Kaynak/ölçüm birimleri (SMU'lar) genellikle birden fazla ölçüm aralığı seçeneğini destekler ve kullanılacak doğru aralığı seçmek ölçüm çözünürlüğünü optimize etmek için önemlidir. Ancak, öncesinde SMU'ların neden bir aralık ayarına sahip olduğunu anlamak önemlidir. SMU devresi, ölçüm altında beklenen maksimum akım veya voltaj değerini işlemek için farklı direnç değerlerini devreye sokup çıkarmak (röleler kullanarak) zorundadır. Açıkçası, bu röleleri değiştirmek ve bir aralıktan diğerine geçmek biraz zaman alır. Bu nedenle, SMU'lar tipik olarak kullanıcıya ölçüm hedeflerine ulaşmalarına yardımcı olacak seçenekler sunmak için farklı aralık modlarını destekler.
SMU'lar sabit aralık, otomatik aralık ve kesintisiz aralığı (Keysight'a özgü patentli bir özelliktir) destekleyebilir, ancak tüm SMU'ların bu ölçüm aralığı seçeneklerinin tümünü desteklemesi gerekmez. Aşağıdaki resimde, bu seçeneklerin her birinin SMU tarafından mevcut bir ölçüm için kullanılan aralığı (aralıkları) nasıl etkilediği gösterilmektedir:
Sabit ölçüm aralığı en hızlı test sürelerini sağlar, ancak beklenen ölçüm değeri hakkında bir şeyler bilmenizi gerektirir. Sabit ölçüm aralığında genellikle kullanılan ölçüm aralığının dört ila beş on yıl altındaki miktarları ölçmek için yeterli çözünürlüğe sahip olursunuz. Ancak, ölçüm altındaki miktar sabit ölçüm aralığının değerini aşarsa, bir hata mesajı alırsınız. Otomatik aralık belirleme, beklenen değerin bilinmediği veya sürekli değiştiği büyüklükleri ölçerken kullanışlıdır. Genel olarak, otomatik aralık belirleme, kullanıcının belirlediği sınır (veya uyumluluk) değerini içeren aralıkta ölçüme başlar ve ardından doğru bir ölçüm yapmak için gerekli olan aralığa iner. Bu işlem zaman aldığından, otomatik aralık belirleme neredeyse her zaman sabit aralık belirlemeye göre çok daha yavaştır. Bazı SMU'lar ayrıca otomatik aralamanın kullanıcının sınır değer olarak belirlediği ölçüm aralığının altına inmeyeceği “sınırlı” bir otomatik aralık belirleme özelliğini de destekler (Not: Bu sınır değeri voltaj veya akım sınır değeriyle karıştırmayın). Bu, tam otomatik aralık belirleme ile aynı düzeyde ölçüm çözünürlüğü sağlamasa da ölçüm sürecini önemli ölçüde hızlandırır. Sabit aralık ve otomatik aralık, tek nokta (nokta) ölçümleri gerçekleştirirken veya akım veya voltajı süpürürken ve test edilen bir cihazda (DUT) ters değeri ölçerken en iyi sonucu verir.
Büyüklüğünde hızlı değişimler olan bir miktarı zaman içinde ölçmek istiyorsanız, ne sabit aralık ne de otomatik aralık genellikle en iyi seçimdir. Bunun bir örneği, aktifken yüzlerce miliamper akım çekebilen ancak etkin değilken veya uyku modundayken yalnızca birkaç mikroamper akım çekebilen bir IoT cihazıdır. Aktif mod sırasında beklenen maksimum akım değerini içeren sabit aralığı seçerseniz, uyku modu sırasında akımı doğru bir şekilde ölçemezsiniz. SMU, IoT cihazının dinamik akım değişikliklerine ayak uyduracak kadar hızlı bir şekilde menzili artırıp azaltamayacağı için otomatik menzil de çalışmaz. Bu durumda en iyi seçim kesintisiz ölçüm aralığıdır. Kesintisiz ölçüm aralığı aynı anda birden fazla aralıkta ölçüm yapar ve bu aralıklardan en iyi ölçüm değerini seçer. Aşağıdaki grafiklerde bir IoT cihazında sabit aralık ve kesintisiz aralık kullanılarak alınan veriler karşılaştırılmaktadır.
