基本介紹
- 中文名：2600A系列數字源表
- 目的：高度的命令兼容性
- 包含：測試工程師在維持現有測試平台
- 特點：吞吐量增加
介紹,內置掃描生成能力,精密脈衝定時和直流偏置開啟序列,在二極體結溫測量中,其他重要特性/改進,與外部儀器的通信和同步,程式命令兼容,數據存儲變化,各色各樣的變化,
介紹
從2600系列數字源表®到2600A系列數字源表 更短的產品周期和新增的技術，滿足為實現投資最大化的製造商們對可配置測試系統的迫切需求。2600A系統數字源表是對現有2600系列數字源表[3]的改進，可以滿足當今測試工程師並行測試以及時間關鍵套用的需求。
新的儀表都有哪些改進呢？表1對2600A系統和2600系列數字源表[4]之間的主要區別進行了對比。
表1 2600系列和2600A[5]系統數字源表特性/能力比較
特性特性 | 能力/性能 | |
2600系列(非-A) | 2600A系列 | |
內置掃描生成 | 僅使用工廠腳本 | 內置ICL，可以配置線性、日誌和清單掃描。直接與觸發模型連線，實現精密定時控制。 |
靈活的觸發模型 | 否 | 是 |
精密脈衝定時 | 最小脈寬= 200μs。脈衝同步只限於兩個通道。SMUA脈寬必須比SMUB脈寬寬40μs。 | 最小脈寬=100μs。能夠從多個節點輸出同步脈衝，與脈寬無關。 |
在擴展操作區域進行脈寬調製 | 僅2611、2612兩個型號 | 所有型號都具有10A脈衝能力 |
並行測試 | 僅使用多個TSP-Link網路。只有通過數字I/O連線埠之間的外部線纜，才有可能實現同步。 | 在單個TSP-Link網路中，可以實現異步和同步並行測試。同步操作不需要額外線纜。 |
單一測量到記憶體的讀數速率 | 10000讀數/秒 | 20000讀數/秒 |
USB記憶體 | 否 | 是 |
較低的寬頻源噪聲 | 源噪聲因型號而異。2601/02/11/12 型噪聲比2635/36型噪聲高。 | 2601A/02A/11A/12A型源噪聲較低，滿足2635/36規範。所有型號的源噪聲都低於20mVp-p （典型值）。 |
LAN接口，具有LXI軟體觸發功能 | 不可用 | 是 |
基於web的嵌入式軟體，實現快速、簡易測試 | 不可用 | 是，而且免費！ |
目前，2600系列數字源表的用戶發現：將套用轉向2600A系列數字源表將更容易。2600A系列數字源表的所有命令幾乎都是後向兼容的，因此現有程式不必修改或只需稍加修改，就可以運行。值得一提的是，為支持新觸發模型而對某些代碼修改後，2600A系列數字源表將為用戶提供更大的吞吐量，並實現多個設備之間源和測量操作的同步。
為了突出2600A系列數字源表的優勢，這個套用筆記將從常見的半導體測試套用角度對其新特性進行說明。
內置掃描生成能力
靈活性已經成為2600A系列數字源表的優勢之一。這種靈活性部分源自其對剛性觸發模型[6]的獨立性，這在基於SCPI的儀器中是常見的。不過，使用觸發模型代表著對源和測量操作的更精密定時控制。與2600A系列數字源表一道，吉時利推出了新的觸發模型，同吉時利其他產品和競爭產品的觸發模型相比，新觸發模型具有更大的靈活性和更佳的定時控制。2600A系列數字源表[7]的出發延遲(也就是，從接到輸入啟動到源變化的周期) 可以低於10µs。此外，用戶可以在單一設備源變化之間實現亞微秒同步，也可以在通過TSP-Link[8]連線的多設備網路源變化之間實現亞微秒同步。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模型。
除了觸發模型，還提供內置掃描生成功能，可以在單一命令語句中很容易地實現線性、日誌、清單掃描編程。在2600系列數字源表中，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建的環路，不利於源電平和測量。
為了理解2600A系列數字源表新觸發和掃描能力的強大功能，這個套用筆記在以雙極型電晶體(BJT)[9]的Gummel測試為例。圖1給出簡化的測試示意圖。現在，我們考慮如何利用2636型數字源表進行測試。為了執行Gummel測試，需要對2636型數字源表進行編程。
圖1 用於二極體結溫Gummel測試的SMU配置
