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YOKOGAWA AQ23011A/AQ23012A模块化框架设备
时间: 2025-11-03浏览次数：
YOKOGAWA AQ23011A/AQ23012A模块化框架设备
YOKOGAWA AQ23011A/AQ23012A模块化框架设备
1. 产品定位与核心用途
AQ23011A/AQ23012A 是 模块化框架设备，需搭配 AQ23811A 等源测量模块（SMU）使用，核心功能是实现电压 / 电流的高精度输出（源功能）与测量（测量功能），支持多通道同步控制与复杂扫描分析。主要应用场景包括：
半导体测试：芯片引脚电压 / 电流特性测试、MOSFET 阈值电压测量。
电子元件验证：电阻 / 电容 / 电感的阻抗特性分析、二极管正向压降测试。
新能源器件校准：锂电池充放电曲线采集、光伏组件 IV 特性扫描。
核心技术参数与硬件结构
1. 关键技术参数
以核心模块 AQ23811A（2 通道 SMU）为例，核心参数如下：
参数类别 具体规格
源输出范围 电压：±6.0000 V（分辨率 100 μV，最大负载电流 ±600 mA/±200 mA，超 ±2 V 时降为 ±200 mA）
电流：200 nA~600 mA 共 8 档量程（如 200 nA 档分辨率 1 pA，600 mA 档分辨率 10 μA，最大负载电压 ±6 V/±2 V，超 ±600 mA 时降为 ±2 V）
测量精度 电压测量：±0.01% 读数 ±0.01% 量程（23℃±5℃，6 V 量程）
电流测量：±0.02% 读数 ±0.02% 量程（23℃±5℃，200 mA 量程）
扫描功能 扫描类型：线性扫描、对数扫描、程序扫描（CSV 格式自定义，最大 100001 步）
重复次数：1~1000 次或无限循环
触发系统 触发源：总线触发（BUS Trigger1~9）、前面板触发、内部定时器（1 μs~1 s 可调）、源信号变化（Src Change）
触发延迟：1 μs~1 s（分辨率 1 μs）
接口与存储 接口：Ethernet（1000BASE-T）、USB 3.0（2 个主机口 + 1 个设备口）、GP-IB（可选）
存储：内部存储（双区各 219 GB）、USB 外部存储，支持 BIN/CSV/PNG 格式
2. 硬件结构与部件功能
（1）前面板核心部件
部件名称 位置与功能
模块插槽 左侧 9 个插槽（AQ23011A/AQ23012A 通用），用于安装 AQ23811A 等模块，插槽编号 1~9
触控显示屏 中央 10.1 英寸彩色 LCD（1280×800 像素），支持触控操作（菜单导航、参数设置）
功能软键 屏幕下方 F1~F6 键，对应菜单选项，随界面动态变化
前面板触发端子 每个模块对应 1 个触发输入 / 输出端子（TTL 电平，负逻辑），用于外部触发信号交互
USB 主机接口 右侧 2 个 USB 3.0 接口，插入 U 盘 / 移动硬盘保存数据，或连接鼠标 / 键盘
电源与状态灯 右侧电源键（带 LED 指示灯，绿色常亮为正常）、错误指示灯（红色闪烁为故障）
（2）后面板核心部件
部件名称 功能
AC 电源接口 连接专用电源 cord（输入 100~240 VAC，50/60 Hz，最大功耗 120 VA）
Ethernet 接口 RJ45 接口，支持 TCP/IP 协议，用于远程控制（HiSLIP/RawSocket）或网络文件共享
外部触发接口 Trig IN1/Trig IN2（BNC 接口，TTL 电平）、Trig OUT1/Trig OUT2（BNC 接口），用于外部触发同步
联锁接口 Remote Interlock 端子，需连接专用插头（A1288JA）才能启用模块输出，保障安全
GP-IB 接口 可选接口（需配置模块），用于传统仪器远程控制
USB 设备接口 USB Type-B 接口，连接 PC 实现高速数据传输或远程控制
基础操作流程
1. 开机与初始化设置
（1）开机准备
硬件连接：确认框架断电，安装 AQ23811A 模块（对准插槽导轨插入并锁紧），连接 AC 电源 cord，打开后面板电源开关。
自检与启动：开机后框架自动检测模块、DRAM、文件系统，自检通过后进入主界面（ summary view）；若自检失败（如模块未识别），屏幕显示错误代码（如 E021：Slot 1 模块异常），需重新安装模块或联系维修。
恢复默认设置：按屏幕左上角 “功能图标”→“System”→“Reset Frame to factory default”，确认后恢复出厂设置（源输出关闭、测量模式默认电压、触发源设为 None）。
（2）模块校准（关键步骤）
