TW201531721A - 主動分流電源量測單元（ｓｍｕ）電路 - Google Patents

主動分流電源量測單元（ｓｍｕ）電路 Download PDF

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Abstract

主動分流電源量測單元(SMU)電路可包括具有與此SMU電路的電流量測子電路整合在一起的主動分流電路之SMU或電源供應器。在此SMU電路的電壓輸出期間，此主動分流電路可為有作用的，並且在此SMU電路的電流輸出期間，此主動分流電路會被關閉。

Description

主動分流電源量測單元(SMU)電路
所揭示的技術一般係有關電源量測單元(SMU)電路，且更特別而言，係有關將主動分流電路技術的某些方面結合入SMU電路中。
典型的主動分流電路一般使用增益及電容來產生虛擬阻抗，此虛擬阻抗係藉由此增益所降低的實際電阻。圖1為繪示習知的主動分流電路100之範例的電路圖。在此範例中，主動分流電路100使用增益G1(s)及電容C0來產生虛擬阻抗ZIN，虛擬阻抗ZIN為藉由增益(α)所降低的實際電阻R0。
圖2為繪示習知之兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路200之第一範例的電路圖。SMU電路200包括電壓源V-DAC、電流源I-DAC、及與待測裝置(DUT)電氣地相耦接之第一放大器206。
SMU電路200也包括第二放大器208，其係電氣地耦接於此DUT與電流源I-DAC或緩衝器210(依據第一開關 S1的目前位置)之間。第一增益級放大器212及第二增益級放大器214係電氣地耦接於此DUT與電壓源V-DAC或緩衝器210(依據第二開關S2的目前位置)之間。第一電阻器R0係與此DUT及緩衝器210電氣地相耦接。第二電阻器R1係電氣地耦接於第一電阻器R0與第二電阻器R1之間。
在此範例中，當此兩個開關S1及S2係處於如此圖中所顯示的向下位置中時，SMU電路200輸出跨接此DUT上的電壓。SMU電路200具有與此DUT與電流感測電阻器之間的互動之控制迴路，其可藉由下列來予以判定：
其中，Rs依據哪一種範圍為有作用的而為第一電阻器R0或第二電阻器R1。
在此DUT的阻抗(ZDUT)係小於有作用範圍電阻Rs的情況中，β變為顯著地小於1，且此控制迴路令人不滿意地緩慢下降。
圖3為繪示習知之兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路300之第二範例的電路圖。在此範例中，SMU電路300使用單一控制迴路及開關S1，以在電壓源V-DAC(亦即，當開關S1係處於如此圖中所顯示的向下位置中時)與電流源I-DAC之間轉換(亦即，當開關S1係處於向上位置中時)。
在此第二範例中，電阻器R0和R1係並聯地配置。此為與第一範例的SMU電路200(其中，電阻器R0和R1係 串聯)相反。
所揭示的技術之實施例一般針對電源量測單元(SMU)電路，且更特別而言，針對將主動分流電路技術特性結合入SMU電路中。在某些實施例中，主動分流SMU電路包括具有與此SMU電路的電流量測子電路整合在一起的主動分流電路之SMU或電源供應器。在此SMU電路的電壓輸出期間，此主動分流電路可為有作用的，並且在此SMU電路的電流輸出期間，此主動分流電路會被關閉，且同時處於電流限制，或兩者。
100‧‧‧主動分流電路
200‧‧‧兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路
206‧‧‧第一放大器
208‧‧‧第二放大器
210‧‧‧緩衝器
212‧‧‧第一增益級放大器
214‧‧‧第二增益級放大器
300‧‧‧兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路
400‧‧‧兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路
500‧‧‧兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路
圖1係繪示習知的主動分流電路之範例的電路圖。
圖2係繪示習知之兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路之第一範例的電路圖。
圖3係繪示習知之兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路300之第二範例的電路圖。
圖4係繪示依據所揭示的技術之某些實施例之兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路(其具有與此SMU電路的電流量測子電路整合在一起的主動分流)之第一範例的電路圖。
