Secuenciación de potencia y análisis de ruido de rizado sencillos con osciloscopios MXO

Su misión

El encendido y apagado en un diseño de circuito es fundamental para el correcto comportamiento de un dispositivo y contribuye a garantizar que las piezas y componentes funcionen adecuadamente bajo las condiciones de tensión esperadas. Un osciloscopio es la herramienta perfecta para examinar el comportamiento de temporización en secuencias de líneas de alimentación. Sin embargo, con un osciloscopio típico de 4 canales solamente se obtiene un análisis limitado en circuitos complejos. Con tensiones de carril más reducidas y tolerancias más estrechas del 1 % al 2 %, a menudo resulta difícil obtener medidas precisas con los instrumentos como consecuencia del ruido del instrumento y de sondeo. Las cargas de conmutación rápida y el acoplamiento de ruido de alta frecuencia pueden provocar problemas, sobre todo con interferencias electromagnéticas.

Solución Rohde & Schwarz

El osciloscopio MXO serie 5 simplifica el análisis de secuencias de potencia facilitando el sondeo de diferentes líneas de alimentación. Con 8 canales analógicos y 16 canales lógicos, el osciloscopio puede responder a diversas necesidades de adquisición para obtener información detallada de varios carriles. Gracias a la memoria estándar con mayor profundidad del mercado, de 500 Mpts por canal, el osciloscopio captura de forma infalible secuencias de encendido/apagado en el rango de los milisegundos sin perder la resolución de muestreo en los detalles de la señal.

Reduciendo el ancho de banda en el análisis de ruido de rizado, las muestras del convertidor A/D de 12 bits se pueden mejorar a una alta resolución de 18 bits (HD) para obtener medidas exactas. La alta sensibilidad de entrada el instrumento, de 500 μV/div, y su amplio rango de offset de ±5 V permiten al usuario examinar un carril CC de 50 V (sonda 10:1) con los ajustes máximos de sensibilidad vertical. Con un rendimiento de front-end mejorado, la arquitectura del MXO utiliza un disparo basado en muestras con una inmejorable sensibilidad de < 0.0001 divisiones verticales.

Ventajas de los osciloscopios MXO

• Ocho canales analógicos y 16 canales lógicos digitales
• Memoria estándar de 500 Mpts por canal
• Convertidor A/D de 12 bits, con modo HD de 18 bits
• Sensibilidad de 500 μV/div con rango de offset de ±5 V
• Sistema de disparo digital incorporado

Consideraciones sobre las medidas de secuencia de suministro de potencia

La precisión de los niveles de tensión con una temporización específica es esencial para el funcionamiento de un circuito. La secuenciación del suministro de potencia como prueba fundamental de los circuitos puede convertirse en un proceso tedioso al tener que sondear y comparar numerosas líneas de alimentación. Si bien aquí pueden emplearse canales lógicos, su nivel de detalle es bastante limitado, pues solamente indican 1 o 0 respecto a un valor umbral. Para capturar detalles de la transición es más recomendable aumentar el número de canales analógicos.

También es importante contar con una longitud de registro considerable, especialmente cuando se observan varios cientos de milisegundos o incluso varios segundos (para circuitos de alta potencia). La longitud de registro más larga es fundamental para garantizar tiempos de descarga suficientes y para una evaluación detallada de la dinámica de la secuencia de alimentación. En las redes de distribución de potencia, los carriles de CC inferiores se derivan de líneas de alimentación superiores y requieren tiempo para estabilizarse antes de que se regule a los carriles más pequeños.

Consideraciones sobre las medidas de ruido de rizado

El ancho de banda es importante a la hora de determinar la integridad del suministro de corriente. Los sistemas de medida con mayor ancho de banda capturan siempre niveles de ruido más altos. Identificar el rango de frecuencias de interés y seleccionar los anchos de banda de medida y ajustes de filtro apropiados en el equipamiento de medida es esencial para capturar componentes de frecuencia relevantes y al mismo tiempo eliminar mediante filtrado el ruido y los armónicos no deseados. Los circuitos de conversión de potencia tienen generalmente una frecuencia de conmutación de 1 MHz. Por lo tanto, un ancho de banda de 20 MHz es suficiente para un análisis de estabilidad del control en bucle cerrado. También empieza a extenderse la tendencia a caracterizar el ruido de rizado de potencia con anchos de banda todavía mayores en el rango de los gigahercios. Esta tendencia refleja el análisis de cambios de carga de alta frecuencia. Las sondas para el análisis de potencia R&S®RT-ZPR proporcionan un ancho de banda de análisis de hasta 4 GHz.

Al medir el ruido de rizado debe prestarse atención a no insertar ruido adicional en la configuración de medida. Con conexiones cortas y directas pueden reducirse las interferencias. Utilizando cables coaxiales se consigue una configuración de baja inductancia para todo tipo de medidas.

El análisis espectral puede proporcionar más detalles y ayudar a identificar los componentes de frecuencia de rizados de potencia, determinar fuentes de ruido específicas y eliminarlas de forma eficaz. Los osciloscopios MXO brindan un potente análisis espectral con una frecuencia de actualización de 45 000 FFT/s. Esta rápida frecuencia de actualización permite obtener una visión pormenorizada del ruido espectral para el análisis EMI de eventos huidizos y esporádicos. En combinación con sondas de campo cercano se pueden localizar las fuentes de emisiones y aplicarse los diseños de filtro necesarios para mitigar los problemas de ruido de potencia.

Resumen

El análisis de secuencias de suministro de potencia y de líneas de alimentación son medidas esenciales para garantizar el correcto comportamiento de los circuitos. Con sus ocho canales, el MXO serie 5 es ideal para el análisis de varios carriles. La memoria estándar de 500 Mpts por canal con muestreo de alta resolución y el convertidor A/D de 12 bits aportan la máxima precisión para obtener medidas precisas. Los filtros y la promediación boxcar permiten obtener una precisión de hasta 18 bits en el modo HD. El MXO serie 5 se caracteriza además por una alta sensibilidad de entrada de 500 μV/div con un rango de offset de ±5 V, lo que facilita la configuración con sondas pasivas en medidas de líneas de alimentación. La entrada del canal también puede aplicar filtros selectivos o utilizar el filtrado en modo HD para generar el ancho de banda de medida necesario. Funciones como el análisis de espectro y el análisis de la respuesta en frecuencia también pueden resultar de utilidad a la hora de caracterizar el comportamiento de rizado de potencia.