可编程信号源测量单元是什么？有何用途？

ADALM1000本质上是一款信号源测量单元，但也可将其视为独立的 示波器和函数发生器。但当分而视之时，由于输出功能（发生器）和输入功能（示波器）共用一个引脚，因此一次只能使用一个功能。

图1. 一个ADALM1000 SMU通道的框图。

可编程信号源测量单元为什么很重要？

对于某些类型的测试，可编程仪器可能并不重要。您可能只想读取一次或少量次数。但有很多情况下，可能需要收集大量数据，以便生成性能随时间变化的曲线或图表。不过，手动操作的话会非常耗时且易于出错。

还有大量不同的实验要求自动收集数据以获得更快速或更准确的测量结果，或者获取长时间尺度（数月甚至几年）的测量结果。此时，您肯定需要一台计算机来收集数据并将其导出到数据库中进行分析。

为什么需要负电压？

不是所有实验都需要负电压，在某些情况下，您可以避免使用。但是，如果施加正电压或负电压，许多不同类型的器件会以不同方式工作。为充分了解此类器件的工作原理，我们需要能够改变所施加电压的符号。ADALM1000中的每个SMU通道只能产生0 V至5 V的电压（相对于地）。它提供固定的2.5 V和5 V输出，这些输出既能流出电流，也能吸入电流。DUT可以连接在2.5 V输出和SMU输出之间，而不是接地，以将DUT电压从–2.5 V扫描到+2.5 V。此外，由于ADALM1000有两个SMU，所以DUT可以连接两个SMU输出之间。一个通道从0 V扫描到5 V，另一个通道从5 V扫描到0 V，DUT两端的电压便是从–5 V到+5 V。

举个例子，考虑一个二极管——这种器件仅允许电流沿一个方向通过其中。为了评估二极管是否正常工作，我们需要看看两个方向的电流是否均能通过其中。检查方法有两种。我们可以在一个方向测量二极管，再手动转向，测量另一个方向，然后将数据组合在一起。然而，如果我们施加正电压和负电压，那么只需测量电流就行了。事实上，这种技术非常有用，常被用来表征很多具有类二极管行为的器件，太阳能电池和发光二极管就是很好的例子。图2显示如何将二极管连接到ADALM1000以扫描–5 V至+5 V电压。

图2. 从–5 V到+5 V扫描二极管。

通道A编程为从0 V扫描至5 V，而通道B编程为从5 V扫描至0 V，通道间的差值出现在电阻两端，用于限制电流和二极管。时域波形如图3所示。绿色曲线是通道A电压，橙色曲线是通道B电压，黄色曲线是通道B电流（通道A电流未显示，其与通道B电流刚好相反）。

图3. 电压和电流波形与时间的关系。

我们可以将这些测量数据彼此对照以绘制成图，并同时进行一些简单的数学计算。我们想绘制的是通过二极管的电流与二极管两端电压的关系。为了计算二极管两端的电压，我们可以从通道A和通道B的电压之差中减去电阻上的压降 (V = I×R)。下面的Python方程式（用在ALICE中）可执行该计算：

其中100为电阻的值。二极管电流与该方程式的关系曲线如图4所示。

图4. 二极管电流与–5 V至+5 V电压的关系。