Kesintisiz ölçüm aralığı yalnızca SMU gerilim kuvveti/akım ölçüm modundayken çalışır. Ayrıca, kesintisiz ölçüm aralığı kullanımdayken bazı SMU'lar kullanıcı ayarından bağımsız olarak güç kaynağı modunda çalışacaktır (daha fazla bilgi için kullanım kılavuzuna bakın).
Keysight'ın PXI M96xxA SMU'ları ve PZ2100A SMU'ları söz konusu olduğunda, kesintisiz aralık fonksiyonu iki aralık grubundan birini kullanır (“düşük” ve “yüksek” olarak belirlenmiştir). Bu grupların her birine dahil edilen tam aralıklar, kullanılan SMU'nun belirli özelliklerine bağlı olarak değişebilir, ancak temel ilkeler aynı kalır. Aşağıdaki resimde kesintisiz aralık fonksiyonunun M9615A ve PZ2131A SMU'lar için ölçüm aralıklarını nasıl böldüğü gösterilmektedir:
SMU, kullanıcı tarafından belirtilen uyumluluk (veya limit) değerine göre hangi grubun kullanılacağını seçecektir. Bu örnekte, uyumluluk değeri 10 mA'den yüksekse SMU yüksek grubu seçer. Aksi takdirde düşük grubu seçer. Daha önce açıklanan sınırlı otomatik aralık belirleme işlevine benzer şekilde, kesintisiz aralık belirleme işlevi de kesintisiz aralık belirleme işlevinde kullanılacak minimum aralığı belirlemenize olanak tanır. Bu, çok küçük akımları ölçerken yerleşme süresi sorunlarını önlemeye yardımcı olabilir. Kesintisiz bir aralık ölçümü gerçekleştirirken SMU, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi kullandığı gruba dahil olan tüm aralıklarda sırayla ölçümler yapar:
PZ2131A SMU için bu örnekte, ölçümler için minimum örnekleme hızı iki mikrosaniyedir, bu nedenle her kesintisiz ölçüm sekiz mikrosaniye sürer. Bir kesintisiz ölçüm yapmak, bir sabit aralık ölçümü yapmaktan dört kat daha uzun sürer. Kesintisiz bir ölçüm yapmak için gereken süre sabit aralıklı bir ölçümden daha uzun olsa da, ölçüm sonuçlarını karşılaştırdığınızda kesintisiz ölçüm aralığının faydaları açıkça görülür. Aşağıdaki grafik, bir diyotun anoduna 0 V ila 1 V tarama uygularken ve sabit, kesintisiz ve otomatik aralık kullanarak akımı ölçerken PZ2121A SMU modülü için zamana karşı ölçüm performansını karşılaştırmaktadır.
Otomatik menzil belirleme kullanılarak yapılan ölçüm, sabit ve kesintisiz ölçümlerden daha fazla zaman almasına rağmen en iyi ölçüm çözünürlüğünü vermektedir.
Sonuç olarak, bir ölçüm uygulaması için doğru aralık modunu seçmenin önemli olduğunu görebilirsiniz. Genel olarak, sabit aralık belirleme, beklenen ölçüm değeri hakkında önceden bilgi sahibi olduğunuz basit ölçümler için en iyi sonucu verir. Otomatik aralık belirleme genellikle bir parametreyi tararken başka bir parametreyi ölçtüğünüz ve mümkün olan en yüksek ölçüm çözünürlüğünü elde etmeniz gereken durumlarda en iyi sonucu verir. Son olarak, kesintisiz aralık belirleme, zaman içinde değerinde büyük değişiklikler olan bir parametreyi ölçmek istediğiniz durumlar için idealdir. Elbette her kuralın istisnaları vardır. Ancak, bu blogda açıklanan ilkeleri anladığınızda, uygulamanız için hangi ölçüm aralığı modunun en iyi seçim olduğunu belirleyebilmeniz gerekir.
Keysight SMU ürünleri hakkında daha fazla bilgi almak için, linki tıklayabilirsiniz.
