HAMEG Instrumente de măsură programabile

25 NOIEMBRIE 2008

Presupunere sau măsurare precisă?
Dezvoltatorii de hardware pentru automobile, comunicaţie, IT şi produse de consum sunt confruntaţi cu noi provocări, care sunt contradictorii la prima vedere, cum ar fi minimizarea consumului de energie, miniaturizarea, robusteţea (6 sigma), reducerea timpului de dezvoltare şi a complexităţii, care în general pot fi realizate cu anumite componente cheie. În trecut, un multimetru RLC simplu (chiar şi unul portabil) era suficient pentru verificarea componentelor, pe când pentru caracterizarea componentelor necesară astăzi, chiar şi punţile RLC actuale ajung adesea la limite. Puntea RLC HM 8118 de la HAMEG oferă nu numai un domeniu larg pentru frecvenţa de măsurare (20Hz … 200kHz) şi o tensiune de măsurare variabilă (0.10 … 1.50Vrms) dar şi o funcţie de polarizare pentru tensiune (0 … 5.00V şi 0 … 40V ext.) şi curent (0 … 200mA). Tehnologia de conversie multipantă şi generarea sofisticată a semnalului de măsurare permite măsurarea stabilă a condensatorilor până la 1 femto-Farad (rezoluţie 0.01 fF) şi a inductantelor până la 0.1 nH (rezoluţie 0.01nH). Toate setările şi măsurătorile pot fi realizate manual prin comenzile de pe panoul frontal, dar pot fi şi comandate de la distanţă cu ajutorul interfeţei duale incorporate, izolată galvanic (USB şi RS232) sau cu ajutorul interfeţei opţionale IEEE-488 (HO880).

Mai puţin frecvent înseamnă de fapt mai mult
Pe de o parte integrarea pe scară largă (LSI) a circuitelor, care anterior erau realizate în circuite discrete – de exemplu receptoare GPS, traductoare Bluetooth, tablouri de bord pentru automobile, sau implementarea unui server web pe un singur cip – economiseşte spaţiu semnificativ pe PCB. Pe de altă parte, produce cerinţe speciale pentru caracteristicile puţinelor componente externe reziduale. În cazul aparent trivial al unui stabilizator LDO (Low Dropout) de zgomot redus, performanţa întregului lanţ receptor (Lna, mixer, VCO …) depinde de parametrii şi comportamentul unui singur condensator cu rezistenţă serie echivalentă mică (Low ESR).

Puntea – calea spre soluţii optime
În timp ce în trecut multimetrele RLC simple erau limitate la parametrii ideali cum ar fi capacitatea sau inductanţa, noua punte de măsurare RLC HM 8118 oferă în special măsurarea caracteristicilor non-ideale pentru componente reale. Prin simpla apăsare a unui buton va măsura Rs pentru un circuit serie echivalent sau Rp pentru un circuit paralel echivalent pentru un condensator sau o inductanţă. Calculează de asemenea parametrii derivaţi, cum sunt factorul de calitate Q, factorul de disipare D, unghiul de fază Theta, cât şi alte valori complexe ale impedanţei Z şi admitanţei Y. A fost acordată atenţie în mod special unei interfeţe cu utilizatorul simplă şi practică: toţi parametrii care influenţează măsurătoarea, cum sunt frecvenţa de măsurare, tensiunea de măsurare c.a., polarizarea (V şi / sau I), impedanţa sursei (domeniu), viteza de măsurare şi starea de circuit deschis, scurtcircuit sau ajustare sarcină, cât şi rezultatul principal al măsurătorii, sunt afişaţi simultan pe afişajul grafic cu contrast ridicat. Un dispozitiv de fixare de test cu 4 terminale SMD (consultaţi imaginea) este instalat standard, cât şi un cablu de testare cu 4 fire cu două clipsuri crocodil pentru măsurarea facilă a componentelor discrete.
Pentru componentele THT (Through Hole Technology) este oferit dispozitivul de fixare de test HZ 181, iar pentru transformatoare, HZ 186. Interfaţa opţională HO 118 oferă 8 ieşiri colector în gol cu ferestre de toleranţă corespunzătoare pentru clasificarea componentelor individuale.

Transformatoare? Nici o problemă!
În plus faţă de caracterizarea componentelor pasive ca L, C şi R, un alt avantaj al HM 8118 este determinarea parametrilor specifici ai transformatoarelor, nu doar pentru frecvenţele fixe 50/60 Hz şi 100/120 Hz, ci pe întreg domeniul 20Hz … 200kHz. Aceştia sunt: raportul numărului de spire N (0.96 … 500), inductanţa mutuală M (1mH … 100H), inductanţa de scurgere conform principiului de scurtcircuit, cât şi capacitatea de cuplare între înfăşurări. O aplicaţie tipică este determinarea inductanţei de scurgere pentru transformatoarele reale de reţea, care indică calitatea rezistenţei la scurtcircuit, sau evaluarea traductorului unei surse de alimentare în comutaţie la frecvenţa reală de comutaţie.

