W codziennej pracy FAE często otrzymujemy informację zwrotną od użytkowników, że choć system działa już normalnie, to wyniki uzyskane podczas testowania danych ilościowych w postaci przebiegów nie są zadowalające. Dlaczego istnieje taka rozbieżność? Problem może leżeć w zastosowaniu metod i sprzętu badawczego!
Przed przeprowadzeniem kompleksowego badania, czy jest to problem z produktem systemowym (z ogromnym nakładem pracy, czasochłonnym i pracochłonnym), musimy najpierw sprawdzić środowisko testowe, metody i metody, aby sprawdzić, czy zostały „poprawnie przetestowane” ? Szczególnie ważny jest wybór właściwej metody badania!
Ⅰ.Jak wybrać odpowiedni oscyloskop na podstawie jego kluczowych wskaźników
Jako powszechnie używany, precyzyjny przyrząd testujący, oscyloskop może przekształcać niewidzialne sygnały elektryczne w widzialne
obrazy, ułatwiając ludziom badanie procesu zmian różnych zjawisk elektrycznych. Prawidłowe użycie oscyloskopu jest niezwykle istotne, ponieważ testerzy często narażają się na niepotrzebne kłopoty z powodu nieprawidłowego ustawienia parametrów, w wyniku czego „dane pomiarowe” znacząco różnią się od rzeczywistego stanu pracy systemu.
Trzy kluczowe wskaźniki oscyloskopu to szerokość pasma, częstotliwość próbkowania i głębokość przechowywania.
1. Szerokość pasma: odnosi się do zakresu częstotliwości, w którym odpowiedź powoduje spadek amplitudy wyjściowej do 70,7% (-3dB).
Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii wyłączników mocy i prostowników wysokiej częstotliwości oraz ciągłemu ulepszaniu częstotliwości roboczej zasilaczy, obecne na rynku przełączniki mocy, takie jak tranzystory MOSFET GaN, MOSFET SiC i lampy prostownicze SiC Schottky’ego, mają funkcję włączania/wyłączania czas wyłączenia krótszy niż 5 ns (przy częstotliwości wyłączenia przekraczającej 200 MHz). W inżynierskim procesie pomiarowym, aby obserwować tak szybko zmieniające się sygnały, potrzebny jest układ pomiarowy o wystarczającej szerokości pasma, która nie jest tylko szerokością pasma oscyloskopu, ale szerokość pasma sondy również powinna być wystarczająca.
Szerokość pasma powszechnie używanych sond różnicowych i oscyloskopów wynosi 100 MHz, co może zaspokoić potrzeby codziennych testów.
Im większa szerokość pasma, tym szerszy zakres harmonicznych wyższego rzędu mierzonego sygnału, który można zebrać, i mniejsze zniekształcenie mierzonego sygnału. Jednak szerokość pasma sondy niekoniecznie jest lepsza. Im większa szerokość pasma, tym więcej wprowadzanych częstotliwości i tym więcej sygnałów szumu. Biorąc za przykład oscyloskop do testowania szumu tętniącego, do pomiaru należy włączyć ograniczenie szerokości pasma 20 MHz, co ogranicza szerokość pasma. Podobnie, gdy w testowanym sygnale o niskiej częstotliwości występuje zbyt dużo zakłóceń, ograniczenie szerokości pasma można również włączyć w przypadku sond różnicowych (5 MHz) lub oscyloskopów.
2. Częstotliwość próbkowania: odnosi się do liczby punktów danych, które można zebrać w ciągu sekundy. Ogólnie rzecz biorąc, wskaźnik częstotliwości próbkowania oscyloskopu odnosi się do najwyższej częstotliwości próbkowania, jaką można osiągnąć podczas pracy. Głębokość przechowywania = częstotliwość próbkowania × czas próbkowania. Kiedy oscyloskop wyświetla przebieg na ekranie, odnosi się to do liczby
dane kształtu fali. Przebieg wyświetlany na ekranie oscyloskopu składa się z wielu punktów próbkowania, a liczba wszystkich punktów próbkowania to głębokość przechowywania.
