Измерение импедансов для цепей распределения питания

Измерения импеданса (полного сопротивления) с помощью векторных анализаторов цепей требуют максимальной точности. Анализатор R&S®ZNL может определять импеданс в широком диапазоне с минимальной погрешностью по сравнению с конкурентами того же класса.

Измерение импедансов для цепей распределения питания — R&S ZNL

Измерительная задача

Токопроводящие дорожки на печатной плате, подключающие модуль регулятора напряжения (VRM или преобразователь постоянного тока) ко входу источника питания одного или нескольких контуров, обычно называются шиной питания. Совокупность таких дорожек характеризует цепь (систему) распределения питания (PDN) печатной платы.

В соответствии с целевым назначением цепь PDN должна иметь характеристический импеданс (волновое сопротивление) в диапазоне миллиом (мОм). В идеале импеданс не должен ни увеличиваться, ни уменьшаться при изменении частоты относительно своего номинального значения. Особенно важно провести анализ частотной характеристики PDN, поскольку ток, протекающий от VRM к обслуживаемым цепям, претерпевает переходные фазы (то есть при включении питания, при динамических нагрузках и т.д.), расширяя свой спектр до нескольких сотен мегагерц.

На этих частотах каждое межсоединение PDN начинает играть активную роль в передаче энергии, поскольку в зависимости от своих физических свойств они ведут себя как катушки индуктивности или конденсаторы. Шины питания сами по себе функционируют в качестве линий передачи данных, каждая из которых характеризуется собственными индуктивностью и емкостью. Ток, протекающий через эти резонирующие конструкции, часто вызывает проблемы в обслуживаемых цепях (например, проблемы с целостностью сигнала, электромагнитными излучениями и т. д.). Таким образом, точное измерение характеристик импеданса PDN имеет первостепенное значение, например, на этапах испытания и устранения неисправностей печатной платы.

Не каждый прибор способен выполнять измерения импеданса: некоторые не могут измерять низкие импедансы из-за ограниченного динамического диапазона, некоторые не могут выполнять развертку до требуемой частоты и ее гармоник, а некоторые не имеют подходящего интерфейса для подключения к печатной плате. Векторные анализаторы цепей (ВАЦ) обеспечивают все вышеперечисленное, однако точность их измерений импеданса напрямую связана с качеством согласования прибора и точностью измерения параметров отражения или передачи.

Обратите внимание, что для PDN ошибка на уровне 1 мОм может влиять на результат испытания по критерию «годен/не годен» . В связи с этим выбор соответствующего ВАЦ и надлежащей схемы измерения позитивно влияет на выход продукции за счет обеспечения низкой погрешности измерения, снижая вероятность ложных положительных результатов.

Точность измерения характеристик передачи
Выше 5 кГц От +5 дБ до –35 дБ < 0,05 дБ или < 0.5°
От –35 дБ до –50 дБ < 0,1 дБ или < 1°
от –50 дБ до –65 дБ < 0,2 дБ или < 2°
Технические характеристики соответствуют согласованному ИУ, полосе измерения
10 Гц и номинальной мощности источника –10 дБмВт.
Калиброванная заданная точность измерения характеристик передачи (амплитуды и фазы) с помощью R&S®ZNL, действительная для всего спектра
Точность измерения импеданса для схемы с низким импедансом — R&S ZNL
Точность измерения импеданса для схемы с низким импедансом, рассчитанная на основе калиброванной заданной точности измерения характеристик передачи с помощью R&S®ZNL и действительная для всего спектра. Данные на интервале от –65 дБ до –90 дБ экстраполированы.

Решение компании Rohde & Schwarz

У векторного анализатора цепей R&S®ZNL наилучшие показатели согласования и точности в своем классе, и его универсальность делает прибор подходящим для измерений в самых сложных обстоятельствах на испытательном стенде в лабораторных или полевых условиях.

Интерфейс анализатора R&S®ZNL интуитивно понятен и дает возможность пользователям даже без глубоких знаний в области радиотехники легко настраивать измерение и визуализировать данные во всех необходимых форматах. Для проверки импеданса пользователь просто выбирает один из следующих пунктов в меню измерения:

  • Z <- S11 — импеданс в режиме отражения
  • Z <- S21 — импеданс в режиме передачи
  • Z <- S21 Shunt — импеданс в режиме шунтирования-передачи

Каждый из них соответствует конкретной схеме измерения и лучше всего подходит для определенного диапазона импедансов.

Сочетание третьего варианта и надлежащей калибровки, выполняемой с помощью высококачественных калибровочных комплектов компании Rohde & Schwarz, обеспечивает минимальную погрешность для цепи PDN, импеданс которой составляет доли миллиома.

Заключение

Векторный анализатор цепей R&S®ZNL позволяет пользователям даже без глубоких знаний в области радиотехники настраивать измерение импеданса для большого набора сценариев испытаний (от очень низких до очень высоких импедансов), а его точность обеспечивает достоверность результатов, тогда как большинство векторных анализаторов цепей того же класса не справляется с этой задачей.

Дополнительный комплект аккумуляторов и отдельно установленное приложение для спектрального анализа делают анализатор R&S®ZNL превосходным универсальным устройством для любого измерительного сценария.

Соответствие между функциями прибора и схемами измерения для правильного расчета импеданса
Соответствие между функциями прибора и схемами измерения для правильного расчета импеданса
Открытый Lightbox

Связанные решения