En el trabajo diario de FAE, a menudo recibimos comentarios de los usuarios que, aunque el sistema ya está funcionando con normalidad, los resultados obtenidos al probar los datos de forma de onda cuantificados no son satisfactorios. ¿Por qué existe tal discrepancia? ¡El problema puede estar en el uso de métodos y equipos de prueba!
Antes de realizar una investigación exhaustiva sobre si se trata de un problema de producto del sistema (con una gran carga de trabajo, mucho tiempo y mano de obra), primero debemos verificar el entorno de prueba, los métodos y los métodos para ver si se han "probado correctamente". ? ¡Cómo elegir el método de prueba correcto es particularmente importante!
Ⅰ.Cómo seleccionar un osciloscopio adecuado en función de sus indicadores clave
Como instrumento de prueba de alta precisión de uso común, el osciloscopio puede transformar señales eléctricas invisibles en visibles.
imágenes, lo que facilita a las personas el estudio del proceso cambiante de diversos fenómenos eléctricos. El uso correcto de un osciloscopio es crucial, ya que los probadores a menudo experimentan problemas innecesarios debido a configuraciones de parámetros incorrectas que resultan en que los "datos medidos" sean significativamente diferentes del estado de funcionamiento real del sistema.
Los tres indicadores clave de un osciloscopio son el ancho de banda, la frecuencia de muestreo y la profundidad de almacenamiento.
1. Ancho de banda: se refiere al rango de frecuencia cuando la respuesta hace que la amplitud de salida disminuya al 70,7% (-3dB).
Con el desarrollo continuo de la tecnología de rectificadores e interruptores de alimentación de alta frecuencia, y la mejora continua de la frecuencia de funcionamiento de la fuente de alimentación, los interruptores de alimentación actuales en el mercado, como los MOSFET de GaN, los MOSFET de SiC y los tubos rectificadores Schottky de SiC, tienen un encendido/ tiempo de apagado inferior a 5 ns (con una frecuencia de apagado superior a 200 MHz). En el proceso de medición de ingeniería, para observar señales que cambian tan rápidamente, se necesita un sistema de medición con suficiente ancho de banda, que no es solo el ancho de banda del osciloscopio, sino que también debe ser suficiente el ancho de banda de la sonda.
El ancho de banda de las sondas diferenciales y los osciloscopios de uso común es de 100 MHz, lo que puede satisfacer las necesidades de las pruebas diarias.
Cuanto mayor sea el ancho de banda, más amplia será la gama de armónicos de orden superior de la señal medida que se pueden recopilar y menor será la distorsión de la señal medida. Sin embargo, el ancho de banda de la sonda no es necesariamente mejor. Cuanto mayor es el ancho de banda, más frecuencias se introducen y más señales de ruido entran. Tomando como ejemplo el osciloscopio de prueba de ruido de ondulación, es necesario habilitar el límite de ancho de banda de 20 MHz para la medición, lo que limita el ancho de banda. De manera similar, cuando hay demasiada interferencia de ruido en la señal de baja frecuencia que se está probando, la limitación del ancho de banda también se puede habilitar en sondas diferenciales (5MHz) u osciloscopios.
2. Tasa de muestreo: se refiere a la cantidad de puntos de datos que se pueden recopilar por segundo. En términos generales, el indicador de frecuencia de muestreo de un osciloscopio se refiere a la frecuencia de muestreo más alta que se puede alcanzar durante el funcionamiento. Profundidad de almacenamiento = tasa de muestreo × tiempo de muestreo. Cuando un osciloscopio muestra una forma de onda en la pantalla, se refiere al número de
datos de forma de onda. La forma de onda que se muestra en la pantalla del osciloscopio se compone de muchos puntos de muestreo y el número de todos los puntos de muestreo es la profundidad de almacenamiento.
¿Cuál es el impacto de la profundidad de almacenamiento en la medición? Agregamos una onda cuadrada con una frecuencia de 1 KHz y una amplitud de 2 V al osciloscopio, y utilizamos un osciloscopio de profundidad de almacenamiento de 28 M para interceptar una señal 14S. En este momento, la frecuencia de muestreo es 2 Msa/S y la amplificación es 2000 veces, pero sigue siendo una onda cuadrada.
Cuando se utiliza un osciloscopio de profundidad de almacenamiento de 28K para interceptar una señal de 14S, la frecuencia de muestreo es de 2Ksa/S y la amplificación es de 2000 veces, la forma de onda resultante se distorsiona.
De este ejemplo, se puede concluir que con el mismo tiempo de muestreo, cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, mayor será la profundidad de almacenamiento del osciloscopio y se podrán ver más detalles en la forma de onda guardada. Durante las pruebas, asegúrese de que su frecuencia de muestreo sea suficiente para evitar la distorsión de la forma de onda causada por tiempos de muestreo prolongados. La velocidad máxima de adquisición de un osciloscopio general puede alcanzar 4 MSA/s en modo rodante, e incluso mayor en modo de disparo.
Tomando como ejemplo la forma de onda de depuración de tensión del producto LMF1000-20Bxx con carcasa de alta potencia:
Al desarrollar, depurar y probar productos, generalmente se utiliza un osciloscopio de cuatro canales de adquisición de alta precisión 4GSa/s, que realmente muestra las señales de alta frecuencia y los datos de trabajo transitorios del producto, y puede evaluar de manera integral la confiabilidad del diseño a través de datos.
Ⅱ. Precauciones al utilizar osciloscopios
1. El osciloscopio debe calibrarse cuando se conecta a una nueva sonda pasiva o cuando se inserta o desenchufa una sonda para su uso; de lo contrario, los resultados de la prueba pueden no ser precisos (resultados de la prueba de ondulación con un error de más de 10 mV). Durante la medición, el cable de tierra de la sonda debe mantenerse lo más corto posible. Los pasos de compensación de la sonda son los siguientes:
Conecte la sonda a un canal vertical y luego conecte la punta de la sonda a la señal de referencia de onda cuadrada del osciloscopio;
Observe la señal de referencia de onda cuadrada y ajuste la capacitancia de compensación. El método de ajuste se puede ver en
la siguiente figura;
2. La impedancia del osciloscopio y la sonda deben coincidir. Un osciloscopio general tiene una resistencia de adaptación conmutable de 1 M Ω (circuito general) y 50 Ω (circuito de alta velocidad) en el extremo de entrada, que coincide correctamente con la sonda para reducir el impacto del efecto de carga del circuito probado.
3. Al conectar a tierra el cable de alimentación del osciloscopio, es necesario evitar el uso de una sonda normal para conectar directamente a productos alimentados por el sistema de alimentación. Utilice una sonda diferencial para realizar pruebas o utilice un transformador de aislamiento para alimentar el osciloscopio, o utilice una medición de tierra flotante (sin un cable de alimentación de tierra que conecte el osciloscopio) para evitar interferencias de ruido del cable de tierra de los datos reales (el terminal negativo del La sonda pasiva está conectada al
potencia PE del osciloscopio). Para una comparación específica, consulte la siguiente figura:
4. No utilice sondas pasivas para pruebas de EMC; todas las mediciones diferenciales deben usarse para evitar que las sobretensiones de PE introduzcan señales de sobretensión en el osciloscopio cuando el osciloscopio está conectado a tierra, lo que provocaría daños al osciloscopio o pérdida de energía en la salida del producto probado (anormal resultados de la prueba). La línea de alimentación del probador de sobretensiones y la fuente de alimentación del osciloscopio deben estar conectadas
o red eléctrica.
