Keithley 6430 Sub-Femtoamp Remote SourceMeter
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Produktinformationen
Das Keithley 6430 Sub-Femtoamp Remote SourceMeter ist eine hochpräzise Source Measure Unit (SMU) aus der SourceMeter-Familie, die speziell für Messungen extrem kleiner Ströme und sehr hoher Widerstände entwickelt wurde. Das System kombiniert ein Hauptgerät mit dem abnehmbaren Vorverstärker 6430-PRE (Remote Preamplifier). Durch die Platzierung der Signalaufbereitung direkt am Prüfling werden Kabelkapazitäten und triboelektrische Störeinflüsse minimiert. Bei einer maximalen Ausgangsleistung von 2,2 W bietet das Gerät Vier-Quadranten-Betrieb bis zu 200 V und 100 mA mit einer minimalen Stromauflösung von 10 aA und einem Spitzen-Spitzen-Rauschen von 0,4 fA. Im Spannungsmessmodus übersteigt der Eingangswiderstand 10.000 TΩ.
Die Einbindung und Inbetriebnahme eines Ersatzgeräts erfolgt über Standard-Schnittstellen wie IEEE-488 GPIB, RS-232 sowie Digital I/O mit Trigger Link. Bei der Installation muss der Vorverstärker 6430-PRE vor dem Einschalten des Hauptgeräts über das zugehörige Verbindungskabel angeschlossen werden. Die Ansteuerung kann über native SCPI-Befehle, den Emulationsmodus der Modellreihe 2400, Keithley KickStart Software oder NI LabVIEW-Treiber realisiert werden. Beim Austausch defekter Einheiten müssen die Steuerungsroutinen, Strombegrenzungen und Compliance-Einstellungen der Testumgebung geprüft werden. ABC Industrial Parts unterstützt Anwender mit geprüften Ersatzgeräten bei der schnellen Wiederherstellung der Messbereitschaft.
Zur Fehlerdiagnose nutzt das Keithley 6430 einen integrierten Selbsttest beim Einschalten (POST) sowie erweiterte Diagnosetests über das Frontpanel-Menü (MENU -> TEST), welche die Hauptplatine, das Display, RAM/NVRAM sowie das angeschlossene Vorverstärkermodul 6430-PRE prüfen. LED-Anzeigen auf der Frontplatte wie OPER, COMP, 4W und REM signalisieren den aktuellen Betriebs- und Triggerstatus. Beim Auftreten von Hardwarefehlern wie Code 500 (Vorverstärker-Kommunikationsfehler), 510 (Vorverstärker-EEPROM-Fehler) oder 600/601/602 liegt meist ein interner Platinen- oder Modulschaden vor, der nicht vor Ort behoben werden kann. In diesen Fällen bietet ABC Industrial Parts eine schnelle Lösung durch Austauschgeräte oder professionelle Reparaturen.
Technische Daten
| Hersteller | Keithley |
| Teilenummer | 6430 |
| Modelltyp | Sub-Femtoamp Remote SourceMeter |
| Komponententyp | Source Measure Unit (SMU) |
| Produktfamilie | SourceMeter |
| Min. Strom-Messauflösung | 10 aA |
| Stromrauschen | 0,4 fA p-p |
| Max. Spannungsbereich (Quelle / Messung) | 200 V |
| Max. Strombereich (Quelle / Messung) | 100 mA |
| Eingangswiderstand | >10000 TΩ |
| Max. Ausgangsleistung | 2,2 W |
| Messwertspeicher | 5000 Messwerte |
Programmierung und Konfiguration
Das Keithley 6430 wird über Standard-SCPI-Befehlssätze programmiert, was eine präzise Steuerung der Quell- und Messparameter ermöglicht. Zudem verfügt das Gerät über einen Emulationsmodus für das Modell Keithley 2400. Dadurch können bestehende SCPI-Skripte und Prüfprogramme der Serie 2400 ohne aufwendige Code-Anpassungen direkt auf dem Keithley 6430 ausgeführt werden.
