Semplificare il test della sequenza di alimentazione e l'analisi del rumore di ondulazione con gli oscilloscopi MXO

Attività da eseguire

Le fasi di accensione e spegnimento in circuito sono fondamentali per il corretto comportamento del dispositivo e contribuiscono ad assicurare che le parti e i componenti funzionino correttamente nelle condizioni di tensione previste. Un oscilloscopio è ideale per studiare il comportamento della temporizzazione nelle sequenze di avvio dell'alimentazione. Tuttavia, un tipico oscilloscopio a 4 canali può fornire solo un'analisi limitata di circuiti complessi. Le tensioni di alimentazione più basse e le tolleranze più ristrette, dall'1 al 2%, rendono spesso difficile per gli strumenti fornire misure accurate a causa del rumore dello strumento e delle sonde. I carichi che commutano velocemente e l'accoppiamento di disturbi ad alta frequenza possono causare problemi, soprattutto per quanto riguarda le EMI.

Soluzione Rohde & Schwarz

L'oscilloscopio della serie MXO 5 semplifica l'analisi della sequenza di alimentazione grazie alla facilità di catturare i segnali di diverse linee di alimentazione. Grazie agli otto canali analogici e ai 16 canali logici, l'oscilloscopio è in grado di soddisfare diverse esigenze di acquisizione per ottenere una visione completa di più linee di alimentazione. Con la memoria standard più profonda del settore, pari a 500 punti per canale, l'oscilloscopio è in grado di catturare sequenze di accensione/spegnimento dell'ordine dei millisecondi, mantenendo la risoluzione di campionamento adeguata per osservare i dettagli del segnale.

Riducendo la larghezza di banda nell'analisi del rumore di ondulazione, i campioni dei convertitori A/D a 12 bit possono essere migliorati fino alla risoluzione ad alta definizione (HD) da 18 bit per effettuare misure molto accurate. L'elevata sensibilità di ingresso dello strumento, pari a 500 μV/div, e l'ampio intervallo di offset di ±5 V consentono di esaminare una linea DC di 50 V (sonda 10:1) con le impostazioni di sensibilità verticale più elevate. Sfruttando le migliori prestazioni dello stadio d'ingresso, l'architettura MXO utilizza un trigger basato su campioni con una sensibilità ragguardevole di < 0,0001 divisioni verticali.

Vantaggi degli oscilloscopi MXO

• Otto canali analogici e 16 canali logici digitali
• 500 Mpoints di memoria standard per canale
• Convertitore A/D a 12 bit con modalità HD a 18 bit
• 500 μV/div sensibilità con intervallo di offset di ±5 V
• Trigger digitale

Considerazioni sulla misura della sequenza di alimentazione

Livelli di tensione precisi con tempistiche specifiche sono fondamentali per la funzionalità del circuito. La sequenza di attivazione come test fondamentale per i circuiti può essere un processo noioso quando si devono esaminare e confrontare più linee di alimentazione. In questo caso è possibile utilizzare i canali logici, ma il loro dettaglio è limitato: indicano solo 1 o 0 rispetto a una soglia. Per catturare i dettagli di transizione è meglio aumentare il numero di canali analogici.

Le lunghezze di registrazione sono importanti, soprattutto quando si osservano diverse centinaia di millisecondi o addirittura diversi secondi (per i circuiti ad alta potenza). La maggiore lunghezza della registrazione è essenziale per garantire tempi di scarica sufficienti e una valutazione approfondita delle dinamiche della sequenza di attivazione. Nelle reti di distribuzione di energia, le linee in corrente continua a tensione più basse derivano da alimentazioni a tensioni più elevate e hanno bisogno di tempo per stabilizzarsi prima di essere regolate su linee a tensioni inferiori.

Considerazioni sulla misura del rumore di ondulazione

Per la determinazione dell'integrità della potenza è importante l'ampiezza di banda. I sistemi di misura con larghezze di banda maggiori catturano sempre livelli di rumore più elevati. L'identificazione della gamma di frequenze di interesse e la selezione delle larghezze di banda e dei filtri appropriati sulle apparecchiature di misura sono fondamentali per catturare le componenti di frequenza rilevanti filtrando, al contempo, il rumore e le armoniche indesiderate. I circuiti di conversione di potenza hanno solitamente una frequenza di commutazione di 1 MHz. Quindi, 20 MHz di larghezza di banda sono sufficienti per l'analisi di stabilità dell'anello di controllo retroazionato. Cresce anche la tendenza a caratterizzare il rumore di ondulazione delle linee di alimentazione con una larghezza di banda ancora maggiore, nell'ordine dei gigahertz. La tendenza enfatizza l'analisi delle variazioni di carico ad alta frequenza. Le sonde per linee di alimentazione R&S®RT-ZPR offrono una larghezza di banda di analisi fino a 4 GHz.

Quando si misura il rumore di ondulazione, fare attenzione a non immettere ulteriore rumore nella configurazione. Collegamenti brevi e diretti aiutano a ridurre al minimo le interferenze. I cavi coassiali possono fornire una configurazione a bassa induttanza per qualsiasi misura.

L'analisi spettrale può fornire ulteriori informazioni e aiutare a identificare le componenti di frequenza delle ondulazioni di potenza, a individuare le fonti di rumore specifiche e a risolverle efficacemente. Gli oscilloscopi MXO sono dotati di una potente analisi spettrale che si aggiorna alla velocità di 45.000 FFT/s. La velocità di aggiornamento crea una visione reattiva del rumore spettrale per l'analisi EMI di eventi sfuggenti e sporadici. Con l'ausilio di sonde di campo vicino, è possibile localizzare le sorgenti di emissione e applicare i filtri necessari per attenuare i problemi di rumore che condizionano la potenza.

Riassunto

L'analisi della sequenza di alimentazione e delle linee di alimentazione sono misure fondamentali per garantire il corretto comportamento del circuito. Con otto canali, gli oscilloscopi serie MXO 5 sono strumenti ideali per l'analisi di più linee. I 500 Mpoint standard per canale mantengono un'elevata risoluzione di campionamento, mentre il convertitore A/D a 12 bit offre la massima precisione disponibile per effettuare misure accurate. Il filtraggio e la funzione media box car consentono alla modalità HD di garantire una precisione fino a 18 bit. La serie di oscilloscopi MXO 5 ha anche un'elevata sensibilità d'ingresso di 500 μV/div con un intervallo di offset di ±5 V, che semplifica l'utilizzo di una sonda passiva nelle misure della linea di alimentazione. L'ingresso del canale può anche applicare filtri selettivi o utilizzare il filtraggio in modalità HD per ottenere la larghezza di banda di misura richiesta. Funzioni come l'analisi dello spettro e l'analisi della risposta in frequenza possono essere utili per caratterizzare il comportamento dell'ondulazione della tensione di alimentazione.