Nel lavoro quotidiano di FAE, riceviamo spesso feedback dagli utenti che, sebbene il sistema funzioni già normalmente, i risultati ottenuti durante il test dei dati quantificati della forma d'onda non sono soddisfacenti. Perché c'è una tale discrepanza? Il problema potrebbe risiedere nell'uso di metodi e attrezzature di prova!
Prima di condurre un'indagine completa per stabilire se si tratta di un problema del prodotto di sistema (con un carico di lavoro enorme, dispendioso in termini di tempo e manodopera), dobbiamo prima controllare l'ambiente, i metodi e i metodi di test per vedere se sono stati "testati correttamente" ? Come scegliere il metodo di test corretto è particolarmente importante!
Ⅰ.Come selezionare un oscilloscopio adatto in base ai suoi indicatori chiave
Essendo uno strumento di test ad alta precisione comunemente utilizzato, l'oscilloscopio può trasformare i segnali elettrici invisibili in visibili
immagini, rendendo facile per le persone studiare il processo di cambiamento di vari fenomeni elettrici. L'uso corretto di un oscilloscopio è fondamentale, poiché i tester spesso riscontrano problemi inutili a causa di impostazioni errate dei parametri che fanno sì che i "dati misurati" siano significativamente diversi dallo stato di funzionamento effettivo del sistema.
I tre indicatori chiave di un oscilloscopio sono la larghezza di banda, la frequenza di campionamento e la profondità di memorizzazione.
1. Larghezza di banda: si riferisce alla gamma di frequenza quando la risposta fa sì che l'ampiezza di uscita diminuisca al 70,7% (-3dB).
Con il continuo sviluppo della tecnologia degli interruttori di potenza e dei raddrizzatori ad alta frequenza e il continuo miglioramento della frequenza operativa dell'alimentatore, gli attuali interruttori di potenza sul mercato, come MOSFET GaN, MOSFET SiC e tubi raddrizzatori SiC Schottky, hanno un on/ tempo di spegnimento inferiore a 5 ns (con una frequenza di spegnimento superiore a 200 MHz). Nel processo di misurazione ingegneristico, per osservare segnali che cambiano rapidamente, è necessario un sistema di misurazione con una larghezza di banda sufficiente, che non è solo la larghezza di banda dell'oscilloscopio, ma anche la larghezza di banda della sonda dovrebbe essere sufficiente.
La larghezza di banda delle sonde differenziali e degli oscilloscopi comunemente utilizzati è di 100 MHz, in grado di soddisfare le esigenze dei test quotidiani.
Maggiore è la larghezza di banda, più ampia è la gamma di armoniche di ordine superiore che può essere raccolta del segnale misurato e minore è la distorsione del segnale misurato. Tuttavia, la larghezza di banda della sonda non è necessariamente migliore. Maggiore è la larghezza di banda, più frequenze vengono introdotte e più segnali di rumore entrano. Prendendo come esempio l'oscilloscopio per il test del rumore di ripple, per la misurazione è necessario abilitare il limite di larghezza di banda di 20 MHz, che limita la larghezza di banda. Allo stesso modo, quando c'è troppa interferenza di rumore nel segnale a bassa frequenza da testare, è possibile abilitare anche la limitazione della larghezza di banda su sonde differenziali (5 MHz) o oscilloscopi.
2. Frequenza di campionamento: si riferisce al numero di punti dati che possono essere raccolti al secondo. In generale, l'indicatore della frequenza di campionamento di un oscilloscopio si riferisce alla frequenza di campionamento più alta che può essere raggiunta durante il funzionamento. Profondità di memorizzazione=frequenza di campionamento × tempo di campionamento. Quando un oscilloscopio visualizza una forma d'onda sullo schermo, si riferisce al numero di
dati sulla forma d'onda. La forma d'onda visualizzata sullo schermo dell'oscilloscopio è composta da molti punti di campionamento e il numero di tutti i punti di campionamento rappresenta la profondità di memorizzazione.