Für die Erstellung automatisierter Messabläufe stehen Keithley KickStart Instrument Control Software sowie native Instrumententreiber für National Instruments LabVIEW zur Verfügung. Der interne Messwertspeicher fasst bis zu 5000 Messwerte, wodurch schnelle Datenreihen lokal gepuffert und anschließend über die Datenschnittstelle ausgelesen werden können.
Kommunikation und Systemintegration
Für die Einbindung in automatisierte Testsysteme und Prüfstände stellt das Keithley 6430 Schnittstellen für IEEE-488 (GPIB) und RS-232 bereit. Ergänzend ermöglicht die Digital I/O-Schnittstelle mit Trigger Link die synchrone Hardware-Steuerung mit externen Komponenten und Handler-Systemen.
Der aktuelle Kommunikations- und Busstatus wird auf der Frontplatte über dedizierte LEDs angezeigt. Die Indikatoren REM, TALK, LSTN und SRQ geben Aufschluss darüber, ob das Gerät im Remotemodus betrieben wird, als Talker oder Listener adressiert ist oder eine Serviceanforderung auf dem GPIB-Bus ansteht.
Diagnose und Statusanzeige
Die Diagnose des Keithley 6430 erfolgt über den automatischen Selbsttest beim Einschalten (POST) sowie über manuell auslösbare Systemtests. Über das Frontpanel-Menü (MENU -> TEST) können Diagnoseroutinen für die Hauptplatine, das Display, den RAM/NVRAM-Speicher sowie den angeschlossenen Vorverstärker 6430-PRE ausgeführt werden.
Zusätzlich informieren Frontpanel-LEDs kontinuierlich über den Betriebszustand des Geräts. Dazu gehören Statusanzeigen für den aktiven Ausgang (OPER), Compliance-Grenzwertüberschreitungen (COMP), die 4-Leiter-Messung (4W), die automatische Bereichswahl (AUTO) sowie den Zustand des Trigger-Modells (ARM, TRIG).
Status-LED-Anzeigen
| LED | Farbe/Status | Bedeutung |
|---|---|---|
| OPER | Solid | Ausgangsquelle ist aktiv und eingeschaltet |
| ARM | Solid | Trigger-Modell befindet sich in der Arm-Ebene und wartet auf ein Arm-Ereignis |
| TRIG | Solid | Gerät wartet auf ein Trigger-Ereignis oder empfängt dieses |
| REM | Solid | Gerät wird ferngesteuert über GPIB oder RS-232 |
| TALK | Solid | Gerät ist als GPIB-Talker adressiert |
| LSTN | Solid | Gerät ist als GPIB-Listener adressiert |
| SRQ | Solid | Service Request (SRQ) auf dem GPIB-Bus aktiviert |
| AUTO | Solid | Automatische Bereichswahl (Auto-Ranging) ist aktiv |
| 4W | Solid | 4-Leiter-Messmodus (Kelvin) ist aktiv |
| COMP | Solid | Quelle hat den eingestellten Spannungs- oder Strom-Compliance-Grenzwert erreicht |
Austausch und Ersatzteile
Beim Austausch eines Keithley 6430 muss sichergestellt werden, dass das Vorverstärkermodul 6430-PRE zusammen mit dem Hauptgerät betrieben wird. Da die Signalaufbereitung im Remote-Preamp stattfindet, ist der einwandfreie Zustand des zugehörigen Verbindungskabels entscheidend für präzise Messergebnisse und zur Vermeidung des Kommunikationsfehlers 500.
Vor der Inbetriebnahme eines Ersatzgeräts in bestehenden Testumgebungen sollten die eingestellten GPIB-Adressen, Schnittstellenparameter sowie eventuelle Compliance-Limits überprüft werden. Falls die Ansteuerung über bestehende Skripte der Serie 2400 erfolgt, muss sichergestellt sein, dass der Modell-2400-Emulationsmodus im Menü aktiviert ist.
