Automatisches Testsystem

Eine modular aufgebaute SMU ist die bessere Wahl

| Autor / Redakteur: Jake Harnack * / Hendrik Härter

Modular aufgebaute SMU: Mit ihr lässt sich eine breite Palette an Geräten testen.
Modular aufgebaute SMU: Mit ihr lässt sich eine breite Palette an Geräten testen. (National Instruments)

Eine modular aufgebaute Source Measure Unit bietet im Vergleich zu einer klassischen SMU verschiedene Vorteile. Wesentlich ist, dass sich eine breite Palette an Geräten testen lässt.

Die Source Measure Unit (SMU) hat bei Testingenieuren ebenso wie bei Design- und Entwicklungsingenieuren einen hohen Stellenwert, ob bei der Strom-Spannungs-Charakterisierung eines MOSFET oder beim Analysieren der Performanz leistungsstarker LEDs. Sie wurde stetig weiterentwickelt und findet mittlerweile in zahlreichen Anwendungen ihren Einsatz.

In vielen automatisierten Testsystemen bildet sie heute das Kernstück. Nicht nur eine Anwendung entwickelt sich weiter, auch steigen die Anforderungen an die Leistungsmerkmale von SMUs. Um beispielsweise detailliertes Transientenverhalten eines Geräts zu erfassen, fordern viele Testingenieure, dass die dazu notwendige Funktion von einer SMU und nicht von einem externen Oszilloskop geboten wird. Das macht den Leistungsunterschied zwischen SMUs der neuen Generation und traditionellen Modellen sichtbar.

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Eine optimal abgestimmte SMU

Eine steigende Anzahl neuer Testsysteme wird mit modularen SMUs versehen, da sie schneller sind und eine höhere Kanaldichte besitzen. So werden nicht nur die Anforderungen von Testingenieuren an die Messleistung erfüllt, sondern auch die Anforderungen von Facility Managern hinsichtlich minimaler Systemabmessungen. Welche Auswirkungen das auf modulare Messgeräte bis hin zum Testsystem der nächsten Generation hat, klären die folgenden Punkte:

  • Wie viele Kanäle benötigt das Testsystem – heute und über den gesamten Lebenszyklus des Systems gesehen – und wie viel Platz wird gebraucht, um die gewünschte Kanalanzahl zu erreichen? Modulare SMUs reduzieren den Platzbedarf am Prüfstand und im Rack für Testsysteme mit mehreren Kanälen; und sie bieten zwischen 17 und 68 SMU-Kanäle in einem Rack mit 4 HE und 19 Zoll.
  • Kann eine klassische SMU den Prüfling schützen, wenn große kapazitive oder induktive Lasten erfasst werden? Aktuelle modulare SMUs umfassen eine programmierbare digitale Regelkreistechnologie, sodass sich die SMU-Antwort an jede beliebige Last benutzerdefiniert anpassen lassen, wodurch Oszillationen vermieden und die Prüflinge geschützt werden.
  • Erfordert die Anwendung Funktionen, die über die klassische DC-Leistung hinausgehen? Aktuelle modulare SMUs können Daten schnell genug abtasten, um als Hochspannungs-Digitizer, vielleicht sogar als Quelle für einen beliebigen Signalverlauf im kHz-Bereich bzw. als Hochleistungs-Impulsgeber, zu fungieren.

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Steigende Leistung und sinkende Kosten

Mit steigender Leistung von Halbleitergeräten und sinkenden Fertigungskosten pro Transistor ist es schwieriger geworden, die Prüfkosten im vorgegebenen Rahmen zu halten. Paralleles Testen mehrerer Geräte mit einer gängigen Systemkonfiguration ist eine Möglichkeit. Dabei sind zwischen zwei und acht parallele Teststellen möglich. Die parallelen Testsysteme sind dabei so zu entwerfen, dass sie alle unmittelbaren und künftigen Prüfanforderungen bewältigen können. Gleichzeitig sollen sie Vorgaben zum Platzbedarf im Rack und zur Fläche erfüllen, die aufgrund der Kosten von Halbleiteranlagen pro Quadratmeter im sechsstelligen Bereich eine bedeutende Rolle spielen.

Der Einsatz einer klassischen SMU kann unter Umständen dutzende herkömmliche Messgeräte in einem Rack erfordern, um die Anforderungen an die Kanalanzahl in einer parallelen Testkonfiguration zu erfüllen. Das Testsystem würde sich stark vergrößern. Problemen bei der Steuerung oder Synchronisierung mehrerer Messgeräte lassen sich über Bussysteme wie GPIB oder Ethernet kontrollieren. Allerdings führt das zu Latenz und Ausfällen und die Testzeit verlängert sich erheblich.

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