Aplikace a principiální analýza digitálních můstků LCR při měření parametrů obvodu

V oblasti elektronického testování hrají digitální mosty zásadní roli. Tradičně se digitální můstky primárně používaly pro měření parametrů, jako je indukčnost, kapacita, odpor a impedance, což je praxe považovaná za konvenční. Zatímco raná měření impedance skutečně využívala tradiční můstkové metody, nástup moderních analogových a digitálních technologií tento přístup postupně vyřadil. Přesto nomenklatura digitálních mostů, jako je most LCR, přetrvává dodnes. Je pozoruhodné, že když digitální můstek obsahuje mikroprocesorovou technologii, označuje se jako an Digitální můstek LCR. Uživatelé tato zařízení běžně označují jako LCR metry, LCR mosty nebo LCR testery.

Digitální můstky se široce používají při měření parametrů impedančních složek, včetně střídavého odporu (R), indukčnosti (L) spolu s faktorem kvality (Q) a kapacity (C) spolu s faktorem rozptylu (D). V důsledku toho jsou často označovány jako digitální měřiče LCR. Jejich frekvenční rozsah měření sahá od napájecí frekvence do přibližně 100 kHz se základní chybou měření 0.02 %, typicky kolem 0.1 %.

Vzhledem k tomu, že se signály elektronických obvodů stále vyvíjejí směrem k vyšším rychlostem a frekvencím, pochopení praktického modelu komponent LRC se stává nezbytným a překračuje zjednodušené ideální modely. Přesné měření napětí a proudu aplikovaného na zkoušené zařízení (DUT) usnadňuje přesné stanovení impedance zkoušeného zařízení. Proces měření zahrnuje použití fázově citlivých detektorů (PSD) uvnitř Digitální můstek LCR pro měření soufázové a kvadraturní složky napětí Vx a Vr odpovídajících referenčnímu fázovému vektoru. Následně jsou tyto hodnoty digitalizovány pomocí analogově-digitálních převodníků (ADC) a podrobeny složitým výpočtům v počítači, aby se získaly odporové a reaktivní složky tvořící impedanci Zx zkoušeného zařízení.

Navzdory tomu, že zdědil nomenklaturu tradičních mostů, digitální mosty přešly od složení klasických AC můstků. Místo toho se vyvinuly tak, aby fungovaly na vyšší úrovni a vrátily se k principům a obvodům měřičů proudu a napětí na základě Ohmova zákona pro měření impedance.

FD2810B_LCR Digital Bridge

Pro měření fázového rozdílu mezi napěťovými a proudovými signály existují různé metody:

1. Porovnání nulou + technika měření času:

Běžná metoda zahrnující spouštění hladiny z bodu průletu nulou a měření časového rozdílu mezi dvěma body průletu nulou.

2. Dvoukanálová technika synchronního vzorkování:

Zahrnuje provádění výpočtů a analýzy po vzorkování pomocí dvou kanálů ADC.

3. Metoda analogového násobiče: Vynásobením dvou signálů lze určit fázový rozdíl, což umožňuje výpočet impedance.

Digitální můstky nacházejí široké uplatnění v metrologických odděleních pro kalibraci a přenos impedančních etalonů, stejně jako rutinní měření impedančních složek v obecných odděleních. Mnoho digitálních můstků je vybaveno standardními rozhraními pro automatickou klasifikaci měřených součástí na základě přesnosti. Mohou být také přímo připojeny k automatizovaným testovacím systémům pro testování produktové řady, čímž se usnadní kontrola kvality ve výrobním procesu.

V polovině 1980. let existovaly desítky digitálních mostů s obecnou chybovostí pod 0.1 %. Digitální mosty postupují směrem k vyšší přesnosti, zvýšené funkčnosti, vyšší rychlosti, větší integraci a vylepšené inteligenci.