진동수 응답 분석기
Moku 주파수 응답 분석기(FRA)는 Moku 출력에서 스위프 사인파를 구동하는 동시에 Moku 입력에서 수신된 신호 진폭(또는 전력)을 측정합니다. FRA는 시스템 또는 테스트 중인 장치(DUT)의 전달 함수를 측정하여 일반적으로 보드 플롯이라고 하는 진폭 및 위상 대 주파수 플롯을 생성할 수 있습니다.
전원 장치
테스트 중인 장치의 임피던스(Z더트), 우리는 FRA의 파워 플롯을 이해해야 합니다. FRA 플롯은 dBm 단위, 즉 1밀리와트(XNUMXmW)에 상대적인 데시벨을 사용합니다. 이 상황에서 편리한 측정 단위입니다. 로써 정의 된:
Moku FRA 스윕 사인 출력은 볼트(피크 대 피크) 또는 dBm으로 설정할 수 있습니다. 출력에는 볼트를 사용하겠습니다. 정현파의 경우,
대신하다 VRMS in (2) 제공
dBm으로 표현하고, mW에 맞게 스케일링하고, Moku 입력 임피던스가 50Ω임을 알면 다음이 제공됩니다.
그림 1은 FRA를 사용하여 1 Vpp 사인파 Moku 출력 1은 직접 동축을 통해 입력 1에 연결됩니다. 결과 진폭은 물론 주파수 범위(0-1kHz) 전체에서 균일하며 4.050dBm으로 계산된 3.979dBm에 매우 가깝습니다. 불일치는 1.7mV(또는 0.17%)에 해당합니다.
그림 1 : 1V의 FRA 플롯pp Moku 입력에서 직접 구동
임피던스
단일 포트 측정:
이제 FRA 전원 장치가 명확해졌으므로 임피던스를 측정할 수 있습니다.
이 첫 번째 예에서는 R더트 간단한 10kΩ, 10% 허용 오차 저항기입니다. 효과적인 회로는 다음과 같습니다.
그림 2 : 등가 회로
노트, V아웃 2Ω 부하에서 1V가 되기 때문에 50V입니다.
그림 3 : 10kΩ DUT의 FRA, 단일 포트
거듭제곱 방정식 재정렬 (1) 그리고 대체 P 에 (4) 우리는 다음과 같이 말할 수 있습니다:
측정 Pdb -35.821dBm으로 계산합니다. Vin= 10.23mV.
저항 분배기 R더트 그림 50의 Moku 2Ω 입력 및 출력은 다음을 제공합니다.
그러므로
해결하면 R더트 = 9675Ω
이 저항기의 디지털 전압계(DVM) 판독값은 9750Ω으로 나타났습니다.
이 간단한 단일 저항 측정을 통해 Moku가 77Ω(< 1%) 내에서 정확하다는 결론을 내릴 수 있습니다.
낮은 임피던스 측정:
위의 예에서는 표준 10% 허용 오차 저항을 사용했습니다. 또한 낮은 임피던스를 높은 정확도로 측정할 수도 있습니다. 이를 위해 100Ω, 0.005% 허용 오차의 고정밀 저항기를 사용합니다. 위의 방법을 사용하여 전력 크기 플롯을 얻습니다(그림 4).
그림 4 : 100Ω, 0.005%, 단일 포트의 FRA 화면 캡처
-1.972dBm의 측정된 전력을 방정식에 적용 (5) & (7) 우리는 계산한다 R더트 98.41Ω이 됩니다. 이는 알려진 값과 일치하지만 XNUMX포트 측정을 사용하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
2포트 측정:
측정을 개선하려면 Moku 50Ω 출력에서 DUT의 로딩을 고려해야 합니다.
Moku의 두 번째 입력 포트를 활용하여 실제 적용된 신호 레벨을 관찰하는 5포트 측정을 통해 이를 수행할 수 있습니다. 그림 XNUMX는 Moku:Lab을 사용한 하드웨어 설정의 예를 보여줍니다.
그림 5 : Moku:Lab을 사용한 2포트 구성
우리는 파생할 수 있습니다 R더트 그림 6에서 옴의 법칙은 다음과 같습니다.
대용품 (9) 으로 (8)
or
그림 6 : 2포트 등가 회로
우리는 엄격한 허용 오차 100Ω, 0.005% 저항기를 사용하여 이 7포트 측정을 설정하고 그림 XNUMX에 Moku FRA 플롯을 캡처했습니다.
그림 7 : 100Ω, XNUMX포트 FRA 캡처
V2/V1을 생성하기 위해 FRA 수학 채널을 사용했습니다. 이는 iPad 인터페이스에서 매우 빠르고 간단하게 구성할 수 있습니다.
~ (10) 우리는 계산할 수 있다는 것을 알 수 있습니다 R더트 간단히 말해서 V2:V1 전압 비율입니다.
FRA 수학 채널은 전력 비율을 9.505dBm으로 계산했으므로 전압 비율은 다음과 같습니다.
그래서 우리는 신청할 수 있습니다 (10) 구하는 R더트 = 99.36Ω
이제 이 2포트 방법을 원래의 10kΩ/10% 저항기에 적용할 수 있습니다. 그림 8은 FRA 응답을 보여줍니다.
그림 8 : 10kΩ, XNUMX포트 측정
우리가 확립한 공식을 사용하여 45.856dBm의 전력 비율은 다음과 같은 향상된 결과를 제공합니다. R더트 = 9762Ω
요약
Moku FRA는 임피던스를 측정하고 1% 미만의 정확도로 저항 값을 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
2포트 방법을 사용하면 DUT를 로딩할 수 있으며 더 정확해 보입니다.
In 두 번째 부분, FRA를 사용하여 복잡한 임피던스, 커패시턴스 및 인덕턴스, 더 복잡한 시스템과 주파수 전반을 측정합니다.
모쿠 데모 모드
macOS 및 Windows용 Moku 앱을 다운로드할 수 있습니다. 여기에서 지금 확인해 보세요.. 데모 모드는 하드웨어 없이 작동하며 Moku:Go 또는 Moku:Pro 사용 방법을 소개합니다.
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