用于生成和测量电信号的系统和方法技术方案

公开了一种用于生成和测量电信号的系统。该系统包括被配置为基于控制信号生成一个或多个模拟信号的数模转换器模块，以及一个或多个通道。每个通道包括被配置为电连接到电气设备的输出端子，以及缓冲器电路。缓冲器电路被配置为接收所述一个或多个模拟信号中的一个模拟信号并基于接收到的模拟信号的电压向输出端子提供电压。缓冲器电路还被配置为电连接到电流源并允许电流在电流源和输出端子之间流动。该系统还包括电压测量系统和电流测量系统，其分别被配置为针对每个通道测量该通道的输出端子处的电压和流过的电流。输出端子处的电压和流过的电流。输出端子处的电压和流过的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成和测量电信号的系统和方法


[0001]本专利技术涉及用于生成和测量电信号的方法和系统。

技术介绍

[0002]源测量单元(SMU)，也称为源测量单元，是一种被配置为同时供应和测量电信号的电子设备，其特征可以使用SMU的控件进行设置或改变。SMU通常用在工业和实验室环境中以测试电子组件并准确监视供应给电路的电流和电压。
[0003]典型的SMU是独立的台式设备，由市电供电或者由电池供电，并且具有一到四个输出端口。但是，某些应用需要供应和测量的信号数量超出了典型SMU的容量。例如，光子集成电路可能包含数十个或数百个具有不同功率和感测要求的有源电子元件。
[0004]此类应用要求多个SMU，或者，如果多个SMU不可用，那么需要多个传感器和信号发生器或电源的组合以单独供应和测量所需数量的电信号。但是，这些技术方案通常需要较高的成本和空间要求，而这些都是有限的资源。此外，控制多个SMU或多个传感器、信号发生器和电源的复杂性随着这些设备的数量而迅速增加。
[0005]期望解决或改善与现有技术相关的一个或多个缺点或限制，或者至少提供有用的替代方案。
[0006]本说明书中对任何先前出版物(或从中得出的信息)或任何已知事项的引用不是也不应被视为承认或认可或以任何形式暗示该先前出版物(或从中得出的信息)或已知事项构成本说明书相关领域的公知常识的一部分。