AQ23811A 模块首次使用或环境温度变化超 ±10℃ 时，需执行零点校准：
断开模块输出端子的外部接线，确保无负载连接。
在 summary view 中，长按模块名称（如 “AQ23811A SMU”）→ 弹出菜单→选择 “CH1 ZeroSet” 或 “CH2 ZeroSet”。
等待校准完成（约 3~5 秒），屏幕显示 “ZeroSet OK”，校准后源输出偏移误差≤±10 μV（电压）/±1 pA（电流）。
2. 源输出与测量设置（以 AQ23811A CH1 为例）
（1）电压源输出设置
在 summary view 中，点击 CH1 通道区域→切换至 “Source” 标签页。
设置参数：
功能（Function）：选择 “Voltage”（电压源）。
量程（Range）：默认 “6 V”（仅 1 档），无需手动切换（自动量程与固定量程一致）。
源电平（Level）：输入目标电压（如 3.3000 V，分辨率 100 μV）。
波形（Shape）：选择 “DC”（直流）或 “Pulse”（脉冲，需额外设置脉冲宽度与基底电平）。
限流（Limit）：设置最大输出电流（如 100.000 mA，防止负载过载）。
启用输出：在 detail view 中，点击 “OUTPUT” 按钮（长按 2 秒），按钮变绿表示输出开启，CH1 端子输出设定电压。
（2）电流测量设置
保持 CH1 输出连接被测负载，在 summary view 中点击 CH1 通道区域→切换至 “Measure” 标签页。
设置参数：
测量类型：默认 “Current”（电流测量，电压测量自动开启以计算功率）。
接线方式（Wire）：选择 “2wire”（两线制，普通测量）或 “4wire”（四线制，高精度低电阻测量）。
积分时间（Integ Time）：设置 1 PLC（50 Hz 电网对应 20 ms，60 Hz 对应 16.67 ms），减少电源噪声干扰。
测量延迟（Measure Delay）：设为 10 μs，确保负载稳定后再采集数据。
查看结果：summary view 实时显示 CH1 测量电流（如 50.123 mA），按 “Math” 键可显示计算功率（电压 × 电流）或电阻（电压 / 电流）。
3. 扫描功能操作（线性扫描示例）
以 “CH1 电压从 0 V 线性扫描至 5 V，步长 0.1 V，同步测量负载电流” 为例：
进入扫描设置：按 “功能图标”→“Application”→“Sweep”→选择 “Linear Sweep”。
配置扫描参数：
扫描通道（Sweep CH）：选择 “AQ23811A CH1”。
测量通道（Measure CH）：勾选 “AQ23811A CH1”（测量电流）。
扫描范围：起始电平（Start Level）0 V，停止电平（Stop Level）5 V，步长（Step Level）0.1 V。
触发设置：启动触发（Start Trigger）设为 “None”（立即启动），步触发（Step Trigger）设为 “Cyclic”（按内部定时器触发，间隔 100 ms）。
启动扫描：点击 “Start” 按钮（长按 2 秒），屏幕显示扫描进度（步数、 elapsed 时间），测量数据自动保存至内部存储（默认 CSV 格式）。
查看结果：扫描完成后，按 “File”→“Internal memory”→查看 “sweep_xxx.csv” 文件，数据包含每步电压、电流、功率值。
核心功能与进阶操作
1. 触发功能（精准同步信号）
AQ2300 系列支持多类型触发，确保在特定条件下启动源输出或测量，核心触发模式如下：
触发类型 功能特点与适用场景 操作示例
总线触发 利用框架总线（BUS Trigger1~9）同步多模块，支持外部触发信号（Trig IN1/Trig IN2）或内部定时器 设 BUS Trigger1 为 “Trig IN1”，CH1 源触发设为 “BUS Trigger1”，外部信号触发时启动电压输出
源变化触发 源电平变化时触发测量（Src Change），适用于捕捉负载动态响应 CH1 源电平从 1 V 跳变至 2 V 时，自动触发电流测量，记录跳变前后的电流变化
周期触发 按固定周期（最小 1 ms）重复触发测量，适用于长时间稳定性监测 设 “Cyclic” 触发周期 1 s，持续测量 1 小时，分析负载电流漂移情况
扫描启动触发 扫描开始前等待外部触发（如 Trig IN2），适用于多设备同步测试 扫描启动触发设为 “Trig IN2”，外部信号触发后才开始电压扫描，同步采集示波器波形
2. 文件操作（数据管理）
（1）数据保存类型与格式
数据类型 格式与用途 保存操作
