Johdanto: Tarkka signaalitason valvonnan kriittinen rooli

Nykyaikainen signaaligeneraattorit toimivat korvaamattomana työkaluna elektroniikan testauksessa, tutkimuslaboratorioissa ja tuotantoympäristöissä. Kyky asettaa ja ylläpitää tarkkaa jännitettä tai tehotasoa.Tähän laajennettuun opas kattaa periaatteet, laitteiston ominaisuudet, kehittyneet tekniikat ja operatiiviset parhaat käytännöt, jotka mahdollistavat tarkan signaalitason hallinnan nykyaikaisilla laitteilla.

Signaalitason valvonnan perusteet

Avainparametrien määrittely

Signaalitason säätö käsittää jännitteenä (Vp-p , VRMS ), tehon (dBm, dBV) tai kenttävoimakkuuden määrityksen. Tarkkuus tarkoittaa, että todellinen lähtö pysyy ohjelmoidun arvon tietyn toleranssin rajoissa, myös taajuuden, lämpötilan ja kuormituksen impedanssin muutoksena. Nykyaikaiset generaattorit määrittelevät tavallisesti tason tarkkuuden ±0,2 dB:ksi ±1 dB:ksi, kun korkeamman päätetason mittarit saavuttavat alle ± 0,05 dB:n rajatuilla taajuusalueilla.

Miksi tarkkuusasiat

ADC-karakterisointissa riittämätön tasonsäätö johtaa vääriin signaali-ääni- ja vääristymä-tuloksiin. EMC-vaatimustenmukaisuustestit vaativat tarkkoja kenttävahvuuksia välttääkseen yli- tai alitestausta. Jopa hyvänlaatuisissa penkkikokeissa huonotasoinen kontrolli aiheuttaa virheitä ja heikentää tietojen luotettavuutta.

Tärkeimmät ominaisuudet mahdollistaa tarkkuus modernissa generaattorissa

Digitaaliset vaimentimet

Digitaaliset askelvaimentimet korvaavat vanhemmat mekaaniset potentiometrit solid-state- tai PIN-diodikytkimillä, jotka tarjoavat kiinteitä vaimennuksen askelmia, tyypillisesti 0,1 dB, 0,5 dB tai 1 dB. Yhdistettynä karkeaan mekaaniseen vaimennukseen hieno digitaalinen vaimennin tarjoaa korkean erottelukyvyn laajalla dynaamisella alueella (esim. . . . .1440 dBm - +20 dBm). Digitaalisten vaimentimien toistettavuus poistaa analogisten vastalaitteiden hysterian ja kulumisen. Moderneissa laitteissa yhdistyvät useita kompensoivia vaimennuslaitteita ja käytetään kalibrointitietoja taajuusriippuvaisen vaimennuksen kompensoimiseksi, mikä varmistaa tasaustason käyttökaistalla.

Automaattinen kalibrointi ja itsetestaus

Autokalibrointi rutiinit, suoritetaan instrumentin teholla tai pyynnöstä, mittaa sisäiset referenssit (esim. tarkkuustehon viitediodi tai termopari) ja soveltaa korjauskertoimia lähtöpiiri. Tämä prosessi kompensoi komponentin liukumista iän, lämpötilan ja kosteuden vuoksi. Jotkut generaattorit suorittavat jatkuvaa taustakalibrointia, päivityksiä ja offsetkertoimia muutaman sekunnin välein keskeyttämättä käyttäjän signaalia. Itsetesti rutiinit myös validoivat vaimentimen eheyden ja havaitsevat viat ennen kuin ne vaikuttavat mittauksiin.

Reaaliaikainen virranseuranta ja tasaus

Sisäänrakennettu tehomittaristo .Tätä on tärkeää käyttää usein diodin ilmaisimia tai termistorit. Näytä todellinen lähtö instrumentin lähtöportti. Suljettu tasauspiiri vertaa mitattua tehoa asetettuun kohtaan ja säätää vaimennusta tai hyötyä reaaliajassa. Tämä on erityisen tärkeää korkeilla taajuuksilla, joissa kaapelin hävikit ja liitinmuutokset tulevat merkittäviksi. Edistyneet generaattorit tarjoavat käyttäjän valittavissa olevia tasaustiloja: avoimen kierron nopealle kytkimelle, korkeimman tarkkuuden suljetun kierron ja .