Fehlercodes und Stoercodes
Die folgenden Fehlercodes koennen waehrend Betrieb oder Diagnose angezeigt werden:
| Code | Name | Beschreibung | Moegliche Ursache | Empfohlene Massnahme |
|---|---|---|---|---|
| -100 | Command error | Syntaxfehler oder nicht erkannter SCPI-Befehl empfangen | Ungültige Befehlszeichenkette über GPIB/RS-232 gesendet | Syntax und Parameter der SCPI-Befehlszeichenkette prüfen |
| -200 | Execution error | Befehl gültig, jedoch Parameter außerhalb des zulässigen Bereichs oder ungültiger Zustand | Gesendeter Parameter überschreitet die zulässigen Strom- oder Spannungsgrenzen des aktiven Modus | Quellwerte und Compliance-Grenzwerte im Steuerungscode überprüfen |
| 500 | Preamp Communication Error | Hauptgerät konnte keine serielle Kommunikation mit dem Remote Preamp 6430-PRE herstellen oder aufrechterhalten | Getrenntes Kabel, beschädigtes Vorverstärker-Verbindungskabel oder interner Platinenfehler | Gerät ausschalten, Verbindungskabel des Vorverstärkers neu anschließen. Besteht das Problem weiterhin, liegt ein interner Hardwarefehler vor. |
| 510 | Preamp EEPROM Error | Prüfsummenfehler oder Datenkorruption im Kalibrierungs-EEPROM des Remote Preamp erkannt | Hardwarefehler im Vorverstärkermodul 6430-PRE | Interner Hardwarefehler – erfordert Neukalibrierung oder Werks-Service |
| 512 | Preamp Disconnected | Hauptgerät erkennt beim Einschalten keinen angeschlossenen Remote Preamp | Fehlendes, nicht eingestecktes oder stark beschädigtes Vorverstärkerkabel | Vorverstärker 6430-PRE vor dem Einschalten an den Kabelanschluss auf der Rückseite anschließen |
| 600 | A/D Converter Test Failed | Einschalt-Selbsttest der internen Analog-Digital-Wandler-Diagnose fehlgeschlagen | Ausfall analoger Bauteile auf der Hauptplatine | Interner Hardwarefehler – Gerät zur Reparatur einsenden |
| 601 | RAM Test Failed | Interner RAM-Test während der Einschalt-Selbsttest-Routine fehlgeschlagen | Defektes Speicherbauteil auf der Hauptprozessorplatine | Interner Platinenfehler – Gerät zur Reparatur einsenden |
| 602 | NVRAM Calibration Checksum Failed | Kalibrierungskonstanten im nichtflüchtigen Speicher sind korrumpiert | Leere interne Pufferbatterie oder beschädigtes NVRAM-Bauteil | Gerät erfordert eine Werkskalibrierung und Hardwareüberprüfung |
Haeufig gestellte Fragen
Welche Funktion erfüllt der Vorverstärker 6430-PRE beim Keithley 6430?
Der abnehmbare Remote Preamp 6430-PRE platziert die Verstärker- und Rückkopplungsschaltung direkt am Prüfling (DUT). Dadurch wird die Kabelkapazität minimiert und störendes triboelektrisches Rauschen verhindert, was Strommessungen bis hinab zu 10 aA Auflösung ermöglicht.
Kann der Keithley 6430 mit Software-Skripten für die Modellreihe Keithley 2400 betrieben werden?
Ja, das Keithley 6430 verfügt über einen Emulationsmodus für das Modell 2400. Dadurch können SCPI-Steuerbefehle der Serie 2400 ohne grundlegende Programmänderungen verwendet werden.
Was bedeutet der Fehlercode 500 am Keithley 6430?
Fehler 500 (Preamp Communication Error) weist darauf hin, dass das Hauptgerät keine Kommunikation mit dem Vorverstärker 6430-PRE aufbauen kann. Es sollte geprüft werden, ob das Verbindungskabel fest sitzt und unbeschädigt ist.
Welche Treibersoftware wird für die Einbindung in LabVIEW unterstützt?
Für die Einbindung in eigene Messanwendungen stehen native LabVIEW-Treiber von National Instruments zur Verfügung. Alternativ kann die Software Keithley KickStart zur Messwerterfassung genutzt werden.
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