STS8200 PVI10 原理图

PVI10板卡了解串联电路电流处处相等 流过Rx的电流 流向 FORCE 端的电流 流过 DUT 的电流。电路电压分布回路中各点电压是从高到低递减的。15V→(经过采样电阻)→14.9V→(经过DUT)→0V15V→(经过采样电阻)→14.9V→(经过DUT)→0V。正是这15V - 0V 15V的总落差推着电子跑完全程。欧姆定律只适合 总电路的电流回路 和 局部压降 两点之间AGND 是回路中终点电流从 DUT 流出后经 AGND 回到 AMP 供电地形成完整闭合回路。整个原理图输出通路Force Path一、流程CPU数字设定 → 16bit DAC → AMP功率放大 → Imeas Range量程选择 → 继电器 → FORCE端子 → DUT二、逻辑图测量电流通道一、流程测量通路Monitor Path—— 并行采集反馈采样电阻Rx → Imonitor差分放大器 → MUX多路复用 → ADC模数转化二、逻辑图三、Question(一) 电流范围封装什么(二) 电流量程的选取预期电流值应该在电流量程的50-80%。钳位值一定是在量程范围之内的。(三) 为什么要特意把电阻放在这里你可能会想既然电流一样为什么不直接测 DUT 两端的电压来算电流非要加个电阻干嘛这是因为欧姆定律需要一个“已知且稳定”的 R。DUT 是未知的你要测的就是它它的阻值可能随温度变化可能是非线性的比如二极管你没法用它来反推电流。采样电阻是已知的Imeas Range 里的电阻是精密制造的比如精度 0.01%它的阻值 RsenseRsense是一个恒定不变的常数。(四) 特殊情况如果有漏电怎么办在你的图中FORCE 端对地接了两个二极管保护电路。正常测量时电压在安全范围内比如 15V二极管截止相当于断路电流全部乖乖流向 DUT。此时 采样电流 DUT 电流。发生异常时如果外部短路或电压过高二极管导通泄放电流。此时部分电流会走二极管这条“岔路”。重点来了因为采样电阻是在二极管分叉点之前靠近 AMP 一侧所以 Imonitor 测到的是总输出电流流向 DUT 的 流向二极管的这也是为什么这种仪器通常能检测到过流并触发保护因为它看到了总电流突然变大了。(五) 通过SENCE线来反馈AMP有什么作用四、闭环反馈与 Kelvin 四线原理注意图中一条关键反馈线SENSE 信号被拉回到 Imeas Range 模块。这意味着 PVI10 不是开环输出而是闭环系统AMP 输出 → Imeas Range → FORCE 驱 DUT → SENSE 采样 DUT 端真实电压 → 反馈回 Force 路径 → 与设定值比较 → 调整 AMP 输出这就是 PVI10 能做到FV 精度 ±0.05%FS的原因——它测量的是 DUT 端的实际电压而不是单板输出端的电压。五、差分放大器 它是如何“敏锐”捕捉微小压差的普通的电压表是测“某一点对地的电压”而差分放大器是测“两点之间的电位差”。减法运算它的内部电路本质上在做一道数学题 Vout(V−V−)×增益放大微弱信号采样电阻上的压降通常非常小比如只有 10mV。如果直接把这个信号送给后端的 ADC模数转换器ADC 可能根本分辨不出来因为 ADC 的最小刻度可能是 1mV 或更大。因此输出的经过增益的电压VOUT。增益 A ADC 满量程电压 / 预期的最大采样压降。差分放大器会把这个微小的 10mV 压差放大 100 倍甚至更多变成 1V 的信号。这样后端的 ADC 就能非常清晰、精准地读取出这个数值了。这个增益的倍数和ADC有关需要把微弱的采样压降尽量放大到接近 ADC 的满量程当然供电轨限制也会限制增益这就是所谓的“敏锐”——它能把淹没在噪声中的微小信号提取并放大出来。为什么必须是“差分”而不是普通放大这是最关键的一点。如果只用普通的单端放大器会发生什么灾难假设采样电阻左边的电压是 15.010V右边是 15.000V。我们要测的是那 0.010V 的差值。普通放大器的困境它必须以“地0V”为参考。它看到的输入信号是巨大的 15V。如果它试图放大这 15V 信号里的微小波动只要电源稍微抖动一下或者地线稍微有点干扰那个 0.01V 的信号瞬间就被淹没了。这就像你在暴风雨的大海里想看清一滴水的波纹。差分放大器的绝招共模抑制它不管你对地电压是 15V、100V 还是 -50V这些叫“共模电压”。它只盯着两个输入端之间的相对关系哪怕两端同时跳变到 100V只要它们之间的差值还是 0.01V差分放大器的输出就纹丝不动。这就好比两个人坐在电梯里比身高不管电梯升到多高共模电压变化两个人的身高差差模电压是永远不变的。