5 herramientas esenciales en un banco de pruebas electrónico

Fuente de poder CC

Cualquier dispositivo electrónico necesita de corriente. Las fuentes de poder de banco son importantes para todo el ciclo de prueba: desde el primer encendido hasta la verificación final. Durante el encendido, tanto su protección de corriente como de voltaje pueden salvar una placa de circuito defectuosa. Durante la depuración de averías, sus funciones de registro de datos o de carga electrónica pueden ayudar a solucionar problemas relacionados con el suministro de energía. Por último, su interfaz de programación remota acelera las pruebas automatizadastanto durante la verificación final como en la producción.

Existen muchas fuentes de poder de corriente continua disponibles en el mercado, y todas las opciones pueden ser abrumadoras. Afortunadamente, solo hay dos tipos básicos de fuentes de poder: lineales y conmutadas. Estos dos tipos se diferencian en cómo regulan su salida.

Las fuentes de poder linealesson lo último en fuentes de bajo ruido, pero su conversión de potencia es relativamente ineficiente. También son algo pesadas. (Sugerencia: si levanta la fuente de poder y le molesta la espalda, es probable que sea lineal) Por otro lado, las fuentes de poder conmutadas tienen un poco más de ruido de rizado, pero son mucho más fáciles de transportar por el laboratorio.

Una fuente de poder conmutada modernaes la mejor elecciónpara la mayoría de aplicaciones, ya que proporciona la combinación ideal de potencia de salida total, peso (de fácil desplazamiento por la etiqueta) y costo. Sin embargo, algunas aplicaciones que tienen requisitos de ruido de rizado muy sensiblepueden aun necesitar de una fuente de poder lineal.

Las especificaciones de una fuente de poder de banco indican la potencia máxima de salida disponible. En caso de que la fuente de poder cuente con múltiples canales, es probable que esa salida máxima sea la combinación de los múltiples canales. Por ejemplo, el modelo R&S®NGL200de un solo canal, tiene una salida máxima de 60 W, mientras que el modelo de dos canales tiene una salida máxima de 120 W, pero deben combinarse los dos canales en serie o en paralelo.

Las fuentes de poder modernas ofrecen muchas funciones de vanguardia más allá de simples controles de voltaje y corriente. Por ejemplo, las «líneas de detección» son líneas de alta impedancia que se conectan a la carga y permiten a la fuente compensar las pérdidas óhmicasen los cables de poder. Además, el registro de datos permite un muestreo relativamente rápido del voltaje y la corriente directamenteen una unidad USB para su análisis. Algunas fuentes incluso pueden funcionar como carga electrónica, lo cual es perfecto para simular tanto la carga como la descarga de la batería de un dispositivo de IoT.

Multímetro digital

Al multímetro digital también se lo conoce como DMM. Un nombre más antiguo es voltio-ohm-mili-amperímetro (VOM), con el que suele llamarse a un medidor de estilo analógico. Como lo indica el nombre «multímetro», el instrumento puede medir múltiples propiedades eléctricas, como el voltaje de la corriente continua/alterna, la corriente continua/alterna, la resistencia, el voltaje directo de los diodos, así como la capacidad eléctrica. Los resultados por lo general se muestran en forma de un valor instantáneoen una pantalla numérica. Sin embargo, algunos multímetros digitales pueden proporcionar también información estadística acerca de una serie de mediciones. Debe tenerse en cuenta que mientras los multímetros digitales son capaces de realizar diferentes tipos de mediciones, por lo general solo pueden realizar un solo tipo de medicióna la vez.

Las especificaciones del multímetro digital incluyen tanto la precisión como la exactitud de una medición. La precisión indica que rango de valores pueden mostrarse para las mediciones. La exactitud varía entre las funciones y los rangos de medición.

Algunas fuentes de poder de corriente continua también cuentan con medidoresde voltaje y corriente integrados muy precisos, que combinan las funcionalidades de una fuente de poder y un multímetro digital. Por ejemplo, el R&S®NGL200 es una fuente de poder de dos canales con un medidor digital 6 1/2 de voltaje, potencia y corriente.

Osciloscopio y generador de formas de ondas arbitrarias (AWG)

Un osciloscopio mide el voltaje a lo largo del tiempo y la representa en forma de ondas. La función primordial de un osciloscopio es capturar el voltaje, pero si se lo utiliza con sondas puede medir otras magnitudes.

En función de la manera en la que se adquiere la forma de onda los osciloscopios pueden seranalógicos o digitales. Rohde & Schwarz patentó el primer modelo de osciloscopio con un sistema de disparo digitaly hoy en día casi todos los osciloscopios lo utilizan junto con un convertidor D/Apara capturar los datos de la forma de onda.

Inmediatamente después de adquirir una forma de onda, los osciloscopios cuentan con amplias funciones de medición y análisis para procesarla.Por ejemplo, las mediciones de voltaje pueden incluir valores pico-a-pico, superiores y de base, además del valor eficaz. Los osciloscopios también pueden medir múltiples parámetros de señalde manera simultánea.