技术实现思路

[0007]根据示例方面，提供了一种用于生成和测量电信号的系统。该系统包括被配置为基于控制信号生成一个或多个模拟信号的数模转换器模块，以及一个或多个通道。每个通道包括：输出端子，被配置为电连接到电气设备；以及缓冲器电路，被配置为接收一个或多个模拟信号中的一个模拟信号并基于接收到的模拟信号的电压向输出端子提供电压，并且还被配置为电连接到电流源并允许电流在电流源和输出端子之间流动。该系统还包括电压测量系统，被配置为针对每个通道测量指示通道的输出端子处的电压的电压；以及电流测量系统，被配置为针对每个通道测量流过该通道的输出端子的电流。
[0008]在某些实施例中，数模转换器模块是电压源数模转换器模块，该电压源数模转换器模块被配置为基于数字控制信号并基于从电源接收到的电压或电功率信号来控制一个或多个模拟信号的电压。在某些实施例中，一个或多个模拟信号是一个或多个电压信号，其中控制信号是第一控制信号，其中电流源是电流源数模转换器模块，该电流源数模转换器模块被配置为基于第二控制信号生成一个或多个电流信号，并且针对一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路被配置为接收一个或多个电流信号中的一个电流信号，并将电流信号提供给通道的输出端子。
[0009]在某些实施例中，数模转换器模块被配置为控制一个或多个模拟信号的极性。在
某些实施例中，数模转换器模块包括：第一端子，被配置为接收第一电压，其中第一电压是参考电压；第二端子，被配置为接收第二电压，其中第二电压与参考电压不同；以及第三端子。在某些实施例中，该系统还包括可操作地连接到数模转换器模块的开关模块，该开关模块可在以下状态之间切换：第一状态，其中第三端子电连接到第一端子以接收参考电压；以及第二状态，其中第三端子与第一端子电断开且被配置为接收第三电压，其中第三电压与第二电压具有相反的极性。
[0010]在某些实施例中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路被配置为：当电气设备从输出端子汲取电流时，允许电流源向输出端子供应电流；以及当电气设备向输出端子供应电流时，允许电流源接收来自输出端子的电流。
[0011]在某些实施例中，对于一个或多个通道中的每个通道，该通道还包括电流限制器，该电流限制器被配置为限制电流源与输出端子之间的电流流动。在某些实施例中，电流限制器还被配置为：确定电流源供应给输出端子的电流；将确定的电流与参考值进行比较；如果确定的电流大于参考值，那么限制由电流源供应给输出端子的电流。在某些实施例中，电流限制器被配置为通过测量跨电连接在缓冲器电路与输出端子之间的电阻器两端的电压来确定由电流源供应给输出端子的电流。
[0012]在某些实施例中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路被配置为阻挡或阻碍数模转换器模块与输出端子之间的电流流动。在某些实施例中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路向数模转换器模块提供的阻抗比向输出端子提供的阻抗高。在某些实施例中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路向数模转换器模块提供的阻抗比向电流源提供的阻抗高。
[0013]在某些实施例中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路包括电流源数模转换器，该电流源数模转换器被配置为基于另一个控制信号生成电流信号。
[0014]在某些实施例中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路包括缓冲器放大器。在某些实施例中，缓冲器放大器是电压缓冲器。在某些实施例中，缓冲器放大器包括运算放大器。在某些实施例中，缓冲器放大器包括电压跟随器。
[0015]在某些实施例中，对于一个或多个通道中的每个通道，输出端子是第一输出端子，该通道还包括第二输出端子，该第二输出端子被配置为电连接到与第一输出端子相同的电气设备，其中缓冲器电路被配置为向第一输出端子和第二输出端子提供与接收到的模拟信号的电压对应的差分电压，并且还被配置为允许电流在电流源与第二输出端子之间流动。在某些实施例中，缓冲器电路包括单端到差分转换器，该单端到差分转换器被配置为向第一输出端子提供第一电压并向第二输出端子提供第二电压，其中第一电压和第二电压之间的差与接收到的模拟信号的电压对应。
[0016]在某些实施例中，电压测量系统被配置为针对一个或多个通道中的每个通道测量降低的电压，该降低的电压是通道的输出端子处的电压的一部分，其中降低的电压是由分压器产生的。
[0017]在某些实施例中，该系统还包括测量
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读取处理系统，该测量
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读取处理系统被配置为：从电压测量系统接收指示针对每个通道测得的电压的电压数据；从电流测量系统接收指示针对每个通道测得的电流的电流数据；基于接收到的电压数据为每个通道确定输出端子处的电压；以及基于接收到的电流数据为每个通道确定流经输出端子的电流。
[0018]在某些实施例中，电压测量系统包括电压测量模数转换器模块，该电压测量模数转换器模块被配置为：从每个通道接收指示通道的输出端子处的电压的模拟电压；以及为每个通道生成表示从通道接收的模拟电压的电压测量信号，其中电压测量信号是数字信号。在某些实施例中，电压测量模数转换器模块通过分压器电连接到每个通道。
[0019]在某些实施例中，电流测量系统包括：一个或多个电流传感器，每个电流传感器被配置为感测流过一个或多个通道中的一个通道的输出端子的电流；以及电流测量模数转换器模块，被配置为：从每个电流传感器接收指示由电流传感器感测到的电流的模拟信号；以及为每个通道生成表示从与该通道相关联的电流传感器接收的模拟信号的电流测量信号，其中电流测量信号是数字信号。
