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R&S®Essentials | Nozioni fondamentali sugli alimentatori

Comprendere il rilevamento remoto

Autore: Paul Denisowski, esperto di misura e collaudo

Di seguito viene spiegato come viene utilizzato il rilevamento remoto (remote sense) negli alimentatori DC da banco.

Che cos'è il rilevamento remoto (remote sense) negli alimentatori?

Gli utenti di alimentatori da banco spesso inseriscono la tensione che vogliono sia presente sul carico. Tuttavia, i cavi di alimentazione riducono la tensione percepita dal carico perché hanno una resistenza non nulla. Questa resistenza aumenta quando i conduttori diventano più lunghi e/o più sottili. In molti casi, la resistenza dei conduttori e la conseguente caduta di tensione possono essere tranquillamente ignorate, ma questa diminuzione di tensione può diventare significativa quando si lavora con correnti più elevate o resistenze di carico più piccole.

Gli alimentatori che offrono il rilevamento remoto (remote sense), noto anche come rilevamento a quattro fili, sono in grado di compensare queste cadute di tensione.A tal fine, la tensione effettivamente presente sul DUT viene misurata utilizzando una coppia di linee di rilevamento in aggiunta alle linee di alimentazione. Il valore misurato viene utilizzato per regolare la tensione di uscita dell'alimentatore in modo che la tensione desiderata sia presente all'ingresso del DUT. A seconda del modello, gli alimentatori Rohde & Schwarz forniscono un rilevamento remoto per ciascun canale di uscita.

Pannello posteriore di un alimentatore R&S®HMP4040 con connessioni di alimentazione e di rilevamento.

La soluzione più comune a questo problema consiste nel consentire all'alimentatore di misurare la tensione di uscita sul carico anziché sui terminali di uscita. Questa metodologia è chiamata “rilevamento remoto", o "remote sense".

Come funziona il rilevamento remoto?

Nel rilevamento remoto, viene utilizzato un set aggiuntivo di cavi di rilevamento per misurare la tensione il più vicino possibile al carico. Questi conduttori sono collegati a un'impedenza molto alta all'alimentazione, il che significa che non passa (quasi) nessuna corrente e quindi non c'è (quasi) nessuna caduta di tensione in questi conduttori di rilevamento. Utilizzando la tensione rilevata in remoto, l'alimentatore può quindi regolare la propria uscita per ottenere la tensione desiderata sul carico.

Nell'esempio che segue, la caduta di 0,3 V è stata corretta dall'alimentatore che ha aumentato la tensione di uscita a 5,3 V.

Misure integrate

Gli alimentatori DC Rohde & Schwarz sono dotati di una gamma di funzioni di misura integrate che in molte applicazioni possono sostituire strumenti aggiuntivi come un oscilloscopio esternoo un multimetro per misurare, ad esempio, la potenza istantanea. Poiché all'alimentazione non è collegato alcun carico supplementare, non è necessario tenere conto della tensione di carico aggiuntiva: un vantaggio importante offerto dalle misure integrate. Inoltre, sono molto comodi e semplificano l'installazione.

Generatori di segnali vettorialiforniscono ulteriori funzioni di analisi come le statistiche, tra cui min./max. e valori medi per potenza, tensione e corrente e conteggio dell'energia.

Gli alimentatori di alta precisione, come i modelli R&S®NGL200, R&S®NGM200e R&S®NGU offrono misure con una risoluzione di 6 cifre e mezza. Se inoltre l'alimentatore è dotato di un convertitore A/D ad alta velocità, come nel caso dei modelli R&S®NGM200 e R&S®NGU, è possibile rilevare e misurare anche i transitori veloci.

I valori misurati possono essere registrati in funzione del tempo utilizzando le funzioni di registrazione. Alcuni alimentatori con un ampio display offrono anche funzioni di analisi grafica.

Funzionalità di voltmetro digitale

Alcuni alimentatori possono essere dotati di un voltmetro digitale (DVM) integrato opzionale, che amplia ulteriormente le capacità di misura integrate negli strumenti. Il DVM consente di misurare la tensione in qualsiasi punto desiderato del circuito del DUT. Ciò rende superfluo un multimetro aggiuntivo.

L'opzione DVM è disponibile per tutti i modelli R&S®NGM200 e R&S®NGU201.

Si tratta di un processo automatico/dinamico. Una volta collegati i cavi di rilevamento e abilitato il rilevamento remoto, l'alimentatore regolerà automaticamente e continuamente la tensione di uscita secondo le necessità.

Logging

Mentre i risultati delle misure forniscono una rapida panoramica della tensione, della corrente e della potenza effettive misurate sul DUT, in molte applicazioni è auspicabile monitorare e visualizzare le variazioni di questi valori, cioè il comportamento del DUT, per lunghi periodi di tempo, oppure con un'alta risoluzione temporale, o entrambi.

Registrazione standard e registrazione rapida

Per la maggior parte gli alimentatori Rohde & Schwarz offrono una funzionalità di registrazione standard e alcuni sono dotati anche di funzionalità di registrazione rapida. La registrazione standard raccoglie i dati di misura di tutti i canali attivi di un alimentatore contemporaneamente e li memorizza in un file comune. Le impostazioni per la registrazione standard si trovano quindi nel menu del dispositivo dell'alimentatore DC.

Gli alimentatori R&S®NGM200e R&S®NGUoffrono inoltre una registrazione rapida. La registrazione rapida (FastLog) con una frequenza di campionamento fino a 500 ksample/s consente di acquisire i valori di tensione e corrente rispetto al tempo in modo simile a un oscilloscopio. Può aiutare ad analizzare il consumo di energia di diversi blocchi funzionali di un dispositivo in prova e a rilevare guasti nei circuiti del DUT.

La registrazione rapida raccoglie i dati di misurazione dai singoli canali di un alimentatore e li archivia in file separati. Le impostazioni per la registrazione rapida si trovano quindi nei menu delle impostazioni dei canali. Registrando i valori della corrente che fluisce attraverso sensori analogici come fotocellule e termistori, è possibile determinare dati ambientali come l'illuminazione e la temperatura.

Riassunto

  • La resistenza dei cavi può ridurre la tensione osservata al carico.
  • In molti casi si può ignorare, ma può essere significativa in caso di resistenze di carico ridotte o di correnti elevate.
  • Il rilevamento remoto utilizza una coppia aggiuntiva di cavi per misurare la tensione direttamente sul carico.
  • Sulla base della lettura di rilevamento remoto, l'alimentatore può aumentare la tensione per superare la caduta di tensione nei cavi di alimentazione.
  • Questo processo è in genere automatico e dinamico e non richiede alcun intervento aggiuntivo da parte dell'utente una volta configurato.

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