Kauko-ohjaus- ja automaatioliitännät

Tarkka tason ohjaus suoritetaan usein automaattisissa testijärjestelmissä. Standard rajapinnat.USB, Ethernet, GPIB (IEEE-488) ja LXI.All ohjelmisto asettaa amplitudit täydellä tarkkuudella käyttäen SCPI komentoja. Vektorisignaaligeneraattorit ja mielivaltaiset aaltomuotogeneraattorit (AWG) hyväksyvät tason komentoja jopa 0,001 dB resoluutio bussin. Automaatio mahdollistaa myös lakaisutoiminnot, jotka askel askel askel askelia kalibroituina askelina, kriittinen puristustestejä ja vahvistin lineaarisuuspiirroksia.

Tasonvalvonnan kehittyneet tekniikat

Sisäänrakennetun tasaussilmukan käyttö

Käyttäessään ulkoisia vahvistimia tai vaimentimia generaattorin sisäistä tasaussilmukkaa voidaan laajentaa määrittelemällä ulkoinen polku ja tallentamalla korjaustiedot. Useimmat modernit generaattorit antavat käyttäjille mahdollisuuden määritellä ...käyttäjän tasaisuustaulukot, jotka säätävät sisäistä asetuspistettä taajuuden perusteella tavoitetason saavuttamiseksi määritetyllä tasolla. Tämä tekniikka korjaa kaapelin hävikin, liittimen epäsuhdan ja komponentin vasteen ilman ulkoisen mittauslaitteiston lisäämistä. Operaattoreiden olisi säännöllisesti päivitettävä nämä korjaukset, kun testiasetukset muuttuvat.

Luodaan omia kalibrointitaulukoita

Kriittisissä sovelluksissa, joissa jopa paras tehdaskalibrointi ei riitä, käyttäjät voivat suorittaa koko testipolun jäljitettävissä olevan kalibroinnin. Tähän lähestymistapaan kuuluvat kaapelit, adapterit ja ulkoiset vaimentimet. Tuloksena olevat offset-tiedot (amplitude vs. frekvenssi) voidaan ladata moniin signaaligeneraattoreihin käyttäjän kalibrointitaulukossa. Tämä lähestymistapa saavuttaa end-to-end-tason tarkkuuden 0,1 dB:n tarkkuudella tai paremmin, kunhan itse vertailumittari kalibroidaan. [Keysight...

Impedancen virhe ja epävarmuus

Jos generaattorin ulostulon (tyypillisesti 50 Ω) ja testattavan laitteen (DUT) syötteen impedanssin välinen epäsuhta aiheuttaa heijastuksen, joka muuttaa toimitettua tehoa. Tuloksena oleva epävarmuus on usein suurin tekijä RF-järjestelmien kokonaistason epävarmuudelle. Tämän lieventämiseksi insinöörit voivat käyttää seuraavia menetelmiä:

  • Erilaiset vaimentimet (3 dB, 6 dB tai 10 dB) sijoitettu generaattorin ulostuloon todellisen palautushäviön parantamiseksi.
  • Korkeuskorjaukset[, jotka on johdettu koko signaaliketjun (VNA) mittauksista vektoriverkon analysaattorista.
  • Aktiiviset tasauslenkit[, jotka aistivat DUT-tulotasolla toimitetun tehon kauko-ohjausta käyttäen.

tekninen artikkeli mikroaaltolehdestä selittää, miten voidaan laskea ja minimoida epäsuhtainen epävarmuus käytännössä.

Melua ja vääristymää koskevat näkökohdat

Tarkka tason hallinta tulee merkityksettömäksi, jos signaalin laatu heikkenee melulattialla, harmoninen vääristymä tai vääränlainen sisältö. Hyvin alhaisilla lähtötasoilla (esim. . ... .100 dBm) instrumentti . Oma vaihe melu ja laajakaistamelu voivat hallita. Edistyneet generaattorit käyttävät matalan melun kertoimia, puhdasta tehoa, ja kapeakaistasuodatus säilyttää signaalin puhtauden. Korkean tason ulostuloissa on hallittava toinen ja kolmas harmoninen taso, jotta vältetään tyydyttäminen DUT tai ottamalla käyttöön intermodition tuotteita. . Korkean puhtauden ... .. . generaattori vähentää lähtötehoa hieman mutta parantaa merkittävästi promootiokyky.

