Les condensateurs céramiques sont les principaux contributeurs aux performances du circuit qui affectent la stabilité de la boucle de régulation du régulateur de tension et l'impédance du réseau d'alimentation (PDN) .Pendant la conception avec ce type de circuit, vous devez opérer sur une large gamme de fréquence Fournir de bonnes données d'impédance.La bonne technologie de mesure est la clé pour atteindre une mesure précise.Cet article explique comment utiliser efficacement deux techniques simples pour atteindre la mesure de fréquence précise et large bande en élargissant la gamme de Vector Network Analyzer (VNA).
Les condensateurs céramiques sont difficiles à mesurer en raison de leur plage dynamique à haute impédance, tandis que les condensateurs électrolytiques en tantale et aluminium de plus grande taille ont une plage dynamique plus petite et sont plus faciles à mesurer.
Prendre la mesure est typiquement de valeur de condensateur céramique 100nF. Lorsque 1Hz, réactance capacitif (capacité) autour de 1.6MΩ. En résonance en série, la résistance série équivalente (ESR) d'environ 10 m [Omega. Manière précise sur une large plage de fréquences Lors de la mesure de cette capacité, la plage dynamique (le rapport entre l'impédance capacitive à la fréquence la plus basse et l'ESR à basse impédance) doit être d'au moins 164 dB.
Certains ingénieurs pourraient penser que la mesure des valeurs de capacité aussi faible que 1 Hz est trop faible, car même-Tech (Keysight Technologies) de l'analyseur de réseau E5061B mesure également que l'impédance à faible capacité de 5 Hz. Les techniques décrites ici peuvent être mesurés étendue à 1Hz, dynamique jusqu'à 164dB peut lancer la numérisation de 10Hz pour réduire la plage dynamique de 144dB ;. mais augmente la marge de bruit de 10dB limite dans chacune de l'impédance, 164dB vous permet de revenir immédiatement à la plage requise.
Choisissez le bon instrument
Peu d'instruments, à l'exception des analyseurs d'impédance spécialisés, prennent en charge une plage dynamique aussi importante: si vous devez effectuer ces tâches en priorité et que vous n'avez pas de contraintes budgétaires, l'utilisation d'un analyseur d'impédance haute performance dédié peut Un bon choix, sinon cela peut ne pas être le cas, donc un analyseur de réseau vectoriel est la meilleure option suivante.Les analyseurs de réseaux vectoriels mesurent l'impédance et la capacité d'affichage, l'inductance, le réel, l'imaginaire et l'amplitude.
Vector Network Analyzer est intrinsèquement capable de mesurer l'impédance en utilisant trois techniques différentes, toutes basées sur des paramètres de diffusion (paramètres S). Le tableau 1 répertorie les trois méthodes et la transformation des paramètres S en impédances. Heureusement, ces transformations d'impédance sont généralement intégrées aux analyseurs de réseaux vectoriels et ne nécessitent aucun calcul.
Les trois techniques de mesure sont précises sur la plage d'impédance spécifiée et les plages recommandées pour chaque technique de mesure sont indiquées dans le Tableau 2.
Ce sont les plages recommandées et la plupart des analyseurs de réseaux vectoriels peuvent faire mieux tant que l'étalonnage soigneux de l'instrument est effectué avant la mesure.
L'une de la valeur la plus courante condensateur de découplage est 0.1μF, ce qui est la raison pour laquelle je choisi de condensateurs en céramique à faible ESR 0.1μF mesure de la raison. Dans ce document, l'utilisation de Bode OMICRON Lab 100 à titre d'exemple, les trois techniques ci-dessus pour la capacité de l'échantillon mesure. la figure 2 montre les résultats de la mesure est des résultats de mesure directement exportées de l'analyseur de réseau vectoriel Bode 100 au format Touchstone, puis les informations de synchronisation est affichée sur l'écran Keysigt ADS. comme vous pouvez le voir, les techniques de mesure présentées ici peuvent être étendus Bode plage dynamique de 100.
Dans la gamme de fréquences d'environ 100 Hz à 300 kHz, les performances des trois méthodes sont aussi bonnes, leur mesure est bien meilleure performance que la plage recommandée. A moins de 100 Hz et 1 MHz semble aussi plus grand que le double port parallèle au départ par procédé (Shunt Thru) à une amplitude faible impédance est très précis, de sorte que cette technique permet de mesurer l'impédance à la résonance de 10M tandem. double accès par la méthode (série Thru) lorsque la valeur d'impédance mesurée est très précise, il peut à 1Hz fournir une valeur d'impédance correcte, dans le présent exemple est 1.6MΩ. (réflexion) des méthodes de mesure de réflexion unique du port sont moins précis dans la gamme basse et haute impédance.
Deux techniques de mesure disponibles
Vous pouvez étendre la plage dynamique des deux techniques, dans la gamme de 1 Hz à 50 MHz pour mesurer avec précision la valeur de capacité. Un procédé est couramment utilisé comme un adaptateur d'impédance de l'analyseur de réseau vectoriel adaptateur d'impédance approprié en utilisant un pont de résistances à une gamme dynamique étendue.. la figure 2 est connecté à un adaptateur d'impédance de l'analyseur réseau vectoriel support 20mΩ lorsque la plage recommandée de 1 Hz. à fréquence de résonance de 20 MHz, la valeur minimale recommandée de l'ordre de 6 [mesures d'impédance Omega. aux basses fréquences, le maximum recommandé L'impédance est de 600kΩ.
La deuxième méthode consiste à insérer une résistance entre chaque analyseur de réseau vectoriel port. Fig. 3 montre le dispositif de configuration de type « T » de mesure de sélectionner une série plage d'impédance de la résistance peut être modifiée de cette méthode.
La connexion de la résistance série et du condensateur shunt est représentée sur la figure 4.
Mesure de l'impédance de la capacité en utilisant à la fois l'adaptateur à deux ports et un procédé de capacité parallèle et série est mesurée directement exportées à partir des résultats de l'analyseur de réseau vectoriel Bode 100 au format Touchstone, puis affichées simultanément sur un écran des données Keysight ADS, représentés sur la figure 5 Montrer
Les deux méthodes peuvent être adaptées de 1Hz à 1.6MΩ au niveau du point de résonance de l'ensemble de la plage dynamique 164dB de résistance série à double accès 10mΩ.-bande peut être réalisé une évaluation plus précise de 10M lorsque résonance. Partiel car le condensateur directement soudé sur le imprimé une carte de circuit, l'influence de la variation d'impédance de la résistance de contact entre l'étalonnage de l'adaptateur et de mesure. chaque fois, les propriétés d'impédance de l'adaptateur sont bien au-delà de la durée spécifiée 6Ω performances 20MHz, et les deux méthodes peuvent fournir très Haute dynamique
Comparaison de deux méthodes
Les adaptateurs d'impédance sont faciles à utiliser et n'ont pas besoin d'être soudés sur une carte de circuit imprimé, ils ont en plus une impédance minimale élevée, nécessitent un court circuit ouvert et un calibrage de charge, et ne peuvent pas être ajustés. En