一种源测量单元电流换档过冲抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种源测量单元电流换档过冲抑制方法，本发明专利技术具体包括以下步骤：S1、分别设置输出电流值I DAC和电压值V DAC，S2、再通过Error Amp将设置值与反馈值进行误差放大，同时误差值通过Power Amplify进行功率放大输出，该闭环控制，使输出值与设置值一致，S3、通过分量程采样电阻两端的电压差，S4、通过S3对各分量程切换测量后来计算出输出电流，即可完成电流采样，本发明专利技术涉及电路测量技术领域。该源测量单元电流换档过冲抑制方法，实现通过防止阻抗突变来抑制电阻切换时源输出的过冲，达到通过电阻切换过程中阻抗的线性连续变化，来极大幅度减小切换过程中电源输出的过冲，保护敏感器件的目的，保证源测量单元电流采样数据的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种源测量单元电流换档过冲抑制方法
本专利技术涉及电路测量
，具体为一种源测量单元电流换档过冲抑制方法。
技术介绍
源测量单元集源与测量于一体，具有可编程电压/电流源，同时同步测量电流/电压，源测量单元的工作原理一般是先将IDAC和VDAC分别设置输出电流值及电压值，ErrorAmp将设置值与反馈值进行误差放大，误差值再通过PowerAmplify进行功率放大输出，该闭环控制，使输出值与设置值一致，电流取样一般采用高端电阻取样，通过采样电阻两端的电压差即可计算出输出电流，源测量单元输出电流范围很大，从pA到A，为保证精确度必须分量程处理，这个就涉及到了采样电阻的切换问题，由于控制环路的响应速度有限，电阻切换时阻抗的突变会使源输出端产生过冲或者尖峰，过冲和尖峰的产生会导致敏感器件的失效，必须抑制，过冲对于很多半导体器件，如激光器等是致命的，很容易导致其损坏，电阻切换电路过冲抑制的根本在于避免阻抗突变。目前电阻切换电路大多是由电阻和开关组成，其中开关可以使用模拟开关和继电器等器件实现，模拟开关使用简单但有明显的缺陷，模拟开关的内部结构不可避免的会有漏电流，且该漏电流一般在nA级，电流并不固定受环境因素影响很大，该电流对pA、nA级电流测量造成很大误差，继电器耐压值可以很高且无漏电流，但是由于其电磁机械特性，不可能避免的在导通瞬间会有开关机械抖动，该抖动在电路中导致采样电阻反复跳变形成过冲和尖峰。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种源测量单元电流换档过冲抑制方法，解决了现有源测量单元在进行测量时由于其电磁机械特性，不可能避免的在导通瞬间会有开关机械抖动，该抖动在电路中导致采样电阻反复跳变形成过冲和尖峰，过冲和尖峰的产生会导致敏感器件失效的问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种源测量单元电流换档过冲抑制方法，具体包括以下步骤：S1、分别设置输出电流值IDAC和电压值VDAC；S2、再通过ErrorAmp将设置值与反馈值进行误差放大，同时误差值通过PowerAmplify进行功率放大输出，该闭环控制，使输出值与设置值一致；S3、通过分量程采样电阻两端的电压差，在档位切换时先将继电器打开，然后延时等待t，t取值大于继电器的导通稳定时间，然后输出DAC控制波形，可完成新量程的切换；S4、通过S3对各分量程切换测量后来计算出输出电流，即可完成电流采样。优选的，所述步骤S3中各分量程的切换是采用电阻切换电路来完成，且电阻切换电路分别是由FET压控元器件、电阻、继电器和电容组成。优选的，所述FET压控元器件的导通程度取决于栅源极电压差，采用DAC输出压控制可完成导通电阻的缓慢线性变化，完全避免阻抗的大幅度突变。优选的，所述FET压控元器件在关闭状态下有漏电流，因此在使用某个采样电阻时其支路应该彻底短路。优选的，所述步骤S3中在电流换挡时，电路中需要注意控制波形和控制时序。优选的，所述控制波形是指FET压控元器件的栅源极控制波形，不同FET导通曲线不一样，需要根据FET的实际曲线量身定制控制曲线，来完成导通电阻线性变化。优选的，所述在单向电流的场合FET压控元器件也可使用BJT双载子晶体管或光耦替代。优选的，所述步骤S3中对过冲要求不高时，DAC电路也可采用充放电电路替代。(三)有益效果本专利技术提供了一种源测量单元电流换档过冲抑制方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该源测量单元电流换档过冲抑制方法，具体包括以下步骤：S1、分别设置输出电流值IDAC和电压值VDAC，S2、再通过ErrorAmp将设置值与反馈值进行误差放大，同时误差值通过PowerAmplify进行功率放大输出，该闭环控制，使输出值与设置值一致，S3、通过分量程采样电阻两端的电压差，在档位切换时先将继电器打开，然后延时等待t，t取值大于继电器的导通稳定时间，然后输出DAC控制波形，可完成新量程的切换，S4、通过S3对各分量程切换测量后来计算出输出电流，即可完成电流采样，可很好的解决由于电磁机械特性的抖动在电路中导致采样电阻反复跳变形成过冲和尖峰，过冲和尖峰的产生会导致敏感器件失效的问题，避免了过冲导致半导体器件损坏的情况发生，很好的实现了通过防止阻抗突变来抑制电阻切换时源输出的过冲，达到了通过电阻切换过程中阻抗的线性连续变化，来极大幅度减小切换过程中电源输出的过冲，保护敏感器件的目的，从而保证了源测量单元电流采样数据的准确性。