Современные сложные устройства содержат компоненты, работающие с различными уровнями мощности. Для обеспечения функциональной совместимости этих компонентов требуется тщательное проектирование надежной схемы, а для синхронизации мощности необходимы помехоустойчивые сети распределения питания. На низких уровнях напряжения допуск определяется в процентах, что усложняет проведение точных измерений.
Измерительная задача
Нарастание и снижение мощности в схеме является необходимым условием для правильной работы устройства и помогает гарантировать надлежащую работу компонентов при ожидаемом напряжении. Осциллограф идеально подходит для исследования последовательностей включения и выключения шин питания по оси времени. Однако стандартный 4-канальный осциллограф дает лишь ограниченные возможности анализа сложных схем. Низкие напряжения шин и жесткие допуски 1–2 % зачастую препятствуют получению точных результатов измерений по причине шума в приборе и пробнике. Быстрые переключения нагрузки и высокочастотные переходные шумы могут вызывать проблемы, в частности электромагнитные помехи.
Решение компании Rohde & Schwarz
Осциллограф серии MXO 5 упрощает анализ последовательности включения питания благодаря удобному измерению нескольких шин питания. Благодаря наличию 8 аналоговых каналов и 16 логических каналов осциллограф обеспечивает сбор разнообразных данных, которые требуются для подробного анализа нескольких шин питания. Осциллограф имеет наибольшую в данном классе стандартную глубину памяти 500 млн отсчетов на канал, что позволяет регистрировать последовательности нарастания или снижения мощности в миллисекундном диапазоне и поддерживать высокое разрешение дискретизации для отображения подробностей сигналов.
Путем уменьшения полосы пропускания при анализе шума пульсаций можно улучшить выборки 12-разрядного АЦП до 18-разрядного высокого разрешения (режим HD) и таким образом повысить точность измерений. Высокая чувствительность по входу 500 мкВ/дел и широкий диапазон компенсации смещения ±5 В на приборе позволяют исследовать шины питания 50 В постоянного тока (пробник 10:1) с максимальными настройками вертикальной чувствительности. Благодаря применению улучшенного входного каскада в архитектуре MXO используется запуск на основе выборки с превосходной чувствительностью менее 0,0001 деления по вертикали.
Входной каскад MXO с высокой чувствительностью и увеличенным смещением
Преимущества осциллографов MXO
Временная задержка между шинами питания необходима для обеспечения стабильного питания до активации различных компонентов схемы.
Аспекты измерений последовательности включения питания
Точные уровни напряжения с синхронизацией играют решающую роль в правильной работе схемы. Измерение последовательности включения питания как одно из фундаментальных испытаний электрических схем может быть сложной процедурой, если проводится измерение и сравнение нескольких шин питания. Для этого можно использовать логические каналы, однако их возможности ограничены, т. к. они отображают только значения «1» и «0» относительно порогового значения. Для подробной регистрации переходных процессов требуется большее число аналоговых каналов.
При этом важна достаточная длина записи данных, особенно при наблюдении в течение нескольких сотен миллисекунд или даже нескольких секунд (в схемах высокой мощности). Увеличенная длина записи данных необходима для выжидания достаточного времени разряда и тщательного анализа динамики последовательности включения питания. В сетях распределения питания шины постоянного тока с низкой мощностью работают от источников более высокой мощности, поэтому до переключения на шины низкой мощности необходимо выжидать время установления.
Анализ спектра шума пульсаций показывает частотные составляющие шума
Аспекты измерений шума пульсаций
При анализе целостности питания важное значение имеет полоса пропускания. Измерительные системы с увеличенной полосой пропускания всегда захватывают более высокие уровни шумов. Для регистрации важных частотных составляющих и фильтрации нежелательных шумов и гармоник необходимо правильно определить требуемый диапазон частот, выбрать соответствующие полосы измерения и задать настройки фильтров на измерительном приборе. В схемах с преобразованием мощности, как правило, используется частота переключения 1 МГц. Здесь для анализа устойчивости контура управления с обратной связью достаточно задать полосу пропускания 20 МГц. Кроме того, растет необходимость в измерении шумов от пульсации питания с более широкими полосами пропускания в гигагерцовом диапазоне. Это подчеркивает важную роль анализа высокочастотных изменений нагрузки. Пробники шин питания R&S®RT-ZPR поддерживают полосу анализа до 4 ГГц.
При измерении шума пульсаций необходимо не допустить проникновения дополнительного шума в измерительную установку. Короткие и прямые соединения помогают свести к минимуму помехи. Коаксиальные кабели обеспечивают низкую индуктивность для проведения любых измерений.
Анализ спектра помогает получать дополнительные данные и определять частотные составляющие пульсаций питания, чтобы выявлять и эффективно устранять конкретные источники шума. Осциллографы MXO оснащены мощными функциями анализа спектра со скоростью 45 000 БПФ/с. Благодаря высокой скорости сбора данных на дисплее отображается динамичная картина спектрального шума в целях анализа ЭМП в виде слабых и паразитных событий спектра. В сочетании с пробниками ближнего поля можно выявлять источники излучений и применять необходимые фильтры, чтобы устранять шумы в питании.
Заключение
Анализ последовательности включения питания и шин питания входит в число фундаментальных измерений, которые помогают гарантировать правильную работу схемы. 8-канальный осциллограф серии MXO 5 идеально подходит для анализа нескольких шин питания. Стандартная память глубиной в 500 млн отсчетов на канал обеспечивает высокое разрешение дискретизации, а 12-разрядный АЦП обуславливает высокую точность измерений. С помощью фильтрации и ступенчатого усреднения можно использовать 18-разрядный режим высокой четкости (HD). Кроме того, осциллограф серии MXO 5 имеет высокую чувствительность по входу 500 мкВ/дел с диапазоном компенсации смещения ±5 В, что позволяет удобно работать с пассивными пробниками для измерений шин питания. На входе каналов также можно применять избирательные фильтры или использовать фильтрацию в режиме HD, чтобы генерировать требуемую полосу измерения. Функции анализа спектра и частотных характеристик помогают определять характеристики пульсаций питания.
Сопутствующие товары
