CC BY
39Измеритель
RLC WayneKerr 4270
Алексей ПИВАК, к.т.н.
pivak@prist.ru
Английская компания WayneKerr является одним из ведущих производителей измерителей иммитанса и изготавливает приборы с частотами тестовых сигналов до 120 МГц. В данной статье кратко рассмотрены характеристики прибора WayneKerr 4270.
При разработке, отладке, изготовлении различной электронной аппаратуры необходимо измерять параметры радиодеталей и компонентов схемы. В состав любого аналогового или цифрового электронного устройства обычно входит множество пассивных элементов: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. При достаточно простом принципе действия измерителей RLC, основанном на определении комплексного сопротивления элемента, их схемотехника очень сложна. Это связано с тем, что из-за наличия зависимости модуля комплексного сопротивления от частоты существует необходимость определения параметров элементов на различных частотах. Диапазон необходимых частот варьируется от десятков килогерц для массовых элементов до десятков гигагерц при определении электрических параметров материалов в диапазоне СВЧ. Однако с увеличением частоты сложность измерения возрастает. Это обусловлено тем, что на высоких частотах измерения проводятся в стандартизованных экранированных трактах, а не на точечных выводах элементов. Кроме того, напряжения и токи, необходимые для определения комплексных сопротивлений, на СВЧ теряют свою однозначность, и приходится переходить к методам измерения мощности. Поэтому наличие в измерителях RLC тестовых частот в диапазоне до 1 МГц уже переводит их на другой уровень сложности, а измерения на частотах 100 МГц и выше сегодня реализуются только в рабочих эталонах.
Компания WayneKerr (Великобритания) является одним из ведущих производителей измерителей иммитанса и изготавливает приборы с частотами тестовых сигналов до 120 МГц. Модель 4270 — представитель широкого модельного ряда прецизионных измерителей и анализаторов компании (см. рисунок).
Этот прибор может формировать тестовые сигналы с частотой до 1 МГц. В основу работы прибора положены технологии прямого цифрового синтеза DDS и цифровой обработки DSP. Это коренным образом отличает его от измерителей с мостовой схемой, в ко-
торых производится сравнение неизвестного комплексного сопротивления с образцовой мерой.
Основные технические характеристики прибора приведены в таблице.
Источником тест-сигналов является генератор DDS с внутренним сопротивлением 50 Ом, что дает возможность получить ква-зинепрерывный набор частот. При подключении к выходам генератора измеряемого комплексного сопротивления через образованную цепь начинает протекать электрический ток. Падение напряжения на комплексном сопротивлении измеряется дополнитель-
но. Таким образом, измерения проводятся по четырехпроводной схеме.
Электрический ток преобразуется в пропорциональное напряжение с помощью специального датчика. Напряжение с датчика и с измеряемого комплексного сопротивления поступает на когерентный детектор, где определяется сдвиг фаз между ними. Полученная информация обрабатывается с помощью DSP, который вычисляет значение комплексного сопротивления. Кроме того, цифровой процессор производит автоматическую настройку нуля показаний прибора для компенсации паразитного влияния измерительных проводов.
Таблица. Основные характеристики WayneKerr 4270
Характеристики Параметры Значения
Сопротивление (РС^ до 50 МОм с разрешением 0,0001 Ом
Емкость(С) до 31,8 Ф с разрешением 0,01 пФ
Индуктивность(Ь) до 637 кГн с разрешением 0,01 мкГн
Добротность ^) 0,001-1000
Измерение RLC Тангенс угла потерь (Р) 0,001-1000
Комплексное сопротивление {Т) до 200 МОм с разрешением 0,0001 Ом
Фазовый сдвиг ( ) -179...180,0 с разрешением 0,1
Напряжение 0,1 мкВ - 2,00 В
Ток 0,005 мкА - 10,0 мА
Базовая погрешность 0,1% при \ до 50 кГц и напряжении более 0,25 В (до 2% на 1 МГц)
Тест-сигнал Частота тест-сигнала 50, 60, 100, 120 Гц, 200 Гц - 100 кГц (шаг 100 Гц), 100 кГц - 1 МГц (шаг 1 кГц), пост. напряжение (опция)
Уровень тест-сигнала 50 мВ - 2 В (шаг 10 мВ) на нагрузке около 100 Ом
Погрешность установки частоты 0,01%
Постоянное смещение Внутренний источник 0-10 В (шаг 0,1 В)
Внешний источник 0-40 В (максимальный ток 200 мА)
Дополнительные функции Режим индикации измерений Абсолютное значение, Д-измерение
Режим усреднения 3 уровня
Дисплей Скорость измерений 2-10 раз в секунду
Формат индикации Основной и вспомогательный параметр
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 6 ’2006
Помимо уникальной принципиальной схемы, WayneKerr 4270 имеет удобные пользовательские настройки и большой набор функций: наличие внутреннего постоянного смещения, возможность подачи внешнего постоянного смещения, режим автоматической сортировки компонентов по 9 различным группам, автоматическое определение типа измеряемого компонента и его эквивалентной схемы, защита от разряда конденсаторов, индикатор напряжения и тока и т. д. В базовой комплектации для дистанционного управления прибор оснащен интерфейсом RS-232 (опционально GPIB/КОП).
Имеется энергонезависимая память на 10 ячеек для хранения параметров измерений (профилей настроек).
Для тестирования силового оборудования в генератор специально добавлены значения тестовой частоты 50/60 Гц.
Особое внимание компания уделила схеме подключения измеряемых компонентов к прибору. Подключение может осуществляться как непосредственно к входным разъемам прибора (измерительные колодки), так и через универсальный адаптер. Для гибкого подсоединения к смонтированным на платы компонентам можно использовать тестовый четырехпровод-ный кабель, а для SMD-компонентов предлагается специальная тестовая площадка.
Таким образом, WayneKerr 4270 является универсальным измерителем RLC, способным эффективно проводить быстрые и точные измерения иммитанса на частотах до 1 МГц. ■
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 6 '2006
