Se zaměřením na velmi nízké proudy a napětí

Zařízení napájená z baterií jsou stále menší a menší a jejich spotřeba proudu klesá na obtížně měřitelné hodnoty. Zdrojové měřicí jednotky však tento úkol zvládají. A co víc: Dokážou dodávat napětí a proudy s vysokým rozlišením.

Chytré hodinky a další malá zařízení pracují s velmi malými proudy až v rozsahu nanoampér. Aby bylo možné technicky správně vyvíjet zařízení s velmi malou spotřebou proudu, jsou zapotřebí napájecí zdroje, které dokážou měřit a zároveň spolehlivě dodávat extrémně malé proudy a napětí – jako například nová řada R&S^®NGU (obr. 1). Rozšiřuje řadu univerzálních laboratorních stejnosměrných napájecích zdrojů Rohde & Schwarz o třídu přesných měřicích zdrojů (SMU).

K dispozici jsou dva různé modely, z nichž oba mohou fungovat jako zdroj a zátěž. Model R&S^®NGU201 pracuje ve dvoukvadrantovém režimu, zatímco model R&S^®NGU401 může pracovat i ve čtyřkvadrantovém režimu, což mu umožňuje dodávat a měřit kladné i záporné napětí, například pro testování polovodičových součástek.

Široký rozsah měření, bohaté funkce

Nastavené nebo naměřené hodnoty lze zobrazit až 6 1/2 číslicemi na velkém dotykovém displeji, na kterém se také zobrazují průběhy měřeného proudu a napětí a další grafické údaje s vysokým rozlišením. Oba modely mohou dodávat a odebírat výkon až 60 W a proudy až 8 A. Přístroje dosahují rychlé doby obnovy zátěže pod 30 μs v režimu priority napětí a pod 50 μs v režimu priority proudu.

Uživatelské rozhraní a funkce R&S^®NGU vycházejí z řady speciálních napájecích zdrojů R&S^®NGL/NGM. Například rozhraní (LAN, USB, GPIB) a funkce proudové, napěťové, výkonové a teplotní ochrany jsou stejné.

Nové jednotky nejvyšší třídy poskytují ještě sofistikovanější funkce pro tvarování výstupního napětí nebo proudu. Například funkce QuickArb umožňuje uživatelům definovat až 2048 proudových nebo napěťových bodů na jeden cyklus, a to v intervalech krátkých až 100 μs. Mezi těmito body je také možné interpolovat a dosáhnout tak ještě jemnějšího rozlišení. Pro analýzu slouží funkce FastLog s rychlostí sběru až 500 ks vzorků/s, která odhalí extrémně krátkodobé změny proudu a napětí (obr. 2).

Přístroj R&S^®NGU201, který je speciálně navržen pro aplikace bezdrátové komunikace, lze volitelně přeměnit na simulátor baterie s grafickým displejem. Díky integrované proměnné výstupní impedanci dokáže přesně simulovat primární a sekundární baterie konfigurovatelné uživatelem. Volitelný digitální voltmetr, který je galvanicky oddělen od obvodů kanálu, je další praktickou funkcí, která v mnoha případech eliminuje potřebu dalšího přístroje.

Pro uživatele, kteří vyžadují flexibilitu nad rámec modelování proudových a napěťových charakteristik pomocí funkce QuickArb, nabízí čtyřkvadrantový R&S^®NGU401 modulační vstup pro napájení libovolných průběhů. Díky tomu může přístroj fungovat jako zdroj střídavého proudu nebo napětí a simulovat poruchy a nestabilní provozní podmínky.

Oproti běžným zdrojům nabízejí měřicí jednotky zdrojů R&S^®NGU dvě další funkce, které jsou důležité pro praktická měření:

Skutečná regulace proudu

Standardní laboratorní zdroje poskytují pouze rychlou regulaci napětí. Ačkoli lze nastavit proudový limit a zařízení se tváří, že poskytuje regulaci proudu v režimu konstantního proudu, z podstaty konstrukce vyplývá, že tato regulace je výrazně pomalejší než regulace napětí. To má za následek velké překročení proudu při zapnutí a změně zátěže. Citlivé zátěže, jako jsou laserové diody, jsou těmito nadproudy často poškozovány. Aby se tomuto riziku předešlo, jsou napájecí zdroje řady R&S^®NGU vybaveny skutečnou regulací proudu, přičemž doba zotavení zátěže (<50 μs) je téměř stejně krátká jako u regulace napětí a překmity se snižují na minimum (obr. 3).

Vysokokapacitní režim

Kondenzátor, který je obvykle umístěn na vstupu DUT, je častým zdrojem chyb při měření napájecího proudu a napětí. Spolu s vodiči připojujícími napájecí zdroj k DUT tvoří filtr s dolní propustí, který zkresluje výsledky měření. Přístroje R&S^®NGU jsou vybaveny kapacitním režimem nastavitelným po krocích, který kompenzuje vstupní kapacitu, takže měřený proud je skutečný proud tekoucí do DUT (obr. 4).

Shrnutí

Pro vývoj mobilních zařízení a zařízení internetu věcí napájených z baterií jsou zapotřebí napájecí zdroje nabízející vysokou přesnost měření a schopnost zpracovávat proudy a napětí v rozsahu nanoampér a mikrovoltů. Řada R&S^®NGU rozšiřuje portfolio univerzálních laboratorních stejnosměrných napájecích zdrojů Rohde & Schwarz o třídu přesných měřicích zdrojů. Dvoukvadrantový model R&S^®NGU201 se zaměřuje na bezdrátové aplikace, zatímco čtyřkvadrantový model R&S^®NGU401 je specialistou na testy polovodičů. Vedle řady funkcí, které zjednodušují testování, mají tyto jednotky velkoryse dimenzované chladiče a sotva slyšitelné ventilátory, takže jsou extrémně tiché − což je vlastnost, která je často přehlížena, ale kterou laboratorní inženýři velmi oceňují. Tyto jednotky jsou nepostradatelné pro každého, kdo vyvíjí citlivé obvody nebo autonomní zařízení internetu věcí.