PXIe-4162/4163 使用远端感应时输出不正确电压

问题详述

我使用 PXIe-4162/4163时，设置了远端感应来输出电压。当我读取 HI 和 LO 之间的电压时，通过 DMM 与 SMU 测量的电压值不同。这是为什么？

解决方案

以下是可能导致SMU测量电压出问题的原因：

1. 两个感测引线都在常开状态
   1. 当在恒压（电压控制）模式下输出编程为 >0V 或在恒流（电流控制）模式下编程为 >0A时，来自 SMU 的电压测量值可能接近 0V，导致输出很可能会显示最大正电压 (~ +25V)。
   2. 当在恒压（电压控制）模式下输出编程为 <0V 或在恒流（电流控制）模式下输出编程为 <0A时，来自 SMU 的电压测量值可能接近 0V，导致输出很可能会显示最大负电压 (~ -25V)。
   3. 当在恒压（电压控制）模式下输出编程为接近 0V 或在恒流（电流控制）模式下编程为接近 0A时，来自 SMU 的电压测量值可能接近 0V，导致输出不稳定，可能会显示在最大值和最小值电压之间。
2. 其中一根感测引线端在浮动状态
   1. 这个会导致输出电压值会在 ±25 伏之间变化，具体取决于感测引线端与其对应的力线之间的阻抗。
3. 其中一根 HI 或/LO 线在浮动状态
   1. 这个会导致电压将增加至 ±25 伏以上，具体取决于配置设定。

以下是一些调试建议：

• 查找 HI/LO 线或 HI/LO 感测线是否有正确连接到 DUT，并确保 SMU 板卡能否正常工作。您可以参考此文档：SMU Best Practices: Understanding Compliance and Device Protection Errors 了解 SMU 的一些使用限制以及需注意的使用事项。
• 若是所测量参数没必要使用远程感应测量（四线连接），可以使用两线连接方式。
• 如果您无法排查感测引线的连接问题并且需要远程感应测量，您可以在 HI 和 HI 感测（HI Sense) 线以及 LO 和 LO 感测 (LO Sense) 线之间连接电阻器（推荐值在 100kΩ 和 1MΩ 之间）。如果感测引线处于常开状态，增加电阻器将提供一个精简版的本地感测故障安全路径来进行感应测量，并防止出现开环控制情况。
  • 如果您遇到原因3 并且DUT 阻抗太低，添加电阻器可能无济于事。
  • 请注意，此方法的电阻器的作用为故障安全电阻器，以确保 DUT 免受潜在高压的影响。如果连接问题没有得到解决，您还是会面临读取错误 的 DUT 电压参数。例如，如果您输出电压并且 HI 线处于常开状态，SMU 将读取与您的 DUT 不对应的电压和电流读数。

相关信息

在遥感模式下，SMU 从 HI Sense 和 LO Sense 线路进行测量而不是 HI 和 LO 的线路。因此，如果您的 HI Sense 和 LO Sense 线路没有正确连接到您的 DUT，例如开路/短路，它就不会读取正确的电压。参考 NI DC Power Supplies and SMUs Help 中所述，“Configuring a channel for remote sense operation without connecting the sense leads to the DUT can result in measurements that do not meet the published specifications. If a channel is configured for remote sense and the remote sense leads are left open, the channel may source a voltage higher than the voltage level or voltage limit. （在未将感测引线连接到 DUT 的情况下为远程感测操作配置通道会导致测量结果不符合规格。如果通道配置为远程感测并且远程感测引线是保持常开状态，通道可能会产生高于电压电平或电压限制的电压。）”

许多 NI SMU 设备在 HI 和 HI Sense 以及 LO 和 LO Sense 之间有装置内部电阻，这是为了防止 SMU 在感测引线断开连接时损坏 DUT。 PXIe-4162/4163 SMU 在架构上不同于其他 SMU。 416x 的每个力和感测引脚都有一个专用的模数转换器。这允许 SMU 在引脚之间具有高阻抗，因此 Force 和 Sense 没有感测电阻，因为两者都是连续测量的。这减少了类似其他 SMU 在力和感测之间的自动感测电阻器引起的误差。只是在使用 PXIe-416x 时，用户必须确保连接了力和感测通道。