What’s inside? 拆解安捷倫電源/測量單元 (SMU)

2021-01-12 電子產品世界

  Dave Jones(瘋狂的澳洲人)經營著EEVblog.com網站,在5年時間裡,上傳了超過600個電子類的視頻。在每周二,Jones會拆解一個不錯的設備(當然,有時候沒有那麼好),Jones並不是簡單地把盒子破壞、打開,他會用他豐富的電子設計知識來說明這個設備是怎麼設計的,為什麼要這麼設計。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201703/345382.htm

  這一周,Jones拆解了一臺安捷倫Agilent B2912A 精密型電源/測量單元(SMU),它具備以下性能特性:10 fA/100 nV 最小電源解析度(6½ 位),高解析度的任意波形生成 (10µs最小間隔),高速數字轉換能力 ( 採樣率最高為 100000點/秒 ),這些精密儀器通常被用來測量半導體器件,並產生我們在數據手冊上看到的電壓-電流曲線。

  (註:Jones把SMU稱作「Shmoo」是比較有意思的,因為早在上世紀70年代,Shmoo圖就被用來表徵半導體器件,這一時間要比SMU的出現早很多,同樣也要比安捷倫早很多。Shmoo是Al Capp在Li』l Abner 連環漫畫中創造的虛構人物,而shmoo圖很像shmoo這個卡通人物,因此採用了相同的名稱。要了解更多信息,可以參見Keith Baker 和 Jos Van Beers的文章 「shmoo圖:IC測試的藝術」)

  在長達數小時的拆解視頻中,Jones發現了至少5顆Xilinx器件:3顆Spartan FPGA以及2顆9572XL CPLD(是的,Xilinx還在生產這些CPLD)。安捷倫SMU的處理器板使用了1個STMicro SPEAR eMPU(ARM Cortex-A9)和1個Xilinx Spartan-3E XC3S1200E FPGA器件,從板子的布線可以看到,Xilinx FPGA為SPEAR處理器晶片提供了外部I/O的擴展,因為FPGA處於微處理器和處理器板的邊緣連接器之間:

  安捷倫B2912A SMU處理器板。圖片來源:Dave Jones,EEVblog.com

  Jones在視頻中指出,安捷倫為了後續處理器板的升級需要,而把處理器電路從模擬板中分離出來,這樣可以只升級處理器板上的快速演進的數字部件,而不需要改變模擬板的設計。「他們(安捷倫)想製造一個適應未來15年發展的儀器,在這15年裡,模擬部分的設計不會過時,但是數字控制器可能需要進行升級」

  Jones是對的。如果把處理器板放在現在來設計,為了對性能進行升級以及簡化設計,安捷倫很可能會採用Zynq完全可編程的SoC器件來替代上面STMicro SPEAR處理器晶片,因為Zynq SoC器件內置了一個雙核ARM Cortex-A9 MPCore處理器以及可編程邏輯。

  安捷倫SMU中有兩塊精密的電壓/電流 電源板,每塊板都有2顆Xilinx可編程器件:一顆是Spartan-6 XC6SLX45 FPGA,另一顆是XC9572XL CPLD。為什麼需要兩顆可編程邏輯器件呢?Jones注意到了一個細節,他發現板上使用了一個TI ISO7240M雙通道數字隔離器來把兩顆可編程器件分開。Spartan-6 FPGA實現了任意波形發生器的功能。該FPGA要驅動一個TxDAC的模擬器件,TxDAC接著要驅動板子的power FETs,power FETs水平分布在板子的中央位置,上面覆蓋著大塊的鋁散熱片。Jones認為,CPLD的用途是把儀器處理器板的執行命令傳遞給被隔離的Spartan-6 FPGA。

  下圖是Jones拍攝的安捷倫SMU模擬板的照片,Spartan-6 FPGA位於右側大電容的下方,CPLD在兩顆晶片的左邊,TI的數字隔離器在中間。如果仔細看,可以看到這些器件附近的絲網印刷的電流隔離線。

  安捷倫B2912A SMU模擬板。圖片來源:Dave Jones,EEVblog.com

  因為這是《Xilinx午後加油站》博客,所以我只能聚焦在拆解過程中的可編程邏輯的相關部分,除此之外,我們還可以從中學到很多東西,這就是完整的、數小時長的視頻:


