SMU、V/I源、或者说四象限电压电流源的几种结构

参考《自动控制原理》，《混合信号集成电路测试与测量》，《Keithley 236 237 Source Measure Unit SMU Service Manual》，《电子系统设计-基础与测量仪器篇》，综合提炼出以下四种四象限电压电流源的结构。

第一种，求和积分结构，利用积分结构使求和结果为零。

缺点是反馈电压时是电压源，反馈电流时是电流源，两种模式必须通过电子开关切换，不适合需要平滑动态切换模式的测试。

优点是固定模式下，输出可以正负两个方向，也就是可以作为任意波形发生器。

采用积分器结构，不需要高压运放，只需要功放的供电电压足够，即可做到高压输出。

原始模型如下：

 

 仿真模型如下：

第二种，误差放大器直接控制输出。

优点电路简单，调试方便。可以实现任意波形发生器功能。

缺点是只适合低压结构。

原始模型如下：

 

仿真模型如下：

 第三种是稳压稳流结构，一三象限是源，二四象限是负载。

优点是电压源和电流源模式自动切换，不需要电子开关。模式通过二极管开关进行自动选择。

缺点是只有一三象限是源，两个源设置的DAC要相互配合才能在正常工作。无法实现任意波形发生器功能。

仿真模型如下：

第四种是四象限箝位电路。

利用运放开环放大倍数无穷大的特性，设置一个极性电压，使运放输出向满偏方向移动，但是四象限箝位，总有一个象限优先被箝位。

相比前一个，这个电路需要控制控制输出电压的方向，同样无法实现任意波形发生器功能。

仿真模型如下：

能找到的公开的四象限源的结构，目前只找到这些。后续继续发现新的结构再回来补充。

最后一种，根据吉时利1990年的专利US5039934 CONTROL FOR VOLTAGE/CURRENT SOURCE WITH CURRENT/VOLTAGE LIMITING进行修改。

可以实现四象限输出和箝位。特别在此补充说明一下。