- 系統DC電源的選擇如何影響著測試吞吐量
- 程控積分提供了快速準確的測量結果
- 在使用多個輸出時實現更高的吞吐量
許多電子產品的自動測試時間只有幾秒鐘，系統DC電源可能在這一時間中占相當大的比重，因此在優化測試吞吐量值得關注。但是，電源的判斷標準通常是價格和輸出功率，而不是其對測試吞吐量的影響。電源的輸出響應速度、測量速度和特點都會影響測試吞吐量。許多電源可能會驚人的慢，因此盡管成本較低，但其可能并不是成本最低的選擇。認真考察和測量吞吐量特點基準，權衡測試時間成本，在選擇下一個系統DC電源可能會給您帶來巨大的回報！
系統DC電源輸出響應速度
許多設備在多種不同的DC偏置電壓上進行測試，以在指定工作范圍內保證正確的性能。多次改變偏置電壓可能會累積幾秒的時間，占測試時間的很大比重。
在把電源輸出電壓設置變成新值時需要幾個步驟，如圖1所示。這些步驟所需的時間都有限。
在電源收到一條命令時，電源會處理命令，這就是其命令處理時間。然后電源輸出會作出響應，變成新的設置。在一定的穩定頻段中到達最終值所需的時間是其輸出響應時間。
各種系統電源之間的差異可能會非常大。表1比較了許多系統DC電源與安捷倫N6750A系列DC電源模塊典型的命令處理和輸出響應時間，后者是為吞吐量優化的。該模塊屬于N6700 模塊化電源系統系列，如圖2所示。擁有快速輸出響應可以把每次電壓設置變動時間降低幾百微秒。
降壓編程器加快輸出響應時間
在兩個方向上迅速改變電壓對高吞吐量測試非常關鍵，因此有必要提一下降壓編程輸出響應時間。許多電源依賴DUT的實際負荷，來降低電壓。在負荷低的情況下，如果沒有降壓編程器，某些電源可能需要一秒的時間才能達到最終值。為高吞吐量優化的電源采用內置降壓編程器。降壓編程器是一條負荷電路，它迅速放電電源和DUT電容，快速進行降壓編程，而與DUT負荷無關。
響應速度對測試吞吐量的影響：
汽車ECU實例
汽車電子控制單元(ECU)在測試過程中可能會有最多20種偏置電壓設置，如圖3所示。使用為吞吐量優化的電源可以節約幾秒的測試時間，對測試時間為20秒的ECU，吞吐量可以提高20%。基于明顯的原因，這種改進得到了汽車電子行業的廣泛歡迎。
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系統DC電源測量速度
幾乎在測試過程中一直要進行DC偏置電流測量，以確定缺陷。使用系統DC電源的內置電流回讀功能、而不是外置儀表，在速度和性能方面都是明智之選。當前的系統DC電源提供了廣泛的電流測量功能，適合大多數應用。值得一提的是其測量速度。通常情況下，多項偏置電流測量是在測試過程中在設備上進行的，這會累積起來，給吞吐量產生更大的影響。此外，測量精度和速度是相互矛盾的，進一步使事情復雜化。有3個步驟會影響測量時間：
1. 電源收到并處理測量命令。
2. 電源采集實際測量數量。
3. 采集的值返回電源。
大多數通用系統DC電源采用一條傳統回讀電路，如圖4所示。對這種傳統方法，命令處理 時間一般是主導因素，累加測量時延會高達100毫秒。快速ADC 測量采集和返回單個讀數的時間很小，通常不超過2毫秒。整個測量時間通常作為一個基準處理。
這種基本方法對許多情況(如果不是所有情況的話)在精度和吞吐量之間實現了合理的平衡。對高波峰因數電流信號，如數字手機的脈沖式耗電量，測量可重復性誤差或“抖動”會影響這種平衡。對多次測量進行平均在一定程度上有所幫助，但會增加大量的測試時間。
程控積分提供了快速準確的測量結果
為吞吐量優化的系統DC電源的測量命令處理時間要低得多。許多電源還有程控測量積分時間，代替固定的ADC和低通濾波器，如圖4所示，以增強性能。與傳統方法一樣，它可以設置成快速測量采集時間。也可以使用程控積分，抵消信號中的周期噪聲和AC成分，大幅度改善測量性能，但其代價是時間會大大提高。人們熟悉的實例是在電源線周期上求積分(1 PLC, 16.7或20毫秒)，以抵消AC線路噪聲。安捷倫已經在許多系統電源產品中采用不同的方法，包括N6760A系列DC電源模塊。它們采用程控取樣周期和數字信號處理，進行快速精確的測量。在測量采集積分時間能夠編程時，必需在總測量時間基準中單獨考慮測量采集積分時間。
測量速度對測試吞吐量的影響
表2比較了傳統系統DC電源有代表性的測量命令處理和采集時間與為吞吐量優化的電源系統的時間，在本例中是安捷倫N6760A系列DC電源模塊。
從傳統系統DC電源切換到為測量吞吐量優化的電源可以把測量時間從大約100毫秒降低到最低只有幾毫秒。對ECU之類的測試設備，通常會進行多項耗電量測量。可以簡便地節約另外0.5-1秒的時間，有效改善了測試吞吐量。半導體設備測試則要更加嚴格。由于測試時間只有幾秒或更低，因此即使100毫秒長的測量也沒有空間。
在使用多個輸出時實現更高的吞吐量
系統DC電源中設計的功能和程序命令對測試時間的影響可能要超過出響應和測量速度的影響。一個實例是使用多個DC輸出，為擁有多個偏置輸入的設備供電，或并行測試多臺設備，如圖5所示。最經常的情況是需要單獨發送和處理每個DC電源輸出變化或測量讀回操作，甚至對多個輸出系統DC電源也是如此。能夠在多個輸出中同時執行類似操作會明顯改善測試吞吐量。在并行設備測試中，其較順序測試各臺設備可能要改善幾倍。在測試時間只有幾秒長，并且已經通過傳統方式優化時，這為大幅度改善吞吐量提供了有效的備選方案。N6700 模塊化電源系統提供了一個通道列表命令集，在多個輸出模塊上同時支持類似操作，以實現更大的測試吞吐量。
結語
系統DC電源是既供電又測量的部分儀器之一，其對測試吞吐量的影響要超過通常的預期水平。必須認真考察和基準測試供電和測量速度屬性，以評估其測試吞吐量的影響。切換到為吞吐量優化的系統DC電源可以把測試時間降低幾秒的時間，同時提供快速準確的測量功能。
除速度基準外，同時操作多個輸出等功能可以明顯提高吞吐量，傳統手段的作用甚微。對并行設備測試，同時操作可以明顯把吞吐量改善幾倍。
由于目前許多設備的測試時間只有幾秒長，因此使用為吞吐量優化的系統DC電源具有重要意義，進而受到廣泛歡迎！