Los osciloscopios, por lo general, cuentan con al menos 2 canales de entrada (normalmente 4). Estos canales permiten que las señales puedan adquirirse de manera simultánea, así como visualizarse en correlación del tiempo(o fase).

Con el tiempo, los osciloscopios han desarrollado características que les permiten reemplazar otros instrumentos de prueba y medición electrónicos. Por ejemplo, todos los osciloscopios de Rohde & Schwarz cuentan con 8 o 16 canales lógicos digitales, que a menudo pueden reemplazar a un analizador lógico tradicional. Algunos osciloscopios, como algunos modelos de la serie R&S®RTH1000, integran incluso un multímetro digital completo.

Los ingenieros por lo general utilizan un generador de formas de ondas arbitrarias (AWG), o generadores de funciones con los osciloscopios. Muchos osciloscopios modernos ofrecen un AWG incorporadocapaz de sustituir muchos generadores de funciones autónomos. Estas combinaciones osciloscopio/AWG pueden utilizar software integrado para realizar mediciones importantes, así como para mostrar la información en gráficos como en diagramas de Bode.

La función FFTconvierte una forma de onda adquirida en una visualización de frecuencia. Algunos osciloscopios disponen de FFT aceleradas por hardware que funcionan de manera parecida a un analizador de espectro autónomo en tiempo real.

Analizador de espectro

Los analizadores de espectro miden el contenido de una frecuencia de señal. Trazan la magnitud en el eje «x» y la frecuencia en el eje «y». Los picos identifican los componentes de frecuencia. Además, algunos analizadores de espectro ofrecen una visualización del espectrogramapara ver el tiempo que una señal ocupa en distintas partes del espectro.

El típico analizador de espectro es un tipo de barridoque posee un receptor superheterodinoen su núcleo. Al reducir pequeñas porciones de la señal de entrada, una unidad de frecuencia a la vez, barre la frecuencia central a lo largo de un rango. Las ventajas de los analizadores de espectro de barrido son gama de alta frecuencia, alta sensibilidady ruido de fondo extremadamente bajo.

Además de medir el contenido de frecuencia los analizadores de espectro tambiénson capaces de realizar mediciones automatizadas. Por ejemplo, pueden medir la potencia de canal, el ancho de banda ocupado, la distorsión armónica, la profundidad de modulación AM y el punto de interceptación de tercer orden (TOI).

Algunos instrumentos, como el R&S®FPC1500, incluyen un generador de señalesque puede emitir una señal de onda continua (CW) en toda la gama de frecuencias del analizador. Por ejemplo, el R&S®FPC puede emitir una señal de hasta 3 GHz. Opcionalmente, el generador puede rastrear la frecuencia de barrido del analizador. Esta combinación de generador de tracking junto con un offset y mezcladores ayudan a medir la función de transferencia de un dispositivo.

Herramientas para aplicaciones específicas

Por último, puede que desee algunas herramientas esenciales más específicas para su aplicación. Por ejemplo, en caso de que se necesite caracterizar componentes pasivos, puede utilizarse un medidor LCR, a veces llamado «puente LCR”» o simplemente «puente». Estas herramientas miden la inductancia, la capacidad eléctrica, como también la resistencia a diferentes frecuencias y puntos de funcionamiento de CC.

Los analizadores de redes vectoriales (VNA) son otras herramientas de caracterizaciónque pueden proporcionar los parámetros-S de los componentes, como cables, trazas de la placa de circuitos impresos, amplificadores. Relacionados con los VNA están los sensores de potencia, que miden el nivel de potencia de una señal de RF y proporcionan una salida numérica.

Una red de estabilización de la impedancia de línea (LISN) conecta el dispositivo con una fuente de CA para ensayos de EMC. El LISN cuenta con un puerto de salida que permite que un receptor de EMC mida las perturbaciones conducidas del dispositivo.

Los analizadores de potencia miden el consumo de energía de las cargas de CA/CC. Analizadores como el R&S®HMC8015son herramientas todo en unoque simplifican la caracterización de los diferentes estados de energía, el análisis de armónicos y otros comportamientos de encendido.

factor de forma y clase

Todos los instrumentos enumerados aquí cuentan con múltiples factores de formay están disponibles en diferentes clases. Los factores de forma pueden ser de banco, portátiles o de montaje en racks. (En general, la mayoría de instrumentos de banco cuentan con sus respectivos kits de montaje en racks.)

Los instrumentos tienden a agruparse en diferentes clases según sus especificaciones de rendimientoo conjuntos de características. Aunque todas las herramientas de una clase realizan la misma medición esencial, las funciones requeridas pueden variar según sea su aplicación. Por ejemplo, los osciloscopios tienden a agruparse según sus rangos de ancho de banda, y puede que se necesite un ancho de banda específico para su aplicación.