.8μs(在50% SMUA振幅到50% SMUB振幅間測量)。
圖4
圖42602A型數(shù)字源表
的直流偏置序列。期望延遲是200μs。實際延遲是196.8μs。With Series 2600A instruments，a minimum delay time of10μs seconds is possible.
利用2600A系列數(shù)字源表，可以實現(xiàn)10μs的最小時間延遲。
在二極管結(jié)溫測量中
采用2600A系列數(shù)字源表觸發(fā)模型有可能實現(xiàn)
高精密定時
，因此在脈沖調(diào)制
[23]的相關(guān)應(yīng)用中具有優(yōu)勢。下面以二極管
結(jié)溫測量為例進(jìn)行說明。結(jié)溫測量
是將器件溫度與二極管正向壓降進(jìn)行相關(guān)而測量的。為了采集P-N結(jié)的真實溫度，要盡量避免給其增加額外熱量，因此正向壓降
[24]一般是利用很短的電流脈沖進(jìn)行測量的。如果驅(qū)動電流較高，那么短脈沖就特別重要。在高亮度LED測量中往往如此。所有的
2600A系列數(shù)字源表
[25]提供10A 脈沖能力，這是最初的2601和2602 數(shù)字源表所不具備的。2600A系列數(shù)字源表還將最小脈寬縮短至2600系列數(shù)字源表的一半，使用戶可以設(shè)置100μs的脈沖。此外，目前在2600A系列數(shù)字源表網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點已經(jīng)可以及時實現(xiàn)脈沖的精密同步。圖5和圖6對2612
[26]和2612A
[27]數(shù)字源表的雙通道脈沖性能進(jìn)行了對比。圖5 進(jìn)入100mW電阻器的雙通道10A脈沖。圖示的最小可編程脈寬是200μs和240μs，這是在Model 2612型數(shù)字源表上利用KIPulse腳本創(chuàng)建的。
圖5
1 為2600系列數(shù)字源表編寫的采用KIPulse腳本的軟件，不做改動即可在2600A系列數(shù)字源表運行。圖6 進(jìn)入100mW電阻器的雙通道10A脈沖。圖示的最小可編程脈寬是100μs，這是在Model 2612A型數(shù)字源表上創(chuàng)建的。
圖6
其他重要特性/改進(jìn)
異步與同步并行測試
并行腳本
運行是運行TSP-Link
[28]網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程腳本的能力。當(dāng)初推出2600系列數(shù)字源表時，腳本只能在TSP-Link網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點上運行。由GPIB唯一地址定義的這個節(jié)點(主節(jié)點)，能夠控制其他節(jié)點（遠(yuǎn)程節(jié)點）的源和測量動作，但這種操作只能按順序進(jìn)行。這些限制使得在單一TSP-Link網(wǎng)絡(luò)中不可能實現(xiàn)真正的并行測試。因此，在并行測試應(yīng)用中，很少使用TSP-Link，以支持GPIB
[29]通信線纜分離至多個節(jié)點，以及通過分離至2600系列數(shù)字源表數(shù)字
[30]I/O端口的連接實現(xiàn)觸發(fā)。2600A系列數(shù)字源表
[31]通過支持TSP-Link網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程節(jié)點腳本的運行，克服了TSP-Link并行測試的局限性。圖7給出一個并行測試應(yīng)用。節(jié)點可以配置為分組，組長可以通過運行腳本，來控制本組內(nèi)任何節(jié)點的操作。這種按組分配是動態(tài)的，可以利用SMU組合對一個器件進(jìn)行測試，然后，為了獨立運行針對多個器件的測試，可以將相同的SMU重新分配給不同組。這些分配只需使用軟件命令即可完成。此外，2600A系列數(shù)字源表觸發(fā)模型，使得在TSP-Link連接中，利用硬件觸發(fā)信號，就可以實現(xiàn)TSP-Link網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間源和測量動作的同步。圖7 并行腳本執(zhí)行配置實例。
