本发明属于电子测量，更为具体地讲，涉及一种高精度源测量单元。
背景技术：
1、源测量单元(source measurement unit，smu)是一种集成了电压源和电流源功能的仪器，用于测量和操控电子器件的电压和电流。smu集成了电压源和电流源的功能，能够同时提供稳定的电压和电流输出，并能够测量器件上的电压和电流，从而简化了测试系统的配置和连接。smu通常用于测试半导体器件、集成电路、传感器等电子器件的电特性和参数。
2、在2024年05月03日公布的、公布号为cn 117969940a的中国发明专利申请中公开一种电流测量电路、源测量单元和半导体检测设备，可应用于半导体检测领域。其提供的电流测量电路，在供电线路上的电流产生高倍率变化的情况下，能够根据当前电流的大小而自动地切换参与分压的电阻器，供电线路的电流越小，参与分压的电阻器越多，供电线路的电流越大，参与分压的电阻器越少，并基于优化配置各个电阻器的阻值，使得电压采集模块的两个输入端之间的电位差始终处在理想的区间，从而既有助于提升测量精度，又能够避免相关器件被烧毁。
3、然而源测量单元是一个闭环反馈控制系统，随着日益增长的测量频率和测量精度需求，现有源测量单元无法对宽带被测电子器件实现高精度测量。同时，系统稳定性、测量带宽和测量精度也成为制约smu仪器发展的关键问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高精度源测量单元，以实现高带宽高精度信号输出以及电子器件的高带宽高精度测量。
2、为实现上述发明目的，本发明高精度源测量单元，包括控制单元、d/a转换电路、输出驱动电路、档位切换电路，电压a/d转换电路以及电流a/d转换电路；
3、控制单元控制d/a转换电路输出精密电压信号，通过输出驱动电路增强输出驱动能力后输出到档位切换电路进行档位切换，再加载到被测电子器件上；
4、其中，档位切换电路包括电流档位电路以及电压档位电路；
5、电流档位电路由电流取样电阻阵列、电流开关矩阵和可编程仪表放大器组成，其中，电流取样电阻阵列用于电压-电流转换和反馈电流取样，输出驱动电路输出的精密电压信号通过取样电阻阵列加载到被测电子器件上，电流开关矩阵通过选择电流取样电阻阵列中不同的取样电阻接入输出驱动电路到被测电子器件的通路实现电流输出档位切换和电流测量档位切换，可编程仪表放大器获取接入取样电阻两端的电压送入电流a/d转换电路进行模数转换，获得电流测量值，并输入控制单元；
6、电压档位电路由电压开关矩阵和可编程仪表放大器组成，电压开关矩阵用于选择本地测量模式或远端测量模式获取被测电子器件两端的电压，然后可编程仪表放大器对获取的电压进行处理后，送入电压a/d转换电路，获取电压测量值，并输入控制单元；
7、其特征在于，所述d/a转换电路包括两片dac、一低噪声放大器以及四个电阻r1、r2、r3、r4，第一片dac输出电压直接输入到低噪声放大器的正输入端，第二片dac输出电压经过电阻r2输入到低噪声放大器的负输入端，通过电阻r4连接低噪声放大器输出端与负输入端，低噪声放大器的负输入端通过电阻r3到地，通过电阻r1到输出偏移调整电压vcc，得到精密电压信号vo：
8、
9、其中，v1为控制单元输出高位电压值数据转换得到的电压，v2为控制单元输出低位电压值数据转换得到的电压，vcc输出偏移调整电压，四个电阻r1、r2、r3、r4根据设定的比例系数2n进行确定：
10、2n＝1+r2/r1+r2/r3+r2/r4
11、其中，n为需要提高的数模转换分辨率，为正整数，其取值小于等于第二片dac的分辨率；
12、所述电压a/d转换电路以及电流a/d转换电路均为时间交错模数转换器件(time-interleaved analog-to-digital converters，简称tiadc)。
13、本发明的发明目的是这样实现的：
14、本发明高精度源测量单元在现有技术的基础上，对d/a转换电路进行改进，采用低噪声放大器amp以及四个电阻构对两片dac输出v1、v2进行以设定的比例系数2n相加，使得数模转换分辨率提高了n bit，使得d/a转换电路的分辨率和采样率大大提高，即采用dac拼合技术实现高带宽高精度信号输出。与此同时本发明采用电压a/d转换电路以及电流a/d转换电路均为时间交错模数转换器件，这样提高了信号采样率，进而提高了测量的精度和带宽。
1.一种高精度源测量单元，包括控制单元、d/a转换电路、输出驱动电路、档位切换电路，电压a/d转换电路以及电流a/d转换电路；
2.根据权利要求1所述的高精度源测量单元，其特征在于，所述电流取样电阻阵列由串联的d个电阻r1～rd电阻构成，电流开关矩阵由d对开关k1+、k1-～kd+、kd-构成，输出驱动电路输出的精密电压信号依次经过d个电阻r1～rd电阻加载到被测电子器件上，第d对开关kd+、kd-连接到第d个电阻的前后两端，其中，精密电压信号输入方向为前，被测电子器件输出方向为后，开关k1+为常闭状态，当使用id电流档位时，则闭合第d对开关kd+、kd-，其余开关除开关k1+外，均为断开状态。
3.根据权利要求1所述的高精度源测量单元，其特征在于，主控模块中设置有内外环pid控制器，在恒压模式下，外环pid控制器的设定值为电压设定值，实际值为被测电子器件的实测电压值，外环pid控制器的输出值作为内环pid控制器的设定值，实际值为电流限流值减去被测电子器件的实测电流值得到的差值，内环pid控制器的输出值作为最终的控制信号送入输出驱动电路；在恒流模式下，外环pid控制器的设定值为电流设定值，实际值为被测电子器件的实测电流值，外环pid控制器的输出值作为内环pid控制器的设定值，实际值为电压限压值减去被测电子器件的实测电压值得到的差值，内环pid控制器的输出值作为最终的控制信号送入输出驱动电路。
