Chroma 52403P短脈沖電源測量單元 (Source Measure Unit) 是一款PXI-Express短脈沖電源測量單元，專為高功率雷射二極管 (LD) 等熱敏元件測試用的高速、高精度、高可靠性電源測量單元。
主要特點(diǎn)：
多合一 SMU 實(shí)現(xiàn)LIV一體量測
Pulser模塊 – 最小脈沖寬度
10uS @ 10A
8uS @ 3.5A
5uS @ 1A/250mA
Pulser模塊 - 能耐受來自測試線材和待測物綜合電感(達(dá) 3uH)而不受影響
Pulser模塊：2M Sample/Sec I/V 量測
SMU模塊：±25V, DC 3.5A
SMU模塊：18-bit measurement / Programming resolution
DAQ模塊：2M sample/sec.
硬體序列引擎: 可程式化精密時(shí)序執(zhí)行設(shè)定
SMU模塊: 16組頻寬選擇
LabVIEW/ LabWindows & C/C# API驅(qū)動(dòng)程式
軟體人機(jī)接口
PXI-Express peripheral module
規(guī)格型號(hào)：
| Model Name | 52403P-25-10 | ||
| Slot | 3 | ||
| Output Channels | 1 | ||
| Input Voltage | 48VDC | ||
| Module | Pulser Module Spec. | SMU Module Spec. | |
| Source Power | 60WPeak 2.4W Average | 25W | |
| Sink Power | -- | 10W | |
| Max.Current | 10A | 6AMax.(Pulse mode) /3.5A(DC mode) | |
| Max.Voltage | +6V | ±25V | |
| Resolution | 16-bits for programming and 17-bits for measurement | 18bits for programming and measurement | |
| Programmable Loop Bandwidth | -- | 16 | |
| Force Voltage Ranges | -- | ±25V，±12.5V，±10V，±5V，±2V，±1V， ±500mV，±200mV，±100mV | |
| Measure Voltage Ranges | +6V | ±25V，±12.5V，±10V，±5V，±2V，±1V， ±500mV，±200mV，±100mV | |
| Force&Measure Current Ranges | 10A/3.5A/1A/250mA | ±6A(￥5V&Pulse Mode Only) ， ±3.5A(≦5V) ±2.5A(10V)，±1A，±100mA，±10mA，±1mA， ±100pA，±10pA，±1pA | |
| Minimum Pulse Width | 10uS@6Vand10A/8uS@6V and 3.5A/5uS@6Vand1A/250mA | 100pS | |
| Max.Duty Cyd le* 1 | 15%[email protected] output/ 8%[email protected] output/ 4%10A@continuous pulse output under 10A range 23%[email protected] output/ 20%[email protected] output/ 30%@6Vand1A/50%@6Vand250mA | 50%@2.5A range 40%@3.5A range 5%@6A range | |
| Force Voltage Accuracy | -- | 0.05%reading+0.01%F.S.(2500mV Range) 0.05%reading+0.05%F.S.(<500mV Range | |
| Measure Voltage Accuracy | 0.05%x reading+3mV | 0.05%reading+0.01%F.S.(≥500mV Range) 0.05%reading+0.05%F.S.(<500mV Range) | |
| Force Current Accuracy | 0.17%x reading+2mA for Range<3.5A 0.17%x reading+2.5mA for Range 3.5A 0.22%x reading+3mAforRange10A | 0.1%reading+0.17%F.S.(>1A Range) 0.05%reading+0.05%F.S.(s1A Range) | |
