5 ferramentas essenciais em uma bancada de eletrônica

Fonte de alimentação CC

Todo dispositivo eletrônico necessita de energia. As fontes de alimentação de bancada são importantes durante todo o ciclo de teste — desde a primeira ativação até a verificação final. Durante a ativação, suas proteções de tensão e corrente podem salvar uma placa de circuito impresso defeituosa. Durante a depuração, suas funcionalidades de registro de dados ou de carga eletrônica podem ajudar a resolver problemas relacionados à energia. Por último, sua interface de programação remota acelera os testes automatizados durante a verificação final, assim como no decorrer da produção.

São muitas as fontes de alimentação CC disponíveis no mercado, e todas as opções podem ser muito grandes. Felizmente, existem apenas dois tipos básicos de fontes de alimentação: linear e comutada. Esses dois tipos diferem na forma como regulam sua saída.

As fontes de alimentação lineares são as mais avançadas fontes de baixo ruído, mas sua conversão de potência é relativamente ineficiente. Elas também são um pouco pesadas. (Dica: se você pegar a fonte e a parte traseira estiver pesada, provavelmente é linear!) Por outro lado, as fontes de alimentação comutadas têm um pouco mais de ruído de ripple, mas são muito mais fáceis de movimentar em um laboratório.

Uma fonte de alimentação comutada moderna é a melhor escolha para a maioria das aplicações, já que oferece a combinação ideal de potência total de saída, peso (facilidade de movimentação dentro do laboratório) e custo. Entretanto, algumas aplicações que têm requisitos de ruídos de ripples muito sensíveis podem necessitar de uma fonte de alimentação linear.

A especificação de uma fonte de alimentação de bancada estabelece a potência máxima de saída disponível. Se a fonte tiver vários canais, esse máximo provavelmente combina múltiplos canais. Por exemplo, o R&S®NGL200 do modelo de um só canal tem uma saída máxima de 60 W, enquanto o modelo de dois canais tem uma saída máxima de 120 W, mas você deve combinar os dois canais em série ou em paralelo.

As fontes de alimentação modernas oferecem muitos recursos avançados além dos simples controles de corrente e tensão. Por exemplo, as "linhas de detecção" são linhas de alta impedância que se conectam à carga. Eles permitem que a fonte de alimentação compense as perdas ôhmicas nos cabos de alimentação. Além disso, o registro de dados permite a amostragem em uma velocidade relativamente alta da tensão e da corrente diretamente em uma unidade USB para análise. Algumas fontes podem até mesmo funcionar como uma carga eletrônica, que é perfeita para simular a carga e a descarga de uma bateria de um dispositivo de Internet das Coisas (IoT).

Multímetro digital

Um multímetro digital também é conhecido como DMM. Um nome mais antigo é volt-ohm-meter (VOM), que geralmente se refere a um medidor de tipo analógico. Como o nome «multímetro» indica, o instrumento pode medir diversas propriedades elétricas, tais como tensão CA/CC, corrente CA/CC, resistência, tensão direta de diodo e capacitância. Os resultados são geralmente apresentados como um valor instantâneo em um display numérico. Entretanto, alguns DMMs também podem fornecer informações estatísticas sobre uma série de medições. Deve-se observar que, apesar de que os DMMs sejam capazes de realizar diversas medições diferentes, eles normalmente só podem fazer um tipo de medição por vez.

As especificações do multímetro digital incluem precisão e exatidão. A precisão indica quais faixas de valores podem ser exibidas para as medições. A exatidão varia entre as funções e faixas de medição.

Algumas fontes de alimentação CC também possuem medidores de corrente e tensão muito precisos integrados, combinando as funcionalidades de uma fonte de alimentação e um multímetro digital. Por exemplo, o R&S®NGL200 é uma fonte de alimentação de dois canais com um medidor digital de 6½ dígitos de resolução para tensão, potência e corrente.

Osciloscópio e AWG

Um osciloscópio às vezes também é chamado de « scope » Ele mede a tensão no decorrer do tempo e a representa como uma forma de onda. Por padrão, os osciloscópios apenas capturam dados de tensão, porém, com as pontas de prova, eles também podem medir outras grandezas.

Os osciloscópios podem ser analógicos ou digitais, dependendo de como a forma de onda é adquirida. O primeiro mecanismo de disparo digital dos osciloscópios foi patenteado pela Rohde & Schwarz e, atualmente, quase todos os osciloscópios usam um trigger digital e um conversor digital-analógico para capturar dados de uma forma de onda.

Depois que uma forma de onda é adquirida, os osciloscópios têm uma ampla capacidade de medição e análise. Por exemplo, as medições de tensão podem incluir valores de pico-a-pico, de topo e de base, além de valor eficaz (RMS). Os osciloscópios também podem medir vários parâmetros de sinal simultaneamente.