相關焦點

  • 選擇模塊化源測量單元(SMU)的幾大測量考慮
    精確度電源或SMU的測量解析度是指電壓或電流測量中硬體可以檢測到的最小變化。電源或SMU輸出通道的輸出解析度是指輸出電壓或電流電平的最小可能變化。這些測量通常以絕對單位表示,比如nV 或pA。解析度通常是由測量所使用的模數轉換器(ADC)決定,但高精度SMU通常受限於噪聲等其他因素。靈敏度是指儀器在規定的條件下能夠檢測到且有意義的給定參數的最小單位。
  • 用示波器進行開關電源測量和分析
    圖1 開關電源原理框圖  (1)市電進入電源後,首先經過是最前級的EMI 濾波電路部份,EMI 濾波的主要作用是濾除外界電網的高頻脈衝對電源的幹擾,同時還有減少開關電源本身對外界的電磁幹擾。  2 開關電源測量考慮  目前的電源設計人員在開發高效率、低成本電源的過程中正面臨著越來越多的限制。過去,設計人員的主要目標是經濟高效的解決方案。而現在,不斷上漲的能源成本使電源效率倍受關注。另外,例如設計緊湊性、向數字控制技術的過渡、更嚴格的電壓容限和電力質量管理規定以及 EMI規定等方面的限制都迫切要求進行快速、可靠的電源測試。
  • 安捷倫科技公布全新電子測量公司是德科技
    【天極網網絡頻道】安捷倫科技公司(紐約證交所:A)近日正式公布新的電子測量公司名稱——「Keysight Technologies」,中文名為「是德科技」。新公司預計將於2014年11月初正式獨立運營。
  • 安捷倫與是德科技關係
    法定代表人嚴中毅,公司經營範圍包括高技術應用軟體產品及其附件、測試測量儀器等。 是德科技公司(NYSE:KEYS)是全球領先的電子測量公司,通過在無線、模塊化和軟體解決方案等領域的不斷創新,為您提供全新的測量體驗。是德科技與惠普和安捷倫一脈相承,因此擁有世界一流的測量平臺、軟體和一致性測量技術,為無線通信、航空航天與國防以及半導體等市場提供最先進的測量解決方案。
  • 安捷倫科技在中國
    安捷倫科技是全球領先的測試測量公司,總部位於美國加利福尼亞州,為感知、測量、探究物理和生物世界提供關鍵的工具和技術。  安捷倫中國電信運營支持系統事業部成立  2004年2月 在上海成立安捷倫科技貿易(上海)有限公司  2005年1月 在上海成立安捷倫科技(中國)投資有限公司,在成都建立安捷倫前鋒電子科技(成都)有限公司  2005年3月 作為安捷倫科技大學的重要組成部分,安捷倫面向中國推出安捷倫測試與測量技術認證,用以培養和認證測試和測量領域的本地人才
  • 安捷倫公布兩項新任命:Ron Nersesian先生擔任執行副總裁兼首席...
    安捷倫公布兩項新任命:Ron Nersesian先生擔任執行副總裁兼營運長,Guy Séné先生擔任電子測量集團總裁2011年11月21日,北京——安捷倫科技公司(NYSE:A)宣布任命Ron Nersesian先生為執行副總裁兼營運長,自宣布之日起即刻生效。
  • 安捷倫科技旗下是德科技正式獨立運營
    【天極網家電頻道】2014年11月5日,中國,北京——安捷倫科技公司(紐約證交所:A)於近日宣布,公司旗下的電子測量業務部門——是德科技(Keysight Technologies)已完成拆分,正式開始獨立運營。是德科技於美國東部時間11月3日在紐約證券交易所掛牌上市,股票交易代碼為 KEYS。
  • 拆解筆記本電腦電源適配器的方法
    而筆記本電源適配器是筆記本的重要組成配件之一,倘若筆記本電源適配器出現故障,筆記本或其他配件就不能正常的工作。這時候你要怎麼辦?重新配置一個電源適配器要花費上百元,二手的也便宜不到哪裡去。拿到外面維修又不划算,想自己維修又不懂專業技能,很傷腦筋!
  • Lenovo聯想65W USB PD電源適配器ADLX65YCC2A拆解測試
    上次拆了一款Lenovo聯想 45W USB PD電源適配器ADLX45ULCU2A,本次帶來的是Lenovo聯想 65W USB PD電源適配器
  • 一種智能高頻開關電源監控模塊的設計