| Measure Current Accuracy | 0.12%x reading+0.25mAforRange250mA 0.12%x reading+0.5mAforRange1A 0.12%x reading+1mA for Range￥3.5A | 0.1%reading+0.17%F.S.(>1A Range) 0.05%reading+0.05%F.S.(s1A Range) | |
| Measurement Sampling Rate | 2M Samples/sec. | 100K Sample/sec | |
| Output Connection | 4-Wire(±Force/±Sense) | 6-Wire(±Force/±Sense/±Guard) | |
| Measurement Log | 8M Samples | 32K Samples | |
| Others | |||
| DAQ Input Rate | ±1V/±5V | ||
| DAQ Connector | SMA | ||
| DAQ Sampling Rate | 2M Sample/sec. | ||
| DAQ Input Impedance | 50Qor1MQ | ||
| Digital In/Out | 2In/2Out | ||
| Control Interface | PXI-Express | ||
| Regulatory Compliance | CE | ||
產(chǎn)品簡介：
Chroma 52403P短脈沖電源測量單元 (Source Measure Unit) 是一款PXI-Express短脈沖電源測量單元，專為高功率雷射二極管 (LD) 等熱敏元件測試用的高速、高精度、高可靠性電源測量單元。它將高速脈沖產(chǎn)生器 (Pulser) 模塊、高精度SMU模塊和DAQ模塊整合到一個(gè)PXIe SMU 中。 52403P短脈沖SMU可以運(yùn)用Pulser模塊和DAQ模組來測量高功率雷射二極體的LIV測試。另外，Chroma 52403P短脈沖SMU的模塊非常適合測量LD的低電流量測，例如：漏電流。 Chroma 52403P短脈沖電源測量單元讓用戶只需單一SMU模塊即可完成LD相關(guān)光電特性曲線測試。
52403P短脈沖SMU具有出色的輸高輸出轉(zhuǎn)換率和高輸出電流Pulser模塊，可以輸出優(yōu)異的10A大電流10uS脈沖或是1A電流5uS脈沖。此外，影響電流脈沖上升時(shí)間和下降時(shí)間的一個(gè)主要關(guān)鍵因素是電感。 52403P短脈沖SMU允許來自測試線材和被測物的電感高達(dá)3uH，并且仍然能夠提供出色的的10A大電流10uS脈沖或是1A電流5uS脈沖。
52403P短脈沖電源測量單元的SMU模塊配備16個(gè)可由軟體選控的控制頻寬，滿足不同被測物阻抗，得到最快且穩(wěn)定的輸出，同時(shí)避免振蕩產(chǎn)生；另外，18位DAC和18位ADC的多組電流測量范圍提供最適當(dāng)分辨率和精度，采樣率也高達(dá)100K S/秒。
52403P短脈沖SMU內(nèi)建2M Sample/sec. DAQ (資料擷取)模塊， 能夠搜集和計(jì)算來自高速Photodiode和搭配的TIA (Transimpedance Amplifier) 產(chǎn)生的電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)LIV量測。因?yàn)閱我籗MU即可執(zhí)行LIV量測，大大降低了測試系統(tǒng)的整合難度，也節(jié)省了大量的開發(fā)時(shí)間。
多功能的前置面板和C / C # / Lab VIEW/LabWindows APIs為客戶提供相當(dāng)便捷的研發(fā)測試，背面插口兼容于PXIe和PXI-hybrid插槽，這些功能使Chroma 52403P在PXIe和PXI-hybrid系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到更廣泛的應(yīng)用。
Chroma 52403P短脈沖SMU內(nèi)建硬體時(shí)序引擎，使用時(shí)序 (Deterministic Timing) 控制每個(gè)電源量測單元，即使未與電腦連接使用，量測程序仍可正常執(zhí)行；時(shí)序引擎能儲(chǔ)存高達(dá)8,192筆控制指令和8百萬筆量測數(shù)值資料，可同步化進(jìn)行數(shù)個(gè)模塊卡片的量測程序，并確保無任何輸出及量測之時(shí)間延遲。
Chroma 52403P短脈沖SMU具有優(yōu)秀的高速轉(zhuǎn)換率能力，能快速的上升和下降，即使在10A大電流輸出時(shí)，也能提供10uS 短脈沖；或是1A輸出時(shí)，提供5uS短脈沖，以減少LD自體發(fā)熱影響測試正確性。圖1顯示了將3M輸出線材短路時(shí)的10A/10uS脈沖曲線；圖2顯示在以 3M輸出線材短路電纜時(shí)，10A/3.5A/1A 10uS脈沖曲線之間的上升/ 下降時(shí)間差異很??；圖3顯示10uS 10A脈沖曲線與3M/2M/1M 短路電纜幾乎完全相同。 52403P短脈沖SMU可以輸出優(yōu)異的脈沖曲線，幾乎不受輸出電流和電纜長度的影響。
