脈沖發(fā)生器的評價

　　最近幾年，人們研制出了新的測試技術(shù)，以迎接業(yè)界新標準快速發(fā)展所帶來的挑戰(zhàn)，例如半導(dǎo)體和通信技術(shù)。脈沖測試就是其中一種技術(shù)。

脈沖測試

　　高級半導(dǎo)體器件以及RF器件（例如高速串行通信鏈路）的測試廣泛應(yīng)用在具有脈沖產(chǎn)生功能的儀器中。無論是在實驗室中還是在生產(chǎn)線上，脈沖生成器或測試圖案生成器都被廣泛用于各種應(yīng)用場合。

　　研究人員常常需要給DUT（待測器件）加載單個脈沖或一系列脈沖，或者以特定速率加載某些已知的數(shù)據(jù)矢量，從而測試器件的性能。例如，脈沖發(fā)生器可以產(chǎn)生單個脈沖，用于瞬態(tài)測試，判斷該器件的傳遞函數(shù)，進而測試待測材料的特性。脈沖/碼型發(fā)生器常常配置在包含源測量單元、數(shù)字萬用表、伏特計、轉(zhuǎn)換器和示波器的測試系統(tǒng)。

脈沖測試的需求

　　電子電路的工作速度越來越快，這就導(dǎo)致器件尺寸不斷縮小，新材料不斷投入使用，設(shè)計也更加復(fù)雜。這些變化提高了電路的功耗密度，降低了其可靠性，帶來了新的失效機制，所有這些因素對于器件壽命都有重要的影響。同樣，這些電路中的模擬部件在高速情況下具有完全不同的特性，因此不能使用傳統(tǒng)的直流測試方法來進行測試。

　　要想檢驗新的設(shè)計，設(shè)計者所使用的測試設(shè)備必須能夠產(chǎn)生具有較高速度的仿真時鐘和數(shù)據(jù)信號，這樣被測電路的工作情況才會比較真實。脈沖的寬度必須非常小，達到幾個納秒的量級，脈沖測試才能克服直流測試技術(shù)所固有的缺陷問題。

　　此外，由于器件尺寸變得越來越小，人們對脈沖測試技術(shù)的要求也變得越來越苛刻。較小的DUT更容易受到器件自身發(fā)熱的影響，從而可能會破壞或損傷該部件，或者改變其對測試信號的響應(yīng)，掩蓋用戶希望得到的響應(yīng)結(jié)果。脈沖測試常用于測試納米器件的特性。

　　先進的IC技術(shù)采用了新的材料，具有新的失效機制，這是常規(guī)的直流測試技術(shù)難以勝任的。直流測試方法對于半導(dǎo)體器件柵介質(zhì)的電荷捕獲特性具有明顯的局限性。問題在于，這些直流測試技術(shù)需要相對較長的時間周期。

　　在器件發(fā)展過程中，諸如SET（single-electron transistor，單電子晶體管）、傳感器和其他一些實驗性器件常常表現(xiàn)出獨特的性質(zhì)。要想表征這些性質(zhì)而不破壞其結(jié)構(gòu)，就要求測試系統(tǒng)能夠密切控制信號源的強度，防止器件自身發(fā)熱過大。為了控制器件的產(chǎn)生功耗，就需要高度精確和可編程的上升和下降時間。
電壓脈沖產(chǎn)生的脈沖寬度比電流脈沖窄得多，因此它常用于熱遷移之類的實驗中，其中人們所關(guān)注的時間幀一般不足幾百納秒。

追求的目標

　　半導(dǎo)體、納米器件和高速部件測試中所使用的儀器在價格預(yù)算和上市時間方面都有很大的限制。但是，這些測試儀器的測量質(zhì)量、機架結(jié)構(gòu)或測試臺空間、易用性等指標都不能因此而打折扣。設(shè)計者需要使用脈沖發(fā)生器來滿足當前以及今后的測試需求。

　　除了脈沖上升和下降時間這類參數(shù)之外，我們在評價某個脈沖/碼型發(fā)生器時必須注意三個關(guān)鍵的特性：靈活性、保真度和易用性。首先，靈活性對于一個好的脈沖發(fā)生器是十分必要的，因為用戶可以控制一些重要的信號參數(shù)，例如幅值、上升和下降時間、脈沖寬度和輸出信號的占空比。

　　如果改動一個參數(shù)，另一個參數(shù)也會隨之而改變，這種參數(shù)之間的相關(guān)性會降低儀器的靈活程度。因此，當你調(diào)整某個脈沖信號的上升時間時，它的幅值應(yīng)該保持不變，這種受控的測試功能是非常必要的。對關(guān)鍵信號參數(shù)的相關(guān)性控制能夠提高測試儀器在不同應(yīng)用場合的靈活性和可用性。

　　脈沖發(fā)生器的保真度受脈沖信號過沖（overshoot）或下降（droop）幅度的影響，這有可能使測試儀無法滿足應(yīng)用場合的需求。而且，應(yīng)用所需的配置和電纜連接情況可能使這些不良影響變得更糟糕。這時，如果采用一種能夠把這些不良影響降至最小的測試儀器將有助于解決配置上的問題。

　　當涉及測試儀器的保真度時，要仔細閱讀它的說明規(guī)范。諸如上升時間或下降時間這樣的參數(shù)一般設(shè)定為10%～90%，或者20%～80%，但是使用20%～80%能夠使較慢的脈沖看上去具有較快的上升時間，這種脈沖的實際保真度可能大大降低了。