이 애플리케이션 노트는 Moku:Go 장치를 사용하여 임피던스를 측정하는 예를 제시합니다. 여기 1부에서는 소프트웨어로 정의된 Moku 주파수 응답 분석기를 사용하여 저항과 정확도를 측정하는 기본 수학적 원리를 살펴보겠습니다. ~ 안에 파트 2, 인덕턴스를 포함하도록 분석을 확장합니다. 3부에서는 정전용량에 대해 살펴보겠습니다.
Moku 주파수 응답 분석기 사용
Moku 주파수 응답 분석기는 Moku:Go 장치의 출력에서 스위프 사인파를 구동하는 동시에 장치 입력에서 수신된 신호 진폭(또는 전력)을 측정합니다. 이는 테스트 중인 시스템 또는 장치(DUT)의 전달 함수를 측정하는 데 사용할 수 있으며 일반적으로 보드 플롯이라고 하는 진폭 및 위상 대 주파수의 플롯을 생성합니다.
주파수 응답 분석기: 전압 단위
테스트 중인 장치의 임피던스를 측정하려면(Z더트), 주파수 응답 분석기에 표시되는 보드 플롯을 이해해야 합니다. 주파수 응답 분석기 진폭 플롯은 dBm, dBV 단위를 사용합니다.pp또는 dBVRMS. dBVpp 단위 모드 또는 1V 피크 대 피크(XNUMXV)에 상대적인 데시벨pp)은 이러한 상황에서 편리한 측정 단위입니다. 로써 정의 된:
그래서 1Vpp dBV로 표현pp 제공 :
그림 1은 주파수 응답 분석기를 사용하여 1V를 생성하는 방법을 보여줍니다.pp 사인파이고 출력 1은 직접 동축을 통해 입력 1에 연결됩니다. 결과 진폭은 물론 주파수 범위(0-8kHz)에서 진폭이 -0.0094dBV로 평탄합니다.pp, 계산된 0dBV에 매우 가깝습니다.pp. 불일치는 0.001V와 같습니다.pp (또는 0.1%).
그림 1 : 1V의 주파수 응답 분석기 플롯pp Moku:Go 입력으로 직접 구동
임피던스
단일 포트 측정
주파수 응답 분석기 전원 장치에 대한 이러한 지식을 바탕으로 이제 임피던스 측정을 수행할 수 있습니다.
이 첫 번째 예에서는 R을 측정하겠습니다.더트 간단한 10kΩ, 10% 허용 오차 저항기입니다. Moku:Go의 입력 임피던스는 1MΩ이므로 이 값을 낮춰야 합니다. DUT에서 전력 손실이 발생하도록 입력과 병렬로 저항을 연결하면 됩니다. 이 예에서는 50Ω 터미네이터 저항이 입력 200에 연결되었습니다. Moku:Go의 출력 부하는 2Ω이므로 유효 회로는 그림 XNUMX에 표시됩니다.
그림 2 : Moku:Go의 유효 회로
그림 3은 Moku:Go 장치와 입력의 50Ω T-피스를 사용한 상관 설정을 보여줍니다. 프로브에는 측정 정확도를 변경할 수 있는 임피던스가 있으므로 오실로스코프 프로브를 사용하여 DUT에 연결하지 않는 것이 중요합니다.
그림 3 : 단일 포트 설정
Moku:Go 주파수 응답 분석기는 최대 20MHz까지 작동하지만 이러한 저항 측정의 경우 10kHz의 플롯이면 충분합니다. 그림 4는 -46.18dBV와 동일한 Moku 주파수 응답 분석기 진폭 응답을 보여줍니다.pp V에서in.
그림 4 : 10kΩ DUT(단일 포트)의 주파수 응답 분석기 플롯
거듭제곱 방정식(1)을 다시 정리하면 다음과 같이 말할 수 있습니다.
측정된 Pdb가 -46.18dBV인 경우pp, 우리는 V를 계산합니다in = 4.91mV.
R의 저항 분배기더트 그림 2의 Moku 입력 및 출력은 다음을 제공합니다.
어디 Rin 등가 병렬 저항은 다음과 같습니다.
풀면 R이 나온다더트 = 9933Ω
이 저항기의 디지털 전압계(DVM) 판독값은 9970Ω으로 나타났습니다.