圖5係繪示依據所揭示的技術之某些實施例之兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路(其具有與此 SMU電路的電流量測子電路整合在一起的主動分流)之第二範例的電路圖。
所揭示的技術之實施例一般針對電源量測單元(SMU)電路。在某些實施例中，主動分流SMU電路包括具有與此SMU電路的電流量測子電路整合在一起的主動分流電路之SMU或電源供應器。在此SMU電路的電壓輸出期間，此主動分流電路可為有作用的，並且在此SMU電路的電流輸出期間，此主動分流電路會被關閉，且同時處於電流限制，或兩者。
主動分流電路為相當新的技術，其可被使用來改善SMU電路的電壓輸出性能。然而，因為當此SMU電路自電壓輸出切換至電流輸出時，主動分流電路會降低此SMU電路的性能，所以當此SMU電路正輸出電流時，實施例可包括關閉此主動分流電路。在此類實施例中，在此SMU電路的電壓輸出期間，此等優點仍可藉由此SMU電路來予以達成，而不會在此SMU電路的電流輸出期間，降低性能(以其他的方式，將發生降低性能)。
當輸出電壓時，將主動分流電路整合至SMU電路中有助益地使此SMU電路能夠更快地安定。當輸出電壓至較大的電容負載時，此種整合有使此SMU電路能夠保持穩定。
圖4為繪示依據所揭示的技術之某些實施例之兩種範 圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路400(其具有與此SMU電路400的電流量測子電路整合在一起的主動分流)之第一範例的電路圖。在此範例中，SMU電路400實質上與由圖2所繪示的SMU電路200相同，因此，結合圖2的說明所使用的相同參考識別符號也可結合圖4的說明來予以使用。然而，與由圖2所繪示的SMU電路200不同的是，主動分流電路已藉由兩個電阻器RA和RB與兩個電容器C0和C1，且將差動放大器206的參考訊號自訊號S改變至接地而被整合至圖4的SMU電路400中。
電阻器RA和RB被增加做為到第一增益級放大器212和第二增益級放大器214(G0和G1)的回授，其將此增益限制為α。電容器C0和C1被增加而跨接第一電阻器R0和第二電阻器R1上，使得它們結合的阻抗以和此增益α下降相同的頻率下降。
鑒於由圖2所繪示的SMU電路200中之待測裝置(DUT)與電流感測電阻器之間的互動可藉由來予以判定，將此主動分流整合至Rs導致以下：
其中，α表示藉由此主動分流的整合所達成之增益。
考慮α=100的範例。在此種範例中，DUT的阻抗(ZDUT)必須為至少小100倍，以便使β能顯著地小於1。
在由圖4所繪示的範例中，當兩個開關S1和S2係處於如此圖中所顯示的向上位置中(亦即，藉由在跨接R0或 R0+R1上施加已知電壓)時，SMU電路400輸出電流。此增加的電阻器(RA和RB)用來限制此增益，此增益被用來控制施加於這些電阻器的電壓。雖然最終的施加電壓並非精確地為I-DAC電壓之倒反，但是因為增益α係藉由電阻器的比率來予以判定，所以此增益α會是精確的，因而，I-DAC電壓可預測地被調整，以修正電壓，以便產生想要的電流。
一般熟習此項技術者將確認的是，此相同的回授結構可被使用於一種範圍的SMU電路或多重範圍的SMU電路。
圖5為繪示依據所揭示的技術之某些實施例之兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路500(其具有與SMU電路500的電流量測子電路整合在一起的主動分流)之第二範例的電路圖。在此範例中，除了增加藉由兩個電阻器RA和RB、兩個電容器C0和C1、限制的增益級、及第二開關S2的主動分流電路之外，SMU電路500實質上與由圖3所繪示的SMU電路300相同。在藉由SMU電路500的電流輸出期間，第二開關S2可被用來有效地移除或關閉此主動分流。
雖然已參考例示的實施例來說明及例示此發明的原理，但是將確認的是，在不違離此類原理之下，例示的實施例可在配置及細節的方面做修改，且可以任何想要的方式來予以結合。並且，雖然上述的討論已專注於特定的實施例，但是思量出其他的組態。特別而言，即使在此使用 諸如「依據此發明的實施例」或類似之表示，但是這些詞句一般意謂參考可能的實施例，且不意謂使此發明受限於特定的實施例組態。如同在此所使用的，這些術語可參考相同或不同的實施例(其可組合成其他的實施例)。
因此，有鑑於在此所述的實施例之各式各樣的置換，所以此詳細的說明及伴隨的資料意謂僅為例示，且不應該被視為限制此發明的範圍。因此，此發明要主張的是如可落入以下的申請專利範圍及其等同之範疇及精神內之所有的此類修改。
206‧‧‧第一放大器
208‧‧‧第二放大器
210‧‧‧緩衝器
212‧‧‧第一增益級放大器
214‧‧‧第二增益級放大器
400‧‧‧兩種範圍的自動調整範圍電源量測單元(SMU)電路

