深入探究PMU的特点

PMU具有如下特点：

（1）PMU同时具有激励和测量两种功能

由于被测对象（元器件及集成电路的各个参数）均属无源量，只有在被测对象受到适当激励时，才能通过测量其响应来获取到相关参数的量值。因此，要求PMU能产生测量信号，施加于被测试引脚上，以提供必要的激励，同时又能测试被测对象在该引脚上产生的相应响应，即每个PMU对DUT的引脚都具有源/测功能。

事实上，元器件及集成电路参数的测试，是基于电压-电流法（欧姆定律）工作的，即根据“加压测流”或“加流测压”的原理，从而确定被测对象的参数值（电压、电流及阻抗等）。所以，作为每个测试通道的引脚，必须具有源的施加和量值的测量两种功能。

（2）PMU可根据负载情况来提供电压源的激励或者电流源的激励

PMU既能提供恒压源，也能提供恒流源，并且可根据设定的限定条件（限流值）和被测对象状况，可以在电压源和电流源的两种角色之间自动转换。例如，当PMU工作于将电压施加到它的负载（被测件DUT）上，而同时监测其输出电流I_out的方式时，只要I_out尚未达到设定的电流限值I_out，PMU就起恒定电压源的作用，但是，当负载电阻减小，I_out随之增加，I_out达到限定电流I_limit时，PMU便将根据负载情况来降低它的输出电压（不再维持电压恒定），使输出电流I_out维持在I_limit上，即PMU转换成了恒流源的工作方式。然后，若负载阻抗增加，使电流I_out减小到I_limit以下，则PMU又返回到电压源工作方式，其工作方式转换如图11-47所示。

图11-47表示当一个PMU连接一个可变电阻负载R_L的所有可能的工作点。若施加电压设定为10V，I_limit=10mA。在R_L降低（R_L=10kΩ→0）的过程中，PMU从工作点①到达工作点②之前，它是一个恒压源；而随着负载电阻减小和负载电流的增加，达到设置的限定电流值10mA时，即到达工作点②之后，在工作点②和工作点③之间，它又成了恒流源。反之，在R_L增加（0→10kΩ）的过程中，PMU又可跨过工作点②，从恒流源变成恒压源。这种既能作为恒压源又能作为恒流源的特性，是PMU成为通用测试模块的关键。

PMU这种“加压限流”或“加流限压”的功能，在测试中既能保护被测对象，又能保护PMU本身不遭损坏。

（3）PMU具有电压/电流四象限施加/测量能力

PMU主要有如图11-48所示的4种工作模式。

图11-47 PMU工作点的变化轨迹

图11-48 PMU电压/电流，四象限施加/测量

1）加压/测流（FVMI）：对DUT被测引脚施加规定的电压，同时测量流经该引脚的电流。(www.xing528.com)

2）加压/测压（FVMV）：对DUT被测引脚施加规定的电压，同时测量引脚对地的电压。

3）加流/测压（FIMV）：对DUT被测引脚施加规定的电流，同时测量引脚对地的电压。

4）加流/测流（FIMI）：对DUT被测引脚施加规定的电流，同时测量流经该引脚的电流。

（4）PMU的电压、电流激励源均为双向输出和四象限驱动方式

PMU的激励源能输出正负电压和正负电流。在U-I的直角坐标系统中，根据U-I的方向，可处于四个象限内，如图11-49所示。这里引用的四象限是指PMU具有施加正电压和负电压，以及具有供给电流或吸收电流的能力，电流的正负规定为PMU供给电流为正，吸收电流为负。

（5）在PMU内部还设计了程控输出电压/电流钳位电路、过载和过量程检测及保护电路（Clamp Set-tings），以防止造成DUT或PMU本身的损坏。在编写测试程序时，当设置PMU为输出电压时，必须同时设定最大输出钳位电流，以防止引脚对地短路（或者对其他源短路）时输出电流过大而烧毁PMU。同样，当设置PMU为输出电流时，则相应地需要钳位电压，以保护DUT。

图11-49 PMU的四象限工作区

（6）PMU的各项工作参数均可程控设定

PMU的工作模式，电压、电流的量程和施加值，以及电流、电压的限定值，均可在计算机程序控制下进行设置。

（7）PMU也能作为电压表、电流表、欧姆表使用

1）作为电压表：PMU工作在FIMV模式，通过将它的激励电流设置到它的最低电流量程上的小数值来实现。于是，当PMU与任何工作中的信号源相连接时，它总是工作在电流源工作方式，但处于不会对待测节点显著“加载”的小电流下。测量这时的PMU输出电压，实质上给出的电压读数就如同将电压表接到信号源时测量得到的一样。

2）作为电流表：PMU工作在FVMI模式，通过将它的激励电压设置到0.0V，然后测量流入或流出的电流。

3）作为欧姆表使用：PMU工作在FVMI模式，通过在负载上施加以适当大小的电压，测量所形成的源电流和吸收电流，然后按公式R=U/I计算电阻，则PMU很容易用作欧姆表。