[0020]在某些实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生成和测量电信号的系统，该系统包括：数模转换器模块，被配置为基于控制信号生成一个或多个模拟信号；一个或多个通道，每个通道包括：输出端子，被配置为电连接到电气设备；以及缓冲器电路，被配置为接收所述一个或多个模拟信号中的一个模拟信号并基于接收到的模拟信号的电压向输出端子提供电压，并且还被配置为电连接到电流源并允许电流在电流源和输出端子之间流动；电压测量系统，被配置为针对每个通道测量指示通道的输出端子处的电压的电压；以及电流测量系统，被配置为针对每个通道测量流过该通道的输出端子的电流。2.如权利要求1所述的系统，其中数模转换器模块是电压源数模转换器模块，该电压源数模转换器模块被配置为基于数字控制信号并基于从电源接收到的电压来控制所述一个或多个模拟信号的电压。3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述一个或多个模拟信号是一个或多个电压信号，其中控制信号是第一控制信号，其中电流源是电流源数模转换器模块，该电流源数模转换器模块被配置为基于第二控制信号生成一个或多个电流信号，并且针对一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路被配置为接收所述一个或多个电流信号中的一个电流信号，并将该电流信号提供给该通道的输出端子。4.如权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中数模转换器模块被配置为控制所述一个或多个模拟信号的极性。5.如权利要求4所述的系统，其中数模转换器模块包括：第一端子，被配置为接收第一电压，其中第一电压是参考电压；第二端子，被配置为接收第二电压，其中第二电压与参考电压不同；以及第三端子；其中该系统还包括可操作地连接到数模转换器模块的开关模块，该开关模块可在以下状态之间切换：第一状态，其中第三端子电连接到第一端子以接收参考电压；以及第二状态，其中第三端子与第一端子电断开且被配置为接收第三电压，其中第三电压与第二电压具有相反的极性。6.如权利要求1至5中的任一项所述的系统，其中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路被配置为：当电气设备从输出端子汲取电流时，允许电流源向输出端子供应电流；以及当电气设备向输出端子供应电流时，允许电流源接收来自输出端子的电流。7.如权利要求1至6中的任一项所述的系统，其中，对于一个或多个通道中的每个通道，该通道还包括电流限制器，该电流限制器被配置为限制电流源与输出端子之间的电流流动。8.如权利要求7所述的系统，其中电流限制器还被配置为：确定电流源供应给输出端子的电流；将确定的电流与参考值进行比较；以及
如果确定的电流大于参考值，那么限制由电流源供应给输出端子的电流。9.如权利要求8所述的系统，其中电流限制器被配置为通过测量跨电连接在缓冲器电路与输出端子之间的电阻器两端的电压来确定由电流源供应给输出端子的电流。10.如权利要求1至9中的任一项所述的系统，其中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路被配置为阻挡或阻碍数模转换器模块与输出端子之间的电流流动。11.如权利要求1至10中的任一项所述的系统，其中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路向数模转换器模块提供的阻抗比向输出端子提供的阻抗高。12.如权利要求1至11中的任一项所述的系统，其中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路向数模转换器模块提供的阻抗比向电流源提供的阻抗高。13.如权利要求1或2所述的系统，其中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路包括电流源数模转换器，该电流源数模转换器被配置为基于另一个控制信号生成电流信号。14.如权利要求1至13中的任一项所述的系统，其中，对于一个或多个通道中的每个通道，缓冲器电路包括缓冲器放大器。15.如权利要求14所述的系统，其中缓冲器放大器是电压缓冲器。16.如权利要求14所述的系统，其中缓冲器放大器包括运算放大器。17.如权利要求14所述的系统，其中缓冲器放大器包括电压跟随器。18.如权利要求1或2所述的系统，其中，对于一个或多个通道中的每个通道，输出端子是第一输出端子，该通道还包括第二输出端子，该第二输出端子被配置为电连接到与第一输出端子相同的电气设备，其中缓冲器电路被配置为向第一输出端子和第二输出端子提供与接收到的模拟信号的电压对应的差分电压，并且还被配置为允许电流在电流源与第二输出端子之间流动。19.如权利要求18所述的系统，其中缓冲器电路包括单端到差分转换器，该单端到差分转换器被配置为向第一输出端子提供第一电压并向第二输出端子提供第二电压，其中第一电压与第二电压之间的差与接收到的模拟信号的电压对应。20.如权利要求1至19中的任一项所述的系统，其中电压测量系统被配置为针对一个或多个通道中的每个通道测量降低的电压，该降低的电压是通道的输出端子处的电压的一部分，其中降低的电压是由分压器产生的。21.如权利要求1至20中的任一项所述的系统，还包括测量
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读取处理系统，该测量
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读取处理系统被配置为：从电压测量系统接收指示针对每个通道测得的电压的电压数据；从电流测量系统接收指示针对每个通道测得的电流的电流数据；基于接收到的电压数据为每个通道确定输出端子处的电压；以及基于接收到的电流数据为每个通道确定流经输出端子的电流。22.如权利要求1至19中的任一项所述的系统，其中电压测量系统包括电压测量模数转换器模块，该电压测量模数转换器模块被配置为：从每个通道接收指示通道的输出端子处的电压的模拟电压；以及为每个通道生成表示从通道接收的模拟电压的电压测量信号，其中电压测量信号是数字信号。
23.如权利要求22所述的系统，其中电压测量模数转换器模块通过分压器电连接到...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：尼克斯拉博股份有限公司，
类型：发明
国别省市：