Os osciloscópios geralmente têm pelo menos 2 - e, mais comumente, 4 - canais de entrada. Esses canais permitem que os sinais sejam adquiridos simultaneamente, como também ser visualizados de forma correlacionada no tempo (ou fase).

No decorrer do tempo, os osciloscópios desenvolveram recursos que lhes permitem substituir outros instrumentos eletrônicos de teste. Por exemplo, todos os osciloscópios da Rohde & Schwarz têm 8 ou 16 canais lógicos digitais, que muitas vezes pode substituir um analisador lógico tradicional. Alguns osciloscópios, como certos modelos do R&S®RTH1000, possuem integrados até mesmo um multímetro digital completo.

Os engenheiros geralmente usam geradores de forma de onda arbitrárias (AWG), ou geradores de funções, juntamente com os osciloscópios. Muitos osciloscópios modernos oferecem um AWG integrado que pode substituir diversos geradores de funções autônomos. Essas combinações de scope-AWG podem usar o softwares integrados para realizar medições importantes e exibir as informações em gráficos, como os gráficos de Bode!

A função da transformada rápida de Fourier (FFT) converte uma forma de onda adquirida em uma exibição de frequência. Alguns osciloscópios têm FFTs aceleradas por hardware, que funcionam de forma similar a um analisador de espectro autônomo em tempo real.

Analisador de espectro

Os analisadores de espectro medem o conteúdo da frequência de um sinal. Eles representam a magnitude no eixo x e a frequência no eixo y. Os picos identificam os componentes de frequência. Além disso, alguns analisadores de espectro oferecem uma exibição de espectrograma para ver quanto tempo um sinal ocupa em diferentes partes do espectro.

O analisador de espectro típico é um tipo de varredura que tem um receptor super-heteródino em seu núcleo. Ele varre a frequência central em uma faixa, reduzindo a frequência de pequenas porções do sinal de entrada, uma unidade de frequência por vez. As vantagens dos analisadores de espectro de varredura são as faixas de alta frequência, a alta sensibilidade e o piso de ruído extremamente baixo.

Os analisadores de espectro também são capazes de realizar medições automatizadas além das medições de conteúdo da frequência. Por exemplo, eles podem medir a potência do canal, a largura de banda ocupada, a distorção harmônica, a profundidade da modulação AM e a interceptação de terceira ordem (TOI).

Alguns instrumentos, como o R&S®FPC1500, incluem um gerador de sinais que pode emitir um sinal de onda contínua (CW) em toda a faixa de frequência do analisador. Por exemplo, o R&S®FPC pode emitir até 3 GHz. De forma alternativa, o gerador pode rastrear a frequência de varredura do analisador. Essa combinação do gerador de varredura ajuda a medir a função de transferência de um dispositivo ou, com um offset, de mixers.

Ferramentas específicas para aplicações

Por fim, talvez você queira algumas ferramentas essenciais mais específicas para suas aplicações. Por exemplo, se você precisar caracterizar componentes passivos, você pode usar um medidor LCR, às vezes chamado de «ponte LCR» ou apenas «ponte». Essas ferramentas medem a indutância, a capacitância Por exemplo, se você precisar caracterizar componentes passivos, você pode usar um medidor LCR, às vezes chamado de « ponte LCR » ou apenas « ponte »e a resistência em diferentes frequências e pontos de polarização CC.

Os analisadores de rede vetoriais (VNAs) são outras ferramentas de caracterização que podem fornecer os parâmetros S de componentes como cabos, traços de placas de circuito impresso (PCB) e amplificadores. Relacionados aos VNAs estão os sensores de potência, que medem o nível de potência de um sinal de radiofrequência (RF) e fornecem uma saída numérica.

Uma rede de estabilização de impedância de linha (LISN) conecta o dispositivo em teste (DUT) a uma fonte de corrente alternada para testes de EMC. A LISN tem uma porta de saída que permite que um receiver de EMC meça as emissões conduzidas do dispositivo.

Os analisadores de potência medem o consumo de energia de cargas CA/CC. Analisadores como o R&S®HMC8015 são ferramentas all-in-one que simplificam a caracterização de diferentes estados de energia, análise de harmônicos e outros comportamentos de ativação.

Fator de forma e categoria

Todos os instrumentos listados aqui são fornecidos em diversos designs e estão disponíveis em diferentes categorias. Os designs oferecidos são: de bancada, portátil ou montado em rack. (No geral, a maioria dos instrumentos de bancada tem kits de montagem em rack disponíveis)

Os instrumentos tendem a ser classificados em diferentes categorias de acordo com as especificações de desempenho ou conjunto de recursos. Embora todas as ferramentas de uma categoria realizem a mesma medição em sua essência, as capacidades necessárias podem variar de acordo com a aplicação. Por exemplo, os osciloscópios tendem a ser classificados de acordo as suas faixas de largura de banda, e você pode precisar de uma largura de banda específica para sua aplicação.