Qual è l'impatto della profondità di archiviazione sulla misurazione? Aggiungiamo all'oscilloscopio un'onda quadra con una frequenza di 1 KHz e un'ampiezza di 2 V e utilizziamo un oscilloscopio con profondità di memorizzazione di 28 M per intercettare un segnale 14 S. In questo momento, la frequenza di campionamento è 2Msa/S e l'amplificazione è 2000 volte, ma è ancora un'onda quadra.
Quando si utilizza un oscilloscopio con profondità di memorizzazione di 28K per intercettare un segnale 14S, la frequenza di campionamento è 2Ksa/S e l'amplificazione è 2000 volte, la forma d'onda risultante è distorta.
Da questo esempio si può concludere che a parità di tempo di campionamento, maggiore è la frequenza di campionamento, maggiore è la profondità di memorizzazione dell'oscilloscopio e maggiori dettagli possono essere visualizzati nella forma d'onda salvata. Durante il test, assicurarsi che la frequenza di campionamento sia sufficiente per evitare la distorsione della forma d'onda causata da tempi di campionamento lunghi. La velocità di acquisizione massima di un oscilloscopio generale può raggiungere 4MSA/s in modalità rolling e anche superiore in modalità trigger.
Prendendo come esempio la forma d'onda di debugging dello stress del prodotto LMF1000-20Bxx con custodia ad alta potenza:
Durante lo sviluppo, il debug e il test dei prodotti, viene solitamente utilizzato un oscilloscopio a quattro canali con acquisizione ad alta precisione 4GSa/s, che visualizza realmente i segnali ad alta frequenza e i dati di funzionamento transitori del prodotto e può valutare in modo completo l'affidabilità del progetto attraverso dati.
Ⅱ. Precauzioni per l'uso degli oscilloscopi
1. L'oscilloscopio deve essere calibrato quando collegato a una nuova sonda passiva o a una sonda inserita o scollegata per l'uso, altrimenti i risultati del test potrebbero non essere accurati (risultati del test di ondulazione con un errore superiore a 10 mV). Durante la misurazione, il filo di terra della sonda deve essere mantenuto il più corto possibile. Le fasi di compensazione per la sonda sono le seguenti:
Collegare la sonda a un canale verticale, quindi collegare la punta della sonda al segnale di riferimento a onda quadra dell'oscilloscopio;
Osservare il segnale di riferimento dell'onda quadra e regolare la capacità di compensazione. Il metodo di regolazione può essere visto in
la figura seguente;
2. L'oscilloscopio e la sonda devono avere un'impedenza adattata. Un oscilloscopio generale è dotato di un resistore di adattamento commutabile da 1 M Ω (circuito generale) e 50 Ω (circuito ad alta velocità) all'estremità di ingresso, che è correttamente accoppiato con la sonda per ridurre l'impatto dell'effetto carico del circuito testato.
3. Quando si mette a terra il cavo di alimentazione dell'oscilloscopio, è necessario evitare di utilizzare una sonda normale per collegarsi direttamente ai prodotti alimentati dal sistema di alimentazione. Si prega di utilizzare una sonda differenziale per testare o utilizzare un trasformatore di isolamento per alimentare l'oscilloscopio, oppure utilizzare una misurazione di terra flottante (senza un cavo di alimentazione con filo di terra che collega l'oscilloscopio) per evitare interferenze di rumore del filo di terra dai dati reali (il terminale negativo dell'oscilloscopio la sonda passiva è collegata a
potenza PE dell'oscilloscopio). Per un confronto specifico, fare riferimento alla figura seguente:
4. Non utilizzare sonde passive per i test EMC, tutte le misurazioni differenziali devono essere utilizzate per evitare che i picchi PE introducano segnali di picco nell'oscilloscopio quando l'oscilloscopio è messo a terra, con conseguenti danni all'oscilloscopio o perdita di potenza dell'uscita del prodotto testato (anomalo risultati del test). La linea di alimentazione del surge tester e l'alimentazione dell'oscilloscopio devono essere collegate
o alimentazione di rete.
