羅德與施瓦茨宣布進入源測量單元 (SMU) 市場，推出兩款新儀器，用于分析和優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 應用和半導體元件測試的電池壽命測試。

新推出的R&S NGU 系列源測量單元 (SMU) 有兩種型號：R&S NGU201 和 R&S NGU401。這些裝置標志著羅德與施瓦茨進入了一個新市場，提供能夠同時產生和測量電流和電壓的產品。這是一類儀器，可以在受控模式下同時提供電壓或電流，并測量被測設備上電壓和電流值的對應關系。兩象限 R&S NGU201 針對無線設備的電池測試，而四象限 R&S NGU401 可以切換到負電壓并支持更寬的電壓范圍，用于半導體測試。

羅德與施瓦茨公司電源產品、儀表、源和音頻分析儀產品管理和規(guī)劃總監(jiān) Philipp Weigell 表示，源測量單元的真正定義是提供非常精確的源、加載和測量功能的單元。更高端的 NGU401 符合 SMU 的嚴格定義，因為它提供了任意極性的四象限源或匯操作;這使得它非常適合測試和表征半導體。新 SMU 涉及的另外兩個關鍵領域是精密電子以及研究和教育。

定義 SMU

SMU 是一種在同一引腳或連接器上結合了信號生成功能和測量功能的儀器。它可以產生電壓或電流并同時測量它們，有效地包含了電源或波形發(fā)生器、數(shù)字萬用表、電流源和電子負載的能力。

SMU 儀器在測試系統(tǒng)中用于測量電壓和電流。它們能夠根據(jù)可變電壓(或電流)快速測量電流(或電壓)，同時具有圖形界面和多種計算選項以及系統(tǒng)總線，例如 GPIB、以太網(wǎng)和 USB。

SMU 可以對許多半導體進行表征，特別是準確測量光伏電池或 LED 二極管的 IV 參數(shù)和特性，包括短路電流、開路電壓和最大功率點。半導體表征是需要納或微安范圍內的電流靈敏度的應用示例。此外，對更高精度、高速、遠程電壓感應和四象限測量的需求可能使傳統(tǒng)的可編程電源不足。

SMU 儀器是一種精密源元件，可提供小于 1 mV 的測量分辨率。它們在 IV 平面上具有四象限輸出，這意味著它們可以提供正電壓和電流(象限 1)、負電壓和正電流(象限 2)、負電壓和負電流(象限 3)或正電壓和負電流(象限 4)。

新單位

現(xiàn)代電路在不同的操作狀態(tài)下需要不同水平的電壓和/或電流。例如，模擬嵌入式系統(tǒng)的啟動序列需要特定的電壓和電流曲線。輪廓分析對于優(yōu)化電流消耗至關重要。

R&S NGU SMU 包括六個電流范圍，從具有 100-pA 分辨率的 10 μA 到具有 10-μA 分辨率的 10 A。對于所有范圍，可實現(xiàn)低至 0.025% 的精度。在 20-V 范圍內以 10 μV 的分辨率測量電壓，在 6-V 范圍內以 1 μV 的分辨率測量電壓。R&S NGU 具有可變電容模式，可在 1 μF 至 470 μF 的范圍內逐步調整，對電容進行補償，以便顯示電流，就像直接在被測設備上測量一樣。支持高達 20 V、8 A 和 60 W 的設備。

四象限 R&S NGU401 的最大市場是半導體測試。它提供 –20 V 至 20 V 范圍內的測量。它包括快速電流調整模式，以避免損壞 LED 等敏感設備。專用輸出將儀器呈現(xiàn)為模擬毛刺的交流源。

兩象限 R&S NGU201 針對一系列物聯(lián)網(wǎng)設備的電池性能分析進行了優(yōu)化。設計人員可以使用它來模擬真實世界的電池特性。該儀器的最大電流為 8 A，還支持快速充電應用。

Weigel 強調了模擬和測試可充電電池以在便攜式設備中提供更好性能的重要性。過度充電和劇烈放電會縮短電池壽命，并可能引發(fā)過熱等熱問題。“許多電池是通過將許多電池并聯(lián)制成的，”Weigell 說?！霸谶@些情況下，控制充電狀態(tài)至關重要;不同的值會限制電池的整體容量。因此，測試監(jiān)測和控制電池狀態(tài)的電池管理系統(tǒng)至關重要。測試必須模擬操作過程中可能發(fā)生的所有情況。要定義電池模型，可以在預定義的表格中輸入電池數(shù)據(jù)。R&S NGU 電源模擬了電池的真實輸出性能?！?

憑借高達每秒 500 ksamples 的采集速率，每 2 μs 可獲得電壓和電流結果。R&S NGU 使用電流反饋放大器技術提供高精度，如下圖所示。

電池壽命是一個成功因素，它可以為便攜式設備提供較長的使用壽命。高動態(tài)范圍(nA 至 A)、時間分辨率(狀態(tài)開關)和不同電池的模擬是典型儀器必須具備的主要特征。

“典型的電源會調節(jié)電壓，所以如果你調節(jié)電壓，電流會上升，可能會損壞你的 LED，”Weigell 說。“所以本質上，你需要的是一個在電流優(yōu)先模式下調節(jié)電流的電源。這也是你在 SMU 中也能找到的東西。”

近來，對更節(jié)能、更環(huán)保產品的需求不斷增長，這有助于振興功率半導體行業(yè)。SMU 能夠對許多半導體進行表征，并將在汽車和移動市場中為電池表征找到一席之地，這變得越來越重要。