测量数据 BIN（二进制，高精度，占空间小）、CSV（文本，可导入 Excel 分析） 在 detail view 中，按 “Store”→设置采集点数（如 100 点）→“Save Store Data”→选择存储路径
配置文件 .811（模块配置）、.FRM（框架配置），用于保存当前参数，下次直接加载 长按模块名称→“Save Setup”→命名文件（如 “SMU_CH1_3V.set”）→保存至 U 盘
屏幕截图 PNG（图像格式，分辨率 1280×800），用于报告记录 按 “功能图标”→“Take a Screenshot”，自动命名为 “AQ2300_SC_000.PNG” 保存至内部存储
错误日志 LOG（文本），自动记录硬件故障、操作错误，用于故障排查 框架自动保存，按 “System”→“System Log”→“Save System Log File” 导出至 U 盘
（2）文件管理操作
文件夹创建：按 “File”→“Location”→选择 “USB Storage”→“Create new folder”→命名（如 “Test_202410”）。
文件复制 / 删除：选中文件（如 “sweep_001.csv”）→点击文件右侧菜单→选择 “Copy”→选择目标文件夹→“Paste”；删除操作类似，需确认二次提示。
文件筛选：在文件列表界面，输入筛选条件（如 “*.csv”），仅显示 CSV 格式文件，快速定位目标数据。
3. 系统设置（远程控制与安全）
（1）远程控制配置
支持 RawSocket、HiSLIP、GP-IB、USB 四种远程控制方式，以 Ethernet 为例：
按 “功能图标”→“System”→“Network”→“IPv4”→设为 “DHCP ON”（自动获取 IP）或手动输入（如 IP：192.168.1.100，子网掩码：255.255.255.0）。
配置远程协议：“Remote”→“Function” 选择 “HiSLIP”→设置端口（默认 4880）、加密（Encryption OFF/ON，按需选择）。
PC 端控制：安装 NI-VISA 驱动，使用 LabVIEW/Python 发送 SCPI 指令（如 “:SOURce1:CHANnel1:VOLTage:LEVel 3.3” 设置 CH1 输出 3.3 V）。
（2）安全联锁设置
为防止误操作导致负载损坏，需启用联锁功能：
连接后面板 “Remote Interlock” 端子与专用插头（A1288JA）。
按 “System”→“Inter Lock”→设为 “Locked”，此时模块输出被禁用；需输入默认密码 “12345”→设为 “Unlocked”，才能启用输出。
密码管理：可通过 “Reset Password”（重置为默认）或 “Change Password”（自定义密码，6~12 位）修改，增强安全性。
维护与故障排查
1. 日常维护
清洁：用干燥软布擦拭显示屏与外壳，BNC 端子、USB 接口若有粉尘，用压缩空气（气压≤0.3 MPa）吹净；禁止使用酒精、丙酮等溶剂，避免损坏涂层。
模块维护：定期检查模块与插槽接触是否紧密（每月 1 次），长期不用时需每月开机通电 1 小时，防止电容老化。
校准周期：建议每年送横河授权服务中心校准 1 次，或使用标准源（如横河 7520 校准器）自行校准，确保精度符合要求。
2. 故障排查
故障现象 可能原因 解决方法
模块未识别 模块未锁紧、插槽接触不良、模块故障 重新插拔模块并锁紧，更换插槽测试；若仍未识别，联系维修
源输出无电压 联锁未解锁、输出未启用、限流值设为 0、负载短路 解锁联锁，长按 “OUTPUT” 启用输出，检查限流值（设为≥1 mA），排查负载接线
测量值波动大 积分时间过短、接线松动、电源噪声干扰 增大积分时间（如 10 PLC），检查接线（四线制需确保 sense 线接触良好），远离变频器等干扰源
USB 无法读取 U 盘格式不支持（需 FAT32/NTFS）、接口接触不良、U 盘损坏 格式化 U 盘为 FAT32，重新插拔 U 盘，更换 U 盘测试
远程控制失败 IP 地址不匹配、协议未启用、防火墙拦截 确认框架与 PC 同网段，启用 HiSLIP/RawSocket 协议，关闭 PC 防火墙
3. 系统自检与日志
自检操作：按 “System”→“Self Test”→选择 “DRAM Test”“File System Test”“Battery Test”→“Start”，自检结果显示 “Pass/Fail”，Fail 需联系维修。
日志查看：按 “System”→“System Log”，可查看系统日志（如模块安装时间、固件更新记录）与用户日志（如操作错误代码），日志可导出为 ZIP 格式保存至 U 盘，用于维修分析。
