吉时利2636B是2600B系列中的双通道系统源表(SMU),集电压/电流源、测量、脉冲发生器和任意波形发生器等功能于一体。其数据采集的本质,是将模拟电学量通过精密调理与高速数字化,转化为可存储、可分析的数字量。理解这一过程,需要从信号链路、硬件架构和采集机制三个层面展开。

信号链路:从物理量到数字量
2636B的每个通道均采用紧密集成的四象限设计,可同时源出和测量电压与电流。在测量环节,信号首先经过前置放大器完成阻抗变换和量程切换,随后送入A/D转换器。每个通道配备两个独立的ADC——分别对应电流和电压测量,从而支持电流与电压的并行采集。电压测量分辨率可达100 nV,电流测量分辨率在低量程下可达0.1 fA,这得益于其6位半分辨率的数字化架构。
积分时间与噪声抑制
数据采集的核心参数之一是积分时间(以NPLC为单位)。NPLC表示ADC积分窗口跨越电源周期的倍数,1 NPLC在50 Hz工频下约为20 ms。增加NPLC可有效抑制工频噪声,提升低电平信号的信噪比,但会降低采样速率。2636B在优化配置下可实现每秒高达20,000个读数的采集速率,兼顾了高精度与高速数据捕获的需求。对于低电流测量,仪器还提供高阻滤波和屏蔽连接方案,以抑制寄生电容和电磁干扰引入的噪声。
双通道架构与同步采集
2636B的两个通道在电气上完全隔离,各通道拥有独立的源和测量电路,可分别在不同器件上执行独立的测试任务。两通道间的同步精度优于500 ns,这使得差分测量、双端器件表征等需要严格时序对齐的应用成为可能。在更复杂的多引脚测试场景中,通过TSP-Link总线可将多达32台仪器连接为统一系统,扩展至64个独立SMU通道,且通道间仍保持无主机开销的并行控制能力。
操作模式对采集策略的影响
2636B的数据采集并非单一模式。在直流模式下,仪器持续输出激励并同步采集响应,适用于I-V特性曲线扫描。在脉冲模式下,脉冲发生电路结合数模转换技术,可输出脉宽低至100 µs、幅度达10 A的高精度脉冲,采集窗口与脉冲时序精确对齐,从而在避免器件自热效应的同时捕获瞬态响应。在电阻测量中,四线开尔文接法将电流激励与电压采集回路分离,彻底消除引线电阻和接触电阻的影响,使低阻测量精度显著提升。
TSP脚本驱动的采集流程
2636B的采集控制由测试脚本处理器(TSP)承担。TSP将完整的测试程序嵌入仪器内部非易失存储器中,由仪器自主执行数据采集、条件判断和流程控制,仅在采集完成后将结果批量回传至上位机。这一架构从根本上消除了传统PC控制方案中总线通信的延迟瓶颈,使系统级吞吐量提升约200%。每条采集记录的时间戳、源值和测量值均在同一时间基准下生成,确保了数据的一致性和可追溯性。
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