Parhaat käytänteet johdonmukaisten tulosten saavuttamiseksi

Kalibrointiaikataulut ja -standardit

Noudata valmistajan suosittelemaa kalibrointiväliä, tyypillisesti yhden vuoden, mutta harkitse useammin kalibrointia kriittisiin sovelluksiin. Käytä akkreditoituja kalibrointilaboratorioita, jotka tarjoavat jäljitettävyyden kansallisiin standardeihin (NIST, PTB jne.). Pidä kalibrointi kirjaa ja huomioi mahdolliset poikkeamat ajan mittaan. Jotkut generaattorit tarjoavat käyttäjän asettaman . Kalibrointijärjestelmän, joka voidaan asettaa. Omien tarkastusten yhteydessä harkitse kannettavan tehomittarin ja viitelähteen ostamista, jotta voidaan tehdä luottamustarkistukset täyden kalibroinnin välillä.

Kaapelin ja liittimen valinta

Jokainen kaapeli ja liitin lisää häviötä, ja hävikki vaihtelee taajuuden, lämpötilan ja kaapelin taivutussäteen mukaan. Käytä vaihevakavia, matalahäviöisiä kaapeleita RF-sovelluksiin. Vältä adapterien käyttöä, ellei se ole ehdottoman välttämätöntä; jokainen adapteri lisää epäsuhtaisuutta. Tarkkaa tasonhallintaa varten määrittele testiporttitaso ja käytä testauksessa häiriötöntä jäykkää testikaapelia. [Tektronix antaa ohjeita signaaligeneraattorin tarkkuuden kaapelivalinnan suhteen sovelluslaskussa.

Ympäristöolosuhteet

Lämpötilan muutokset vaikuttavat sisäisiin nousuvaiheisiin ja ilmaisintarkkuuteen. Anna signaaligeneraattorin lämmetä käsikirjassa .10-30 minuuttia tai kunnes sisäinen lämpötila vakiintuu. Suorita kriittiset mittaukset valvotussa laboratorioympäristössä minimaalisilla vedoksilla tai lämmönlähteillä. Kosteus vaikuttaa myös resistentteihin komponentteihin ja liitinliitoksiin; pidä laboratorio instrumentin nimellisalueella (tyypillisesti 20%-80% ei-condensing).

Dokumentointi ja toistettavuus

Automatisoitujen testien osalta tallenna koko laiteasetus. Mukaan lukien tasokalibrointitaulukot, vaimentaja-asetukset ja tasoitetut-tila-asetukset. Käytä yhdenmukaisia nimeämiskäytäntöjä ja versionhallintaa. Virheidenhaussa kyky palauttaa tunnettu hyvä asennus poistaa muuttuvan metsästyksen. Myös dokumentoi kaikki ulkoiset kaapelit, adapterit ja niiden ominaisuudet, jotta muut insinöörit voivat toistaa testikuukaudet tai -vuodet myöhemmin.

Päätelmät

Nykyaikainen signaaligeneraattorit sekoittavat digitaaliset vaimentimet, automatisoidun kalibroinnin, reaaliaikaisen palautteen ja joustavat etäliitokset tarjoamaan tasonhallintaa, joka oli kerran omistettu metrologialaitteiden ala. Ymmärtämällä taustalla olevat periaatteet. Impedanssin yhteensovittaminen, kalibrointi jäljitettävyys ja valvontasilmukoiden rooli.Testaajat voivat hyödyntää näitä ominaisuuksia saavuttaakseen alle 0,1 dB:n tarkkuuden tuotannossa ja laboratorioympäristössä. Parhaiden käytäntöjen, kuten asianmukaisen lämmittelyn, kaapelin karakterisointi ja säännöllinen kalibrointi takaavat, että laitekapasiteetti muuttuu luotettavaksi mittaukseksi. Kun testivaatimukset jatkavat tarkkuuden rajojen työntämistä, nykyisten signaaligeneraattorien tasosäätöominaisuuksien hallinta on edelleen perustaitoa jokaiselle RF- ja elektroniikkatestiammattilaiselle.