圖7
這種測試配置的靈活性允許測試工程師對SMU
[32]進(jìn)行重新分組和重新分配，迅速準(zhǔn)備新器件的測試，實現(xiàn)了資源利用的最大化。動態(tài)配置，加上其履行并行測試的能力，可以將變換硬件設(shè)備的時間降到最少，并允許在所有SMU上同時運行獨立測試，因此可以降低測試成本。與外部儀器的通信和同步
如前所述，通過TSP-Link連接的
2600A系列數(shù)字源表
[33]，將提供增強(qiáng)的觸發(fā)和同步能力。利用TSP-Link線纜中的3個硬件同步線路，還很容易將這種同步擴(kuò)展至其他基于TSP
[34]的儀器。2600A系列觸發(fā)模型還支持SMU與外部非TSP以及非吉時利儀表之間的
精密觸發(fā)
。其實現(xiàn)方式有兩種：(1)對數(shù)字I/O觸發(fā)，采用低觸發(fā)延遲；(2) LAN觸發(fā)：數(shù)字I/O觸發(fā)：從數(shù)字輸入觸發(fā)到源或測量變換啟動的觸發(fā)延遲，從
2600系列數(shù)字源表
[35]的150μs縮短至2600A系列數(shù)字源表的10μs。這將實現(xiàn)SMU操作與外部儀表的操作的更精密排列。2. LAN觸發(fā)：2600A系列數(shù)字源表屬LXI兼容。不過，除了基本的LXI-C規(guī)范，2600A系列數(shù)字源表還包括LAN軟件觸發(fā)器，可以與具有觸發(fā)能力的
LXI儀表
[36]進(jìn)行握手。程序命令兼容
實施新測試設(shè)備成本的一個方面包括從現(xiàn)有穩(wěn)定的軟件程序轉(zhuǎn)向支持新產(chǎn)品。當(dāng)轉(zhuǎn)向2600A系列數(shù)字源表時，這方面的成本將大大減少，因為這些儀表與
2600系列數(shù)字源表
[37]的軟件程序幾乎是100%的命令兼容。下面，介紹一下它們之間的微小差別。腳本管理的變化
在
2600A系列數(shù)字源表
中，腳本可以存儲在內(nèi)部非易失性內(nèi)存或者從前部面板USB端口插入的存儲器件中。為了支持這個USB存儲功能，腳本save()功能已經(jīng)更新，允許用戶指定目錄和文件名。例如，可以使用以下命令，將"myscript"腳本保存至USB端口名稱為"test1"的文件夾，文件名是"example1.tsp"。在
2600A系列數(shù)字源表
[38]中，使用save() 功能將不可能再以不同名稱保存腳本；而在2600系列數(shù)字源表中，這是可能的。為了以不同的名字保存腳本，必須對腳本進(jìn)行命名，然后調(diào)用save() 功能。2 通過分配腳本名稱屬性字符串，可以對腳本重新命名。下面的例子將"myscript"重新命名為"exampleScript"。
對腳本進(jìn)行重新命名確實改變了以該腳本為基準(zhǔn)的任何變量的名稱。當(dāng)使用加載腳本功能創(chuàng)建腳本時，2600/2600A系列數(shù)字源表還創(chuàng)建具有相同名稱的全局變量。為了運行腳本，這個全局變量通常是可以訪問的。因此，在前述例子中，myscript變量仍然以"exampleScript"這個新名稱腳本為基準(zhǔn)。
訪問腳本源代碼更加困難
有時候，編程人員想要阻止其他用戶訪問腳本的源代碼。在
2600系列
[39]數(shù)據(jù)源表中，可以使用二進(jìn)制發(fā)行示例腳本使得腳本源代碼讀取困難。不過，在2600A系列
[40]數(shù)字源碼中，可以刪除腳本源代碼，但仍然保持運行腳本的能力。為了刪除腳本源代碼，可以將腳本屬性設(shè)置為零。然后，讀取源代碼只返回該代碼的二進(jìn)制編碼版本。下面就是如何刪除myScript
源代碼的實例。其中包括試圖找回腳本源代碼的結(jié)果。myScript.source = nil
print(myScript.source)
2612A系列數(shù)字源表
[41]的返回如下：loadstring(table.concat({ "LuaP