【導(dǎo)讀】本文探討了對(duì)低功耗待測器件（DUT）進(jìn)行低電流測量的兩種不同方法：一是將電源、高精度數(shù)字多用表及待測器件進(jìn)行串聯(lián)，二是使用高精度測量電源。
由于當(dāng)今的重點(diǎn)是綠色出行和打造移動(dòng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，因此實(shí)現(xiàn)集成電路和電子組件功耗最小化已成為器件制造商的夢(mèng)想。功耗最低意味著實(shí)現(xiàn)所有集成電路和電子組件的電流消耗最低。為了對(duì)這些部件進(jìn)行特性分析，必須測量器電流消耗。過去，功耗并不是主要問題，測量通過器件的電流非常簡單，因?yàn)殡娏麟娖较鄬?duì)較高，為毫安甚至安培級(jí)，利用標(biāo)準(zhǔn)多用表即可測量。當(dāng)今器件工作電流低至微安級(jí)甚至更低，因此需要更復(fù)雜設(shè)備進(jìn)行測量。
將電源與數(shù)字多用表進(jìn)行串聯(lián)
測量流經(jīng)器件電流的一個(gè)方法是將數(shù)字多用表與電路串聯(lián)，并利用它測量電流。使用6位半的高質(zhì)量數(shù)字多用表，可以對(duì)毫安級(jí)電流電平進(jìn)行高精度測量。圖1給出這個(gè)方法的測試設(shè)置。
圖1. 使用電源與數(shù)字多用表串聯(lián)來測量電流
雖然這個(gè)方法能夠?qū)νㄟ^器件的電流進(jìn)行非常準(zhǔn)確的測量，但由于特性分析期間數(shù)字多用表造成的電壓負(fù)荷，該方法也可能帶來很多問題。即使電源輸出端電壓可能處于編程值，但待測器件兩端電壓實(shí)際上低于編程值，因?yàn)樵跀?shù)字多用表產(chǎn)生電壓負(fù)荷。因此，待測器件兩端電壓不是編程電壓，它等于編程電壓減去數(shù)字多用表電壓（VDUT= VSET– VDMM）。如果忽略數(shù)字多用表電壓且用戶假設(shè)器件電壓等于編程電壓，那么功率和電阻測量將具有重大誤差，因?yàn)橛糜谟?jì)算的電壓將高于待測器件電壓值。當(dāng)在最低工作電壓附近對(duì)器件進(jìn)行測試時(shí)，這個(gè)電壓降還可能帶來問題。如果數(shù)字多用表的電壓負(fù)荷過大，器件電壓可能低于最低工作電壓，而且器件將無法正常工作，導(dǎo)致錯(cuò)誤測量。
通過輸出較高的電源電壓，可以對(duì)這個(gè)電壓降進(jìn)行補(bǔ)償，從而為待測器件提供期望的電壓。不過，數(shù)字多用表造成的電壓負(fù)荷隨著流經(jīng)電流的變化而變化，因此補(bǔ)償非常困難。 可以使用第二部數(shù)字多用表直接測量器件電壓，但這將添加新的儀器設(shè)備，不僅增加測試系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度，而且可能給低電流測量帶來更大誤差源。數(shù)字多用表給測試電路帶來額外負(fù)載，致使電流高于實(shí)際流經(jīng)器件的電流。雖然電源與數(shù)字多用表串聯(lián)是一種非常簡單的低電流測量方法，但這絕不是理想方法。
使用高精度測量電源
如果適用高精度測量電源，可以利用6位半高質(zhì)量數(shù)字多用表對(duì)通過器件的電流進(jìn)行測量，但是可以做得更簡單且更準(zhǔn)確。由于測試器件只需要1部儀器，因此測試得以簡化。圖2給出測試設(shè)置。
由于只有1部儀器，很快即可開始測試，因?yàn)樾枰O(shè)置的設(shè)備更少。自動(dòng)測量也更簡單，因?yàn)橹恍鑼?duì)1部儀器進(jìn)行編程。這避免了多部儀器的同步，并允許測試工程師把精力集中于測量。
進(jìn)行器件特性分析時(shí)，利用高精度測量電源比利用電源與數(shù)字多用表更準(zhǔn)確。高精度測量電源能夠測量施加于器件的電流和電壓。電流是內(nèi)部測量的，因此不會(huì)像串聯(lián)數(shù)字多用表那樣給測試電路帶來電壓負(fù)荷。這樣，器件兩端電壓等于編程電壓。要想進(jìn)一步提高準(zhǔn)確度，可以利用器件端口的程控檢測引線直接測量電壓，這使得高精度測量電源直接補(bǔ)償為器件供電的測試引線上的電壓降。這些測試引線具有極高的輸入阻抗，因此對(duì)測試電路而言，它們實(shí)際上是零負(fù)載。利用這些特性，高精度測量電源能夠在任何電流電平對(duì)器件進(jìn)行極其精確的特性分析。由于在1部儀器內(nèi)集成了所有這些能力，因此高精度測量電源可以大幅降低測試系統(tǒng)復(fù)雜性和成本。
圖2. 利用高精度測量電源進(jìn)行電流測量