▲ 圖1：10A 10uS 脈沖曲線
▲ 圖2：10A/3.5A/1A 10uS 脈沖曲線
▲ 圖3：3M/2M/1M 輸出線材10A 10uS 脈沖曲線
LIV測試是雷射二極體(LD)的一項(xiàng)重要測試項(xiàng)目，搜集LD的工作點(diǎn)、斜率效率和閾值電流等數(shù)據(jù)。 LIV測試的另一個(gè)重要功能是能夠識(shí)別雷射二極體Kinks缺陷。與其他SMU不同，Chroma 52403P短脈沖SMU除了能夠輸出uS等級(jí)的Pulse Sweep 給LD，LD發(fā)光給PD，PD產(chǎn)生光電流，TIA將光電流轉(zhuǎn)換為電壓，重點(diǎn)在Chroma 52403P內(nèi)建的DAQ模組能即時(shí)采集電壓信號(hào)，然后通過計(jì)算Pulse Sweep I/V數(shù)據(jù)和L數(shù)據(jù)而形成重要的LIV曲線，如圖4示意。
▲ 圖4：LIV 一體量測示意圖
Chroma 52403P短脈沖電源量測單元包含2個(gè)主要模組：高速脈沖產(chǎn)生器(Pulser)模組和SMU模組，高速脈沖產(chǎn)生器(Pulser)在第1象限輸出操作；SMU模組為4象限輸出操作，可供應(yīng)電壓/電流源(I/III 象限)或模擬負(fù)載(II/IV 象限)，如圖6示意。
▲ 圖5：高速脈沖產(chǎn)生器(Pulser)模組輸出象限
▲ 圖6：SMU模組輸出象限
為了提供便利的使用環(huán)境，Chroma提供了多種軟體控制面板，以應(yīng)對(duì)高速脈沖產(chǎn)生器輸出編輯，只需在高速脈沖產(chǎn)生器模組軟體控制面板輸入幾個(gè)脈沖參數(shù)，即可完成輸出編輯，如圖7示意。應(yīng)對(duì)高精密量測，Chroma則提供一個(gè)SMU模組軟體控制面板，在輸入主要設(shè)定參數(shù)后，如：range、clamp、aperture time、loop bandwidth和輸出值，即可以進(jìn)行高精度測試和量測，如圖8示意。應(yīng)對(duì)需要精確時(shí)序控制量測，Chroma提供硬體序列引擎，因?yàn)樵趫?zhí)行期間不受PC OS延遲影響，能依設(shè)定時(shí)間執(zhí)行命令，一旦SMU接收觸發(fā)訊號(hào)，硬體將逐行執(zhí)行時(shí)序表中的指令，如9示意。
▲ 圖7：高速脈沖產(chǎn)生器模組軟體控制面板
▲ 圖8：SMU模組軟體控制面板
▲ 圖9：硬體序列引擎編輯面板
護(hù)衛(wèi)輸出(Guarding)的應(yīng)用在低電流(< 奈安)量測時(shí)是一項(xiàng)很重要的技術(shù)。護(hù)衛(wèi)輸出可以避免漏電流的問題，并降低量測穩(wěn)定時(shí)間，此輸出可保持與主輸出(Force)為同電位，如此在護(hù)衛(wèi)輸出與主輸出間不會(huì)有電流產(chǎn)生。護(hù)衛(wèi)輸出同時(shí)也消除了電源量測單元與待測體之間導(dǎo)線的電容，使得量測變得快速且精準(zhǔn)。
▲ 圖10：在沒有護(hù)衛(wèi)輸出(Guarding)時(shí)，低電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生漏電流，經(jīng)由電纜線的介電層，遮蔽層而流回電源負(fù)極。
▲ 圖11：Guard Connection - 三軸轉(zhuǎn)接線(Triaxial Cable)除了護(hù)衛(wèi)輸出外，亦可用來消除輸出線材的電容(Cable Capacitance)。
為縮短測試時(shí)間，52403P短脈沖電源量測單元的SMU模組皆設(shè)計(jì)為快速反應(yīng)、高速電壓與電流輸出的16組控制頻寬，可經(jīng)由軟體設(shè)定選擇最適當(dāng)控制頻寬，主要因?yàn)榇郎y物(DUT)的阻抗、治具或電源線都有可能成為整個(gè)控制回路在電壓或電流輸出模式下不穩(wěn)定的潛在因素，一個(gè)不穩(wěn)定的控制回路可能造成過飽和震蕩，甚至損壞待測物。因此需要在測試回路中修正阻抗，讓系統(tǒng)重新獲得穩(wěn)定。
52403P短脈沖電源量測單元提供軟體程控控制頻寬選擇，此功能可免去對(duì)待測物的控制電路修正阻抗之困擾，此設(shè)定可做為測試程式參數(shù)的一部分，頻寬選項(xiàng)的選擇也可隨待測物做相對(duì)改變。
圖12：電源量測單元在不同控制頻寬選項(xiàng)下的輸出波型
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