    模塊由AT89C52單片機、交直流配電參數採集單元、顯示與操作單元及串行口通信單元組成。監控模塊與整流模塊通過RS-485串行通信交換信息,這樣可使監控模塊的硬體設計不受所監控的整流模塊數限制,使得系統內電源模塊數目可任意擴充。
  • [圖文]使用4000系列數字螢光示波器進行電源測量(圖)
    本應用指南將重點介紹怎樣使用示波器進行基本電源測量。準備電源測量對習慣使用示波器進行高帶寬測量的工程師來說,電源測量頻率相對較低,似乎非常簡單。事實上,電源測量也有很多高速電路設計人員從未見過的一系列挑戰。
  • 拆解分析:歐司朗LED燈泡大揭秘
    測試參數 測試數據:使用積分球測試系統對燈泡光電色參數進行測量。   整燈拆解 1、包裝盒 2、紙託 3、燈罩(玻璃材料) 4、燈體(塑膠) 5、鋁傳熱板 6、鋁散熱體 7、燈板固定螺絲*2 8、燈板PCB 9、電源 10、燈頭
  • 時域反射和傳輸的S參數測量
    它們是安捷倫公司的86100C系列數字取樣示波器和TDR模塊,泰克公司的DSA8200數字串行分析儀和80E10等TDR插件,力科公司的WaveExpert取樣示波器和ST—20 TDR模塊,以下簡要介紹它們的特性。
  • 安捷倫完成拆分 是德科技11月3日登陸紐交所
    2014年9月17日,安捷倫宣布,公司董事會已批准其電子測量子公司是德科技(KeysightTechnologies)的分拆,並宣布是德科技所有流通的普通股特別股息分派給安捷倫股東的方案。  安捷倫股東每兩股普通股可獲得一股是德科技普通股。是德科技零散股份將發行。股東將收到現金以替代零散股份。
  • 使用三星電芯 酷博睿移動電源拆解評測
    電源的前面板設置了一個黑色的裝飾條,表面經過鏡面處理,與磨砂機身形成了強烈的對比。裝飾條的最右側是電源鍵,同時在內部還隱藏了電量指示燈。4暴力拆解 內部結構簡單明了    接著我們選取了酷博睿CS-5201移動電源進行拆解,為大家展示一下它的內部構造。這款移動電源機身材質為ABS塑料,上下蓋採用卡扣方式連接,結合得非常緊密,我們也是使用了暴力方式才得以打開。
  • 拆解「淘寶國際版」買的「中國製造」電源
    W7lednc我找的12V的DC電源一直都有點問題,(見作者之前文章《美國工程師拆解了三款12V AC適配器》) 但我認為我的聰明才智可以解決這個障礙。W7lednc因此,我還是回到讓我愛恨交加的中國廉價產品,這次我找的18W電源小到足以放入我的電箱。
  • 行業資訊:安捷倫晶片應用於突破性的產前研究
    >        2012 年 2 月 13 日,加利福尼亞州聖克拉拉市——安捷倫科技公司(紐約證交所:A)今日宣布,其晶片被用於一項裡程碑式的產前樣本研究項目。      安捷倫是該項研究所用晶片和試劑的主要供應商,其中 71% 的樣本都在 Agilent SurePrint CGH 晶片平臺上完成實驗並使用安捷倫軟體進行數據分析。安捷倫幫助產前研究小組的研究人員開發在這項研究中所用的晶片。
  • HAPPINESS - What's all the fuss about?
    Well... for me 'happiness' is an inside-out kind of deal, of course, a great partner, a scrumptious meal, a beautiful house, an exotic holiday, or a fatter
  • 惠普HP 65W PD電源適配器拆解
    這種USB-C接口的PD電源靈活性高,可以提供多組不同的電壓跟電流,有效提高通用性,適用於多種筆記本電腦。惠普筆記本也不例外,多款產品採用了USB-C接口的PD充電。這款是單獨購買的HP 65W 惠普電源適配器。
  • 拆解報告:小米無線充藍牙音箱
    此前我愛音頻網曾經拆解過13款小米的音箱,加上近期拆解的小米小愛音箱Pro、小米戶外藍牙音箱MINI、Redmi小愛智能音箱Play,共計16款音箱產品,小米無線充藍牙音箱是小米首款支持無線充電功能的音箱。