Jaki wpływ ma głębokość przechowywania na pomiar? Do oscyloskopu dodajemy falę prostokątną o częstotliwości 1 kHz i amplitudzie 2 V i używamy oscyloskopu o głębokości przechowywania 28M, aby przechwycić sygnał 14S. W tym momencie częstotliwość próbkowania wynosi 2Msa/S, a wzmocnienie wynosi 2000 razy, ale nadal jest to fala prostokątna.
W przypadku korzystania z oscyloskopu o głębokości przechowywania 28 K do przechwytywania sygnału 14 S, częstotliwość próbkowania wynosi 2 Ksa/S, a wzmocnienie jest 2000-krotne, powstały przebieg jest zniekształcony.
Z tego przykładu można wywnioskować, że przy tym samym czasie próbkowania, im większa częstotliwość próbkowania, tym głębsza pamięć oscyloskopu i więcej szczegółów można zobaczyć w zapisanym przebiegu. Podczas testowania upewnij się, że częstotliwość próbkowania jest wystarczająca, aby uniknąć zniekształceń kształtu fali spowodowanych długim czasem próbkowania. Maksymalna szybkość akwizycji ogólnego oscyloskopu może osiągnąć 4MSA/s w trybie przewijania, a nawet więcej w trybie wyzwalania.
Biorąc za przykład przebieg debugowania naprężeń produktu LMF1000-20Bxx w obudowie dużej mocy:
Podczas opracowywania, debugowania i testowania produktów zwykle używany jest czterokanałowy oscyloskop o wysokiej precyzji akwizycji 4GSa/s, który naprawdę wyświetla sygnały o wysokiej częstotliwości i przejściowe dane robocze produktu oraz może kompleksowo ocenić niezawodność projektu poprzez dane.
Ⅱ. Środki ostrożności podczas korzystania z oscyloskopów
1. Oscyloskop należy skalibrować po podłączeniu do nowej sondy pasywnej lub włożonej lub odłączonej sondy przed użyciem, w przeciwnym razie wyniki testu mogą nie być dokładne (wyniki testu tętnienia z błędem większym niż 10 mV). Podczas pomiaru przewód uziemiający sondy powinien być jak najkrótszy. Kroki kompensacji dla sondy są następujące:
Podłącz sondę do kanału pionowego, a następnie podłącz końcówkę sondy do sygnału referencyjnego fali prostokątnej oscyloskopu;
Obserwuj sygnał odniesienia fali prostokątnej i dostosuj pojemność kompensacyjną. Metodę regulacji można zobaczyć w
poniższy rysunek;
2. Oscyloskop i sonda muszą być dopasowane pod względem impedancji. Oscyloskop ogólny ma na końcu wejściowym przełączalny rezystor dopasowujący o wartości 1 M Ω (obwód ogólny) i 50 Ω (obwód szybki), który jest prawidłowo dopasowany do sondy, aby zmniejszyć wpływ efektu obciążenia na testowany obwód.
3. Podczas uziemiania przewodu zasilającego oscyloskopu należy unikać stosowania zwykłej sondy do bezpośredniego podłączenia do produktów zasilanych z sieci energetycznej. Do testowania użyj sondy różnicowej lub użyj transformatora izolującego do zasilania oscyloskopu lub użyj pomiaru uziemienia bez uziemienia (bez przewodu zasilającego z przewodem uziemiającym łączącym oscyloskop), aby uniknąć zakłóceń przewodu uziemiającego z rzeczywistych danych (zacisk ujemny Sonda pasywna jest podłączona do
moc PE oscyloskopu). Konkretne porównanie można znaleźć na poniższym rysunku:
4. Do testów EMC nie należy używać sond pasywnych, należy stosować wszelkie pomiary różnicowe, aby zapobiec wprowadzaniu przez przepięcia PE sygnałów udarowych do oscyloskopu, gdy oscyloskop jest uziemiony, co mogłoby spowodować uszkodzenie oscyloskopu lub utratę mocy wyjściowej badanego produktu (nieprawidłowe Wyniki testu). Należy podłączyć linię zasilającą testera przepięć i zasilanie oscyloskopu
o zasilanie sieciowe.