設定正常運行時間是為在進行掃描之前配置SMU源和測量[10]參數。因此，設定間隔只需要一次。從那以後，根據用戶需要，掃描可以運行多次。在這個測試中，2636型數字源表[11]被配置為在很短的積分時間內(NPLC = 0.001)進行測量，但默認源和測量延遲則根據需要維持在設定的低電流範圍內。對2636型數字源表而言，建立時間大約是78ms。測試執行時間是91.9ms。圖2給出測試結果曲線圖。
tu 1
tu 1圖2 使用2636和2636A型數字源表的Gummel測試圖
同樣代碼還可以在2636A型數字源表上運行。在圖2中也給出了相應的測試結果。注意，兩個儀表生成數據的良好相關性。2636A型與2636型數字源表的建立時間和測試執行時間具有可比性。
圖 2
圖 2接著，對2636A型數字源表[12]進行配置，使之利用新的掃描功能和觸發模型進行Gummel測試。為了執行Gummel測試，需要對2636 A型數字源表進行編程。
在圖2中也給出相應的測試結果。再次提請注意，所得數據與2636型數字源表測試結果非常相關。
使用觸發模型時，2636A型數字源表的建立時間大約是88ms，比不使用這個觸發模型[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的。同時，測試執行時間的縮短可以補償建立時間的增加。在與2636型數字源表使用同樣的默認源和測量延遲情況下，使用觸發模型的測試執行時間是55.8ms，測試時間較少將近40%。這個例子清楚地表明：2600A型系列數字源表觸發模型的速度優勢，即使在小電流測試時也優勢明顯。
精密脈衝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型系列數字源表中，不同電源開啟之間延遲的精度受到連續命令行命令執行的限制。要將SMUA[16]與SMUB[17]開啟之間的延遲設定為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型數字源表[18]上執行前述序列的結果。實際延遲接近1.5ms，比預設值多7倍。此外，對於連線至TSP-Link網路的每個節點，命令執行時間也都有所增加。
圖3 2602型數字源表的直流偏置序列。期望延遲是200µs。實際延遲是1.45ms。
2600A系列型數字源表[19]觸發模型，允許用戶在微秒數量級的精度對源電平和延遲時間進行編程。下面的命令序列將2602A[20]型數字源表SMUA[21]與SMUB[22]開啟時間延遲設定為200µs 。
圖3
圖3reset()
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 2602A型數字源表的直流偏置序列。期望延遲是200µs。實際延遲是196.8µs。
圖4
圖4With Series 2600A instruments，a minimum delay time of10µs seconds is possible.
利用2600A系列數字源表，可以實現10µs的最小時間延遲。
在二極體結溫測量中
採用2600A系列數字源表觸發模型有可能實現高精密定時，因此在脈衝調製[23]的相關套用中具有優勢。下面以二極體結溫測量為例進行說明。
結溫測量是將器件溫度與二極體正向壓降進行相關而測量的。為了採集P-N結的真實溫度，要儘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衝進行測量的。如果驅動電流較高，那么短脈衝就特別重要。在高亮度LED測量中往往如此。
所有的2600A系列數字源表[25]提供10A 脈衝能力，這是最初的2601和2602 數字源表所不具備的。2600A系列數字源表還將最小脈寬縮短至2600系列數字源表的一半，使用戶可以設定100µs的脈衝。此外，目前在2600A系列數字源表網路各節點已經可以及時實現脈衝的精密同步。圖5和圖6對2612[26]和2612A[27]數字源表的雙通道脈衝性能進行了對比。
圖5 進入100mW電阻器的雙通道10A脈衝。圖示的最小可程式脈寬是200µs和240µs，這是在Model 2612型數字源表上利用KIPulse腳本創建的。
1 為2600系列數字源表編寫的採用KIPulse腳本的軟體，不做改動即可在2600A系列數字源表運行。
