串聯 NI PXIe-4140/4141/4142/4143/4144/4145 的輸出通道

NI PXIe-414x 系列

NI 提供豐富的 SMU，可滿足各種應用需求。 下表為不同模組的最高電流與最高電壓規格。

表 1

穩定電壓模式： 可提供較高輸出電壓的序列串聯方式

NI PXIe-414x 系列模組的 4 個通道都屬於組間隔離 (Bank-Isolated) 設計，並且共用同一個 LO 連接。因為這種架構的關係，僅是將某通道的 HI 端點連接至另一通道的 LO 端點，也無法串連多個通道。但只要根據以下架構連接兩個通道，輸出電壓就可以達到單一通道最高電壓 (2VDC_max) 的兩倍之多：

圖 1

如要根據圖 1 的架構讓 DUT 達到 +2VDC_max，Ch1 的 +VDC_max 必須設為穩定電壓模式，Ch0 的 -VDC_max 也要設為穩定電壓模式。一樣的道理，如要根據圖 1 的架構讓 DUT 達到 -2VDC_max，Ch1 的 -VDC_max 必須設為穩定電壓模式，Ch0 的 +VDC_max 也要設為穩定電壓模式。無論是哪種情況，最好把 Ch0 與 Ch1 的電流需求限制設為相同數值。此外，通過 Ch0 與 Ch1 的電流不可超過 ADC_max。Ch0 與 Ch1 的 LO 端點會在裝置上彼此內接，而且使用本端感測 (Local Sense) 功能時應該能夠保持浮動。請不要把 LO 端點連接至 DUT 接地。使用圖 2 所示的遠端感測 (Remote Sense) 功能時，Ch0 與 Ch1 的 LO 感測端應該要連接至一個 LO 端點 (Ch0 或 Ch1 的 LO 端點皆可)。

圖 2

我們不建議將圖 1 架構擴充以建置 2 個雙極 ±2VDC_max 通道。但可擴充此架構並建置最多 3 個正單極且具有最高 +2VDC_max 輸出值的通道，也可以建置最多 3 個負單極且具有最高 -2VDC_max 輸出的通道，如下所示：

圖 3

如要把 NI PXIe-414x 設為圖 3 的架構，就必須考慮下列事項：

3 個正極通道：

3 個負極通道：

如要針對多個單極通道串聯使用遠端感測功能，所有通道的 LO 感測端應該要連接至一個 LO 端點 (任何通道的 LO 端點皆可)。

穩定電流功能： 可滿足較高電壓需求的序列串聯方式

如果 PXIe-414x 的多個通道都以穩定電流模式運作，就可以串聯起來，以便滿足更高的電壓需求限制。

如要根據圖 1 的架構以穩定電流模式達到最高 +2VDC_max 的電壓需求限制，Ch0 與 Ch1 的 +VDC_max 電壓需求限制都必須設為穩定電流模式。通過 Ch0 與 Ch1 的電流不可超過 ADC_max，而且 Ch0 與 Ch1 的 LO 端點會在裝置上彼此內接並保持浮動。請不要把 LO 端點連接至 DUT 接地。使用圖 2 所示的遠端感測 (Remote Sense) 功能時，Ch0 與 Ch1 的 LO 感測端應該要連接至一個 LO 端點 (Ch0 或 Ch1 的 LO 端點皆可)。

圖 1 的架構可以擴充，建置成最多 3 個穩定電流模式且電壓需求限制高達 +2VDC_max 的通道 (如圖 3 所示)。如要把 NI PXIe-414x 設為圖 3 的架構，就必須考慮下列事項：

穩定電流模式： 可提供較高輸出電流的平行串聯方式

NI PXIe-414x 的通道可以平行串聯，提供高達 4ADC_max 輸出電流，如下所示：

圖 4

如要將所有通道設為圖 4 那樣，就必須採用相同的電壓需求限制。如果所有通道的電壓都低於已設定的電壓需求限制，通道就不會彼此控制。但如果其中任一通道以此模式達到電壓需求，所有通道電路的次要變化就可避免各通道的電壓準位完全一模一樣。這些次要變化可能會造成其中一個通道試圖控制另一個通道，這些通道所供應的電流還可能會出現意外行為或失配狀況。

如要避免接近電壓需求限制時出現意外行為，每個輸出通道可依序加上少量電阻，強迫通道平均共用電流。如圖 4 所示，R0-R3 代表這一系列電阻器。就大部分的應用而言，每個輸出通道依序加上 0.5Ω-1Ω 應該就夠了。

使用本端感測功能時，大致上連接電阻都能提供充分的序列電阻。但在使用遠端感測功能時，序列電阻必須放在感測點之後 (如圖 5 所示)。藉由這樣的連接方式，電阻就不會被四線連接設定蓋過，但必須先得知序列電阻值才行。序列電阻 (如圖 5 所示，Ch0 為 R0，Ch1 則是 R1) 會造成電壓量測誤差。軟體會使用此序列電阻值來計算修正過的電壓量測值，進而處理這項電壓量測誤差。

圖 5

穩定電壓功能： 可滿足較高電流需求的平行串聯方式

如果 PXIe-414x 的多個通道都以穩定電壓模式運作 (如圖 4 架構所示)，就可以平行串聯起來，以便滿足更高的電流需求限制。但所有通道電路的次要變化可避免各通道的電壓準位完全一模一樣。這些次要變化可能會造成其中一個通道試圖控制另一個通道，這些通道所供應的電流還可能會出現意外行為或失配狀況。

如要避免出現意外行為，每個輸出通道可依序加上少量電阻 (如圖 4 所示)，強迫通道平均共用電流。一般來說，每個輸出通道依序加上 0.5Ω-1Ω 應該就夠了。使用本端感測功能時，大致上連接電阻都能提供充分的序列電阻。但在使用遠端感測功能時，序列電阻必須放在感測點之後 (如圖 5 所示)。藉由這樣的連接方式，電阻就不會被四線連接設定蓋過，但必須先得知序列電阻值才行。序列電阻 (如圖 5 所示，Ch0 為 R0，Ch1 則是 R1) 會造成電壓設定點誤差。軟體會使用此序列電阻值來計算並設定修正過的電壓設定點，進而處理這項電壓設定點誤差。

就 PXIe-4141、PXIe-4143 與 PXIe-4145 來說，不一定要在每個通道依序加上少量電阻，也可以針對每個通道設定少量的輸出電阻 (0.5Ω-1Ω 就夠了，如圖 6 所示)。請參考 NI DC 電源供應器與 SMU Help，即可深入了解可設定的輸出電阻功能。

圖 6