Bucurie şi tristeţe la “Point of load”
Tendinţa de a descentraliza sursele de alimentare pentru diferitele blocuri funcţionale ale unui instrument este în principal generată de multitudinea de tensiuni şi curenţi de operare necesari pentru fiecare dintre aceste blocuri funcţionale.
Adesea, într-un singur instrument se află aproximativ şase convertoare DC/DC diferite – părinţii noştri obişnuiau să le numească chopere – cu toate interfeţele potenţiale.
Iluminarea unui afişaj LCD, de exemplu, necesită tensiune înaltă şi curent mic, iar microcontrolerul, FPGA sau ASIC ale aceluiaşi echipament necesită adesea – datorită progresului tehnic (tehnologia se micşorează permanent) – mai multe tensiuni mici şi uneori curenţi fantastic de mari. Acest concept “Point of load” pe de o parte suportă cerinţele de astăzi pentru eficienţa energiei, dar generează cerinţe unice privind decuplarea şi netezirea pentru componentele L şi C, ale căror caracteristici trebuie verificate pentru aplicaţii specifice. Datorită cerinţelor de spaţiu şi eficienţă a energiei, sursele de alimentare în comutaţie de curent înalt cu reactanţe discrete sunt rareori utilizate la 10kHz. Prin urmare, pentru caracterizarea acestor componente, utilizatorul are nevoie de o punte RLC cu un domeniu de frecvenţă mai mare decât magicul 100kHz. Care este utilitatea evaluării componentelor, dacă fiind limitată de specificaţiile multimetrului RLC, caracterizarea este posibilă doar până la 20kHz, dar aplicaţiile reale rulează la frecvenţe de zece ori mai mari? Factorul de calitate al unei reactanţe – miezul unui convertor ridicător sau coborâtor – variază natural mult cu frecvenţa de operare utilizată în aplicaţia reală.

Tensiunea este cheia
Desigur, o punte de măsurare RLC complet echipată trebuie să dispună de o funcţie de polarizare. Mulţi dintre ingineri asociază aceasta cu măsurătorile varicap, totuşi la o privire mai atentă, tensiunea de formare DC este necesară pentru măsurarea conformităţii specificaţiilor pentru condensatorii electrolitici. HM 8118 dispune de o tensiune de polarizare în domeniul 0 … 5V cu o rezoluţie de 10mV. Dacă sunt necesare tensiuni mai mari (ex. pentru caracterizarea unui dispozitiv de acordare varicap) poate fi aplicată la intrarea externă o tensiune externă în domeniul 0 … 40V.
Foarte puţine punţi RLC oferă şi o funcţie de curent de polarizare. HM 8118 dispune de o sursă de curent de 0 … 200mA, cu o rezoluţie de 1mA. Inginerii RF vor aprecia această funcţionalitate, deoarece inductanţa scade rapid imediat ce un curent c.c. mare trece printr-o reactanţă RF utilizată ca blocaj RF, de ex. în circuitul de sarcină al unui MMIC (Monolithic Microwave IC).
De asemenea, pentru punţile de măsurare RLC nu este oferită ca standard o tensiune c.a. variabilă de măsurare.
Tensiunea generată de HM 8118 poate fi variată în domeniul 0.05 … 1.5Vrms, în paşi de 10mV.
Aceasta permite măsurători cu valorile specificate în fişa tehnică a componentei, sau păstrarea tensiunii sub valoarea tensiunii directe pentru un semiconductor. Cu ajutorul funcţiei de monitorizare, tensiunea reală aplicată la DUT (divizor de tensiune între sursă şi DUT) poate fi măsurată.
Tensiunea variază cu impedanţa DUT şi este o funcţie de frecvenţa de măsurare. Aceleaşi principii se aplică şi pentru funcţia de monitorizare a curentului AC.

Concluzie
Ca rezultat al LSI, cerinţele pentru puţinele componente pasive rămase au crescut constant în ultimii ani: astăzi aceste componete discrete au o funcţie cheie care trebuie evaluată cu grijă. Cu noul HM 8118, este introdusă pe piaţă o punte eficientă de măsurare 200kHz cu auto-echilibrare, care va seta un nou punct de reper pentru calificarea în timpul fazei de dezvoltare sau re-calificarea componentelor pe timpul duratei de viaţă. Instrumentul este echipat standard cu o interfaţă izolată galvanic USB/RS-232, un dispozitiv de fixare de test cu 4 terminale SMD şi un cablu Kelvin cu patru fire. Prin versatilitatea, precizia şi echiparea sa, HM 8118 reprezintă noua referinţă în tehnologia de măsurare LCR, pentru un preţ mai mic de 1500 Euro.

ARC BRAŞOV reprezentant autorizat HAMEG Instruments

Ing. Gabriel Ghioca
ARC BRAŞOV SRL
Str. Grădinarilor nr. 22 Braşov-500096
gabriel.ghioca@arc.ro
Tel.: +40 (0) 268 472577
Fax: +40 (0) 268 419749
www.arc.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre