【導讀】本文探討了對低功耗待測器件（DUT）進行低電流測量的兩種不同方法：一是將電源、高精度數字多用表及待測器件進行串聯，二是使用高精度測量電源。
由于當今的重點是綠色出行和打造移動設備和物聯網設備，因此實現集成電路和電子組件功耗最小化已成為器件制造商的夢想。功耗最低意味著實現所有集成電路和電子組件的電流消耗最低。為了對這些部件進行特性分析，必須測量器電流消耗。過去，功耗并不是主要問題，測量通過器件的電流非常簡單，因為電流電平相對較高，為毫安甚至安培級，利用標準多用表即可測量。當今器件工作電流低至微安級甚至更低，因此需要更復雜設備進行測量。
將電源與數字多用表進行串聯
測量流經器件電流的一個方法是將數字多用表與電路串聯，并利用它測量電流。使用6位半的高質量數字多用表，可以對毫安級電流電平進行高精度測量。圖1給出這個方法的測試設置。
圖1. 使用電源與數字多用表串聯來測量電流
雖然這個方法能夠對通過器件的電流進行非常準確的測量，但由于特性分析期間數字多用表造成的電壓負荷，該方法也可能帶來很多問題。即使電源輸出端電壓可能處于編程值，但待測器件兩端電壓實際上低于編程值，因為在數字多用表產生電壓負荷。因此，待測器件兩端電壓不是編程電壓，它等于編程電壓減去數字多用表電壓（VDUT= VSET– VDMM）。如果忽略數字多用表電壓且用戶假設器件電壓等于編程電壓，那么功率和電阻測量將具有重大誤差，因為用于計算的電壓將高于待測器件電壓值。當在最低工作電壓附近對器件進行測試時，這個電壓降還可能帶來問題。如果數字多用表的電壓負荷過大，器件電壓可能低于最低工作電壓，而且器件將無法正常工作，導致錯誤測量。
通過輸出較高的電源電壓，可以對這個電壓降進行補償，從而為待測器件提供期望的電壓。不過，數字多用表造成的電壓負荷隨著流經電流的變化而變化，因此補償非常困難。 可以使用第二部數字多用表直接測量器件電壓，但這將添加新的儀器設備，不僅增加測試系統的成本和復雜度，而且可能給低電流測量帶來更大誤差源。數字多用表給測試電路帶來額外負載，致使電流高于實際流經器件的電流。雖然電源與數字多用表串聯是一種非常簡單的低電流測量方法，但這絕不是理想方法。
使用高精度測量電源
如果適用高精度測量電源，可以利用6位半高質量數字多用表對通過器件的電流進行測量，但是可以做得更簡單且更準確。由于測試器件只需要1部儀器，因此測試得以簡化。圖2給出測試設置。
由于只有1部儀器，很快即可開始測試，因為需要設置的設備更少。自動測量也更簡單，因為只需對1部儀器進行編程。這避免了多部儀器的同步，并允許測試工程師把精力集中于測量。
進行器件特性分析時，利用高精度測量電源比利用電源與數字多用表更準確。高精度測量電源能夠測量施加于器件的電流和電壓。電流是內部測量的，因此不會像串聯數字多用表那樣給測試電路帶來電壓負荷。這樣，器件兩端電壓等于編程電壓。要想進一步提高準確度，可以利用器件端口的程控檢測引線直接測量電壓，這使得高精度測量電源直接補償為器件供電的測試引線上的電壓降。這些測試引線具有極高的輸入阻抗，因此對測試電路而言，它們實際上是零負載。利用這些特性，高精度測量電源能夠在任何電流電平對器件進行極其精確的特性分析。由于在1部儀器內集成了所有這些能力，因此高精度測量電源可以大幅降低測試系統復雜性和成本。
圖2. 利用高精度測量電源進行電流測量