圖5
圖5圖6 進入100mW電阻器的雙通道10A脈衝。圖示的最小可程式脈寬是100µs，這是在Model 2612A型數字源表上創建的。
圖6其他重要特性/改進
異步與同步並行測試
並行腳本運行是運行TSP-Link[28]網路中遠程腳本的能力。當初推出2600系列數字源表時，腳本只能在TSP-Link網路的一個節點上運行。由GPIB唯一地址定義的這個節點(主節點)，能夠控制其他節點（遠程節點）的源和測量動作，但這種操作只能按順序進行。這些限制使得在單一TSP-Link網路中不可能實現真正的並行測試。因此，在並行測試套用中，很少使用TSP-Link，以支持GPIB[29]通信線纜分離至多個節點，以及通過分離至2600系列數字源表數字[30]I/O連線埠的連線實現觸發。
2600A系列數字源表[31]通過支持TSP-Link網路遠程節點腳本的運行，克服了TSP-Link並行測試的局限性。圖7給出一個並行測試套用。節點可以配置為分組，組長可以通過運行腳本，來控制本組內任何節點的操作。這種按組分配是動態的，可以利用SMU組合對一個器件進行測試，然後，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體命令即可完成。此外，2600A系列數字源表觸發模型，使得在TSP-Link連線中，利用硬體觸發信號，就可以實現TSP-Link網路各節點之間源和測量動作的同步。
圖7 並行腳本執行配置實例。
這種測試配置的靈活性允許測試工程師對SMU[32]進行重新分組和重新分配，迅速準備新器件的測試，實現了資源利用的最大化。動態配置，加上其履行並行測試的能力，可以將變換硬體設備的時間降到最少，並允許在所有SMU上同時運行獨立測試，因此可以降低測試成本。
圖7
圖7與外部儀器的通信和同步
如前所述，通過TSP-Link連線的2600A系列數字源表[33]，將提供增強的觸發和同步能力。利用TSP-Link線纜中的3個硬體同步線路，還很容易將這種同步擴展至其他基於TSP[34]的儀器。
2600A系列觸發模型還支持SMU與外部非TSP以及非吉時利儀表之間的精密觸發。其實現方式有兩種：(1)對數字I/O觸發，採用低觸發延遲；(2) LAN觸發：
數字I/O觸發：從數字輸入觸發到源或測量變換啟動的觸發延遲，從2600系列數字源表[35]的150µs縮短至2600A系列數字源表的10µs。這將實現SMU操作與外部儀表的操作的更精密排列。
2. LAN觸發：2600A系列數字源表屬LXI兼容。不過，除了基本的LXI-C規範，2600A系列數字源表還包括LAN軟體觸發器，可以與具有觸發能力的LXI儀表[36]進行握手。
程式命令兼容
實施新測試設備成本的一個方面包括從現有穩定的軟體程式轉向支持新產品。當轉向2600A系列數字源表時，這方面的成本將大大減少，因為這些儀表與2600系列數字源表[37]的軟體程式幾乎是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系列數字源表中，腳本可以存儲在內部非易失性記憶體或者從前部面板USB連線埠插入的存儲器件中。為了支持這個USB存儲功能，腳本save()功能已經更新，允許用戶指定目錄和檔案名稱。例如，可以使用以下命令，將"myscript"腳本保存至USB連線埠名稱為"test1"的資料夾，檔案名稱是"example1.tsp"。
在2600A系列數字源表[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，必須對腳本進行命名，然後調用save() 功能。
2 通過分配腳本名稱屬性字元串，可以對腳本重新命名。下面的例子將"myscript"重新命名為"exampleScript"。
對腳本進行重新命名確實改變了以該腳本為基準的任何變數的名稱。當使用載入腳本功能創建腳本時，2600/2600A系列數字源表還創建具有相同名稱的全局變數。為了運行腳本，這個全局變數通常是可以訪問的。因此，在前述例子中，myscript變數仍然以"exampleScript"這個新名稱腳本為基準。
訪問腳本原始碼更加困難
myScript.source = nil
print(myScript.source)