따라서 이 간단한 단일 저항 측정을 통해 Moku:Go가 37Ω(<1%) 내에서 정확하다는 결론을 내릴 수 있습니다.
저임피던스 측정
이전 예에서는 표준 10% 허용 오차 저항을 사용했습니다. 이제 우리는 높은 수준의 정확도로 낮은 임피던스를 측정하는 데 관심이 있습니다. 이를 위해 100Ω, 0.005% 허용 오차의 고정밀 저항기를 사용합니다. 이전 방법을 사용하여 전력 크기 플롯을 얻습니다(그림 5).
그림 5 : 100Ω, 0.005%의 주파수 응답 분석기 플롯(단일 포트)
-16.89dBV의 측정 전력을 적용pp 방정식 (2) 및 (5)에 대해 R을 계산합니다.더트 99.33Ω이 됩니다. 이는 알려진 값과 일치하지만 XNUMX포트 측정을 사용하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
2포트 측정
결과를 더욱 향상시키려면 Moku 출력에 DUT를 로드하는 것을 고려해야 합니다.
적용된 신호 레벨을 관찰하기 위해 Moku 장치의 두 번째 입력 포트를 활용하는 6포트 측정을 통해 이를 수행할 수 있습니다. 이 설정의 구성은 그림 XNUMX에 나와 있습니다.
그림 6 : 2포트 구성
입력 1에는 여전히 병렬 저항이 필요합니다. 여기서는 50Ω 터미네이터 저항을 계속 사용하겠습니다. 출력 부하를 최소화하기 위해 입력 2는 1MΩ의 높은 임피던스로 유지됩니다.
그림 7은 R1 는 단일 포트 예에서 입력 저항으로 계산된 등가 저항과 동일합니다.
그림 7 : 2포트 등가 회로
우리는 R을 유도할 수 있다더트 그림 7에서 옴의 법칙은 다음과 같습니다.
(7)을 (6)으로 대체:
우리는 엄격한 허용 오차 100Ω, 0.005% 저항을 사용하여 이 8포트 측정을 설정하고 그림 XNUMX에 Moku 주파수 응답 분석기 플롯을 캡처했습니다.
그림 8 : 100Ω(XNUMX포트)
참고로 우리는 주파수 응답 분석기의 수학 채널을 사용하여 V를 생성했습니다.2/V1 오렌지색으로. 이는 주파수 응답 분석기 인터페이스를 사용하여 매우 빠르고 간단하게 구성할 수 있습니다.
(8)로부터 우리는 R더트 V에서 간단하게 계산할 수 있습니다.2:V1 전압 비율.
수학 채널은 전력비를 9.526dBV로 계산했습니다.pp. 따라서 전압비는 다음과 같습니다.
그래서 R로1 50Ω과 같으면 (8)을 적용하여 R을 얻을 수 있습니다.더트 = 99.72Ω
이제 이 10포트 방법을 원래의 20kΩ/9% 저항기에 적용할 수 있습니다. 그림 XNUMX는 주파수 응답 분석기 응답을 보여줍니다.
그림 9 : 10kΩ(XNUMX포트)
우리가 확립한 공식을 사용하면 전력비는 46.04dBV입니다.pp R을 준다더트 = 9976Ω 9333포트 방법은 단일 포트 방법으로 측정된 XNUMXΩ보다 유용한 개선을 가져옵니다. 이는 XNUMX포트 방식이 더 높은 정확도를 허용한다는 것을 증명합니다.
요약
Moku:Go 주파수 응답 분석기는 임피던스를 측정하고 <1% 정확도로 저항 값을 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
2포트 방법을 사용하면 DUT를 로드할 수 있습니다.
파이썬 사용하기
API를 통해 Moku를 사용하여 테스트 및 임피던스 측정을 자동화할 수도 있습니다. 이 예에서는 스크립트 전체에 언급된 몇 가지 매개변수를 변경하여 모든 Moku 장치에 적용할 수 있는 단일 포트 및 2포트 측정을 수행하기 위해 Python 스크립트가 생성되었습니다.
단일 포트 및 2포트 측정을 위한 코드 찾기 여기에서 지금 확인해 보세요..
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