附图说明图1为本专利技术的方法流程图；图2为本专利技术源测量单元的工作原理示意图；图3为本专利技术为改进前电阻切换电路的示意图；图4为本专利技术改进后电阻切换电路的示意图；图5为本专利技术FET压控元器件的栅源极控制波形图；图6为本专利技术控制时序的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-6，本专利技术实施例提供一种技术方案：一种源测量单元电流换档过冲抑制方法，具体包括以下步骤：S1、分别设置输出电流值IDAC和电压值VDAC；S2、再通过ErrorAmp将设置值与反馈值进行误差放大，同时误差值通过PowerAmplify进行功率放大输出，该闭环控制，使输出值与设置值一致；S3、通过分量程采样电阻两端的电压差，在档位切换时先将继电器打开，然后延时等待t，t取值大于继电器的导通稳定时间，然后输出DAC控制波形，可完成新量程的切换；S4、通过S3对各分量程切换测量后来计算出输出电流，即可完成电流采样。本专利技术中，步骤S3中各分量程的切换是采用电阻切换电路来完成，且电阻切换电路分别是由FET压控元器件、电阻、继电器和电容组成。本专利技术中，FET压控元器件的导通程度取决于栅源极电压差，采用DAC输出压控制可完成导通电阻的缓慢线性变化，完全避免阻抗的大幅度突变。本专利技术中，FET压控元器件在关闭状态下有漏电流，因此在使用某个采样电阻时其支路应该彻底短路，需要配合继电器使用，同时FET的漏电流也一般在nA级，因此pA、nA级电流档位还是使用继电器，该档位采样电阻较大，适当的添加小电容即可实现很大的响应常数，避免阻抗突变。本专利技术中，步骤S3中在电流换挡时，电路中需要注意控制波形和控制时序。本专利技术中，控制波形是指FET压控元器件的栅源极控制波形，不同FET导通曲线不一样，需要根据FET的实际曲线量身定制控制曲线，来完成导通电阻线性变化，同时不同档位采样电阻不同，响应时间也有较大的区别，FET控制曲线时间周期也不一样。本专利技术中，在单向电流的场合FET压控元器件也可使用BJT双载子晶体管或光耦替代。本专利技术中，步骤S3中对过冲要求不高时，DAC电路也可采用充放电电路替代。本专利技术中IDAC为电流模拟数字信号，VDAC为电压模拟数字信号，ErrorAmp为误差放大器，PowerAmplify为功率放大器，而附图2中MUX为多路转换复用器，SenseResistors为采样电阻，IFB为电流采样电路，VFB为电压采样电路。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种源测量单元电流换档过冲抑制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、分别设置输出电流值I DAC和电压值V DAC；S2、再通过Error Amp将设置值与反馈值进行误差放大，同时误差值通过Power Amplify进行功率放大输出，该闭环控制，使输出值与设置值一致；S3、通过分量程采样电阻两端的电压差，在档位切换时先将继电器打开，然后延时等待t，t取值大于继电器的导通稳定时间，然后输出DAC控制波形，可完成新量程的切换；S4、通过S3对各分量程切换测量后来计算出输出电流，即可完成电流采样。

【技术特征摘要】
1.一种源测量单元电流换档过冲抑制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、分别设置输出电流值IDAC和电压值VDAC；S2、再通过ErrorAmp将设置值与反馈值进行误差放大，同时误差值通过PowerAmplify进行功率放大输出，该闭环控制，使输出值与设置值一致；S3、通过分量程采样电阻两端的电压差，在档位切换时先将继电器打开，然后延时等待t，t取值大于继电器的导通稳定时间，然后输出DAC控制波形，可完成新量程的切换；S4、通过S3对各分量程切换测量后来计算出输出电流，即可完成电流采样。2.根据权利要求1所述的一种源测量单元电流换档过冲抑制方法，其特征在于：所述步骤S3中各分量程的切换是采用电阻切换电路来完成，且电阻切换电路分别是由FET压控元器件、电阻、继电器和电容组成。3.根据权利要求2所述的一种源测量单元电流换档过冲抑制方法，其特征在于：所述FET压控元器件的导通程度取决于栅源极电压差，采用DAC输出压控制可完成导...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄秋元，周鹏，马超，王承，
申请(专利权)人：武汉普赛斯电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42