2612A系列數字源表[41]的返回如下：
loadstring(table.concat({ "\27LuaP\0\4\4\4\6\8\9\9\8A}\245\23h\147\9\182\0\0\ 0\1\0\0\0"， "\0\0\0\0\0\2\0\0\0\12\0\0\0\1\0\0\0\1\0\0\0\1\0\0\0\2\0\0\0\2"， "\0\0\0\2\0\0\0\3\0\0\0\3\0\0\0\3\0\0\0\4\0\0\0\4\0\0\0\4\0\0"， "\0\0\0\0\0\0\0\0\0\8\4\0\0\0\5smua\0\4\0\0\0\7source\0\4\0\0"， "\0\5func\0\3?\240\0\0\0\0\0\0\4\0\0\0\7leveli\0\4\0\0\0\8mea"， "sure\0\3\0\0\0\0\0\0\0\0\4\0\0\0\6sense\0\0\0\0\0\0\0\0\12\0"， "\0\0\5\0\0>\198\0~?I\0\0\0\5\0\0>\198\0\127?I\0\0\0\5\0\0?\198"， "\0~@\9\0\0\0\5\0\128\191I\0\0\128\27"}))()
數據存儲變化
在2600A系列數字源表中，對記憶體讀取速率的最大測量值增加了兩倍，必定需要更多的讀數緩衝存儲器。除了增加2600A系列數字源表[42]的內部數據緩衝存儲器，還需要添加前部面板USB連線埠，以便於用戶訪問更多的記憶體。為了滿足存儲需求，用戶現在可以從多種數據存儲設備中進行選擇，不限於2600A系列數字源表的記憶體分配。
在最初的2600系列數字源表中，在專用讀數緩衝區(smua.nvbuffer1、smua.nvbuffer2、smub.nvbuffer1以及smub.nvbuffer2)中的儀表數據自動保存至非易失性記憶體中。2600A系列數字源表需要在專門讀數緩衝區調用保存數據的專門功能。利用smuX.savebuffer功能將讀數緩衝區保存至記憶體或USB存儲器件中。利用smuX.savebuffer功能指定檔案名稱與格式(.csv or .xml)，存儲至USB存儲設備中。在沒有任何參數情況下調用smuX.savebuffer功能時，緩衝區保存至2600A系列數字源表內部的非易失性記憶體中。
3 The base timestamp of the reading buffer is different from timestamps element. The base timestamp is
各色各樣的變化
2600系列和2600A系列數字源表之間還存在著其他幾個差異：
·雙精度運算：2600系列數字源表採用單精度浮點運算，而2600A系列數字源表[44]則採用雙精度浮點運算。注意，如果現有軟體程式的編寫容易受到四捨五入或截斷誤差的影響，那么這一點是非常重要的。典型後果包括：
– 條件環路退出行為不同。例如，假設將一個環路設定為當電壓<1.0時退出。在雙精度運算中，當測量值為0.999999990時環路仍將繼續，但在單精度運算中，就將退出環路。
– 計算的參數值和數學值略有不同。其中包括內插值或推斷值(如閾值電壓)；數字微分或斜坡計算值(如跨導)；或者數字積分值(如通過對測量電流進行積分而計算出的電流)。
·reset()命令：同2600系列數字源表中發布的reset()命令相比，在2600A系列數字源表中發布的reset()命令更加全面。某些特性具有不同的默認狀態。例如，現在數字I/O線路的默認觸發模式是TRIG_BYPASS，允許直接讀寫至數字I/O線路。在中間件1.3.4版本或更早的版本，2600系列數字源表[45]的默認觸發模式是TRIG_FALLING。在2600A系列數字源表的數字I/O線路傳送和接收觸發時，其模式必須明確設定為支持的硬體觸發模式之一。
· 更新工廠腳本[46]：在吉時利工廠腳本中創建的調用功能的任何軟體程式都是後向兼容的。此外，用戶可以訪問所有工廠腳本的原始碼，包括KI Pulse功能。為了利用2600A系列數字源表的新特性，許多工廠腳本功能是重新編寫的，如觸發模式。對需要為其自身套用編寫類似功能和腳本的用戶來說，這個原始碼可以作為一個很好的例子。
