5 raisons d'utiliser un SMU

Qu'est ce qu'une unité de source et de mesure ?

Une unité de source et de mesure (SMU) est un instrument de test qui combine une alimentation, une charge électronique et un multimètre numérique haute résolution en un seul boîtier. Les SMU peuvent être utilisés pour caractériser des semi-conducteurs, surveiller la consommation de puissance d'un micro-contrôleur ou simuler une batterie pour un dispositif IoT.

La principale différence entre un SMU et une alimentation de table est la capacité du SMU à agir à la fois en tant que source et charge de courant, ainsi que sa résolution de lecture / programmation élevée.

Exemple important de mesures SMU

Les SMU peuvent suivre des changements dynamiques. Par exemple, un appareil Bluetooth® low energy peut dessiner un courant dans la gamme du nanoampère à un chiffre tout en étant en mode veille, mais utiliser 100s de milliampère tout en lisant un capteur et transmettant les résultats. Un SMU peut mesurer à la fois ces deux gammes de courant, tout en alimentant le dispositif sous test (DUT).

Une autre mesure SMU est la caractérisation d'appareils à semi-conducteurs. Les bornes de sortie d'un SMU quatre quadrants agissent comme une source ou une charge, peu importe la polarité. Cela permet de caractériser les caractéristiques traversantes et inverses des appareils à semi-conducteurs, tels que des diodes, avec un seul instrument.

Lisez la suite pour en savoir plus à propos de cinq applications SMU et comment ils peuvent vous aider à caractériser un DUT.

1. SMU en tant qu'alimentation ou charge électronique

Puisqu'un SMU est essentiellement l'intégration de trois instruments différents, il possède de nombreux cas d'utilisation. Pour les débutants, un SMU peut être utilisé comme alimentation de banc avec des fonctions de sécurité telles que la protection en surtension et la limitation en courant. De plus, le multimètre intégré 6,5 chiffres peut mesurer la tension, le courant et la consommation de puissance tout en alimentant le DUT.

Contrairement à une alimentation de banc autonome, un SMU deux quadrants peut être soit une source soit une charge. Le SMU s'utilise de la même manière qu'une charge électronique lorsqu'il agit comme une charge. Une charge électronique est comme une résistance programmable. Vous pouvez placer la charge dans un mode qui baisse une tension constante, tire un courant constant, ou présente une résistance constante au dispositif sous test.

Les unités de source et de mesure, telles que les R&S(R)NGU201, peuvent automatiquement basculer entre les modes source et charge. Cette flexibilité vous permet de simuler la charge et la décharge de batteries avec votre appareil.

2. Mesures précises des données enregistrées de tension avec un SMU

Le multimètre numérique intégré au SMU peut surveiller la tension, le courant et la consommation de puissance, que l'outil agisse comme une source ou une charge. Cela est très utile pour visualiser les valeurs instantanées sur la face avant ou via des commandes de programmation à distance. Cependant, la visualisation des changements de ces valeurs dans le temps peut être importante lors de la caractérisation d'un appareil.

Un SMU peut échantillonner ces mesures aussi rapidement que 500 000 fois par seconde (500k échantillons/s). Cela permet au SMU d'agir comme un instrument d'enregistrement de données. Par exemple, vous pouvez sauvegarder les données échantillonnées dans un fichier CSV sur un lecteur USB pour une analyse détaillée ultérieure. Sinon, vous pouvez afficher les tendances directement sur l'affichage de la face avant.

En plus de capturer ces informations enregistrées, vous pouvez améliorer la précision en utilisant les "entrées sense." du SMU Puisqu'il y a des pertes dans les câbles entre le SMU et le DUT, la tension sur les connecteurs en face avant est supérieure à la tension présentée au DUT. Des entrées "sense" dédiées dotées de câbles séparés connectés à l'entrée du DUT permettent au SMU de compenser ces pertes et fournissent des mesures plus précises.

Une autre amélioration est spécifique au R&S®NGU201. Il propose un voltmètre numérique optionnel (DVM) que vous pouvez placer n'importe où dans un circuit. Par exemple, vous pouvez surveiller le statut d'une batterie ou la sortie d'un point de charge d'un convertisseur. Ce DVM fonctionne en parallèle de la surveillance de mesure de tension de la face avant et est galvaniquement isolé du canal.

3. Mesurer le changement de réponse du courant et de charge

Les appareils qui implémentent des états de veille faible puissance et qui disposent de transmetteurs sans fils ont des demandes de courant dynamique allant du nanoampère à plusieurs ampères. Un SMU peut mesurer précisément ces larges gammes de courant tout en alimentant le DUT.

Lorsque le DUT change de statut opérationnel, il y a un changement brutal en termes de consommation de courant. Une alimentation de banc a besoin d'un peu de temps pour répondre à un changement de charge. Les alimentations autonomes classiques peuvent mal répondre à ces transitions. Des instruments tels que ceux de la série R&S®NGU, d'un autre côté, peuvent réagir à un changement de réponse en charge en moins de 30 micro-secondes.

4. Caractériser des appareils à semi-conducteurs avec un SMU quatre quadrants

Lors de la caractérisation d'un appareil à semi-conducteur, vous avez généralement besoin de délivrer et de récupérer un courant avec des polarités passante et inverse. Par exemple, prenons une diode.

Pour tracer une courbe courant / tension (IV) d'une diode, vous devez mesurer le courant tiré d'une tension négative jusqu'à ce que vous atteignez une tension passante positive. Alors qu'une alimentation classique, ou un SMU deux quadrants, peut fournir une tension négative, la commutation entre le négatif et le positif nécessite une intervention manuelle, à savoir vous devez physiquement changer les sondes. Un SMU quatre quadrants, cependant, peut basculer simplement d'une sortie négative à une sortie positive car il balaye sur une gamme de tension.

5. Simulation d'appareils alimentés par batterie

Il y a de nombreuses difficultés avec la durée de vie opérationnelle des appareils alimentés par batterie. Un défi consiste à ce que les batteries stockent de l'énergie chimiquement. Résultat, leur puissance délivrée varie selon les composés chimiques, la température et la charge. Un autre défi est que l'efficacité d'un convertisseur DC-DC change la tension d'entrée et la charge de sortie.

Le test de toutes les variations possibles avec des batteries physiques n'est pas envisageable, en particulier si vous voulez essayer différents composés chimiques tels que Lithium-ion ou un polymère Lithium. Heureusement, les SMU tels que les R&S®NGU peuvent simuler une batterie. De plus, vous pouvez les programmer avec des profils définis par l'utilisateur afin de mieux répondre aux conditions environnementales.

Un SMU peut caractériser combien de temps votre appareil fonctionnera sous diverses conditions ‒ sans instrument supplémentaire. Il s'agit de l'avantage le plus significatif de l'utilisation d'un SMU pour simuler une batterie.

Un autre point d'évaluation est la capacité d'un appareil à recharger une batterie. L'utilisation d'un SMU comme une charge électrique signifie que vous pouvez simuler des situations : aucune cellule reliée, surtension, sous tension ou batterie court-circuitée.