Claims (11)

  1. 一種用以將電壓及電流輸出至待測裝置之電路，該電路包含：輸出，被組構成與該待測裝置電氣地相耦接；以及電力提供電路，與該輸出電氣地相耦接，其中，該電力提供電路係可操作成藉由改變經由該輸出所提供的電流來調節施加至該輸出的電壓，且其中，該電力提供電路係可另操作成藉由改變施加至該輸出的電壓來調節經由該輸出所提供的電流，該電力提供電路包括與該輸出串聯的至少一感測電阻器且係可操作成量測經由該輸出所提供的電流，其中，當該電力提供電路正在調節施加至該輸出的電壓時，受控的回授增益被施加至該至少一感測電阻器，以降低對該電壓調節的表觀電阻。
  2. 如申請專利範圍第1項之電路，其中，當該電力提供電路正在調節經由該輸出所提供的電流時，該受控的回授增益不被施加至該至少一感測電阻器。
  3. 如申請專利範圍第2項之電路，其中，該至少一感測電阻器包括具有與該輸出電氣地相耦接的第一端之第一電阻器R0。
  4. 如申請專利範圍第3項之電路，其中，該電力提供電路包括與該第一電阻器R0並聯地電氣相耦接的第一電容器C0。
  5. 如申請專利範圍第4項之電路，其中，該電力提供電路包括： 第一放大器，係與該輸出電氣地相耦接；第二放大器，係電氣地耦接於該輸出與第一開關之間；第一增益級放大器，係電氣地耦接於該輸出與第二開關之間；第二增益級放大器，係電氣地耦接於該輸出與該第一增益級放大器之間；第二電阻器R1，係電氣地耦接於第三放大器與該第一電阻器R0之間；以及第二電容器C1，係與該第二電阻器R1並聯地電氣相耦接。
  6. 如申請專利範圍第5項之電路，另包含被加入至該第一增益級放大器及該第二增益級放大器中用作為回授的兩個電阻器RA及RB。
  7. 如申請專利範圍第5項之電路，其中，該第二電阻器R1的電阻係藉由下列來予以界定：R1=(k-1)R0。
  8. 如申請專利範圍第5項之電路，其中，該第二電容器C1的電容係藉由下列來予以界定：C1=C0/(k-1)。
  9. 如申請專利範圍第5項之電路，其中，該第一開關被組構成切換與該輸出電氣地相耦接的緩衝器。
  10. 如申請專利範圍第9項之電路，其中，該第二開關被組構成切換該緩衝器，且進一步其中，在任何給定的 時間時，僅該第一開關及該第二開關的其中一者係與該緩衝器電氣地相耦接。
  11. 如申請專利範圍第9項之電路，其中，該第二開關被組構成切換與該輸出電氣地相耦接的該緩衝器。
TW103139208A 2014-01-24 2014-11-12 用以將電壓及電流輸出至待測裝置之電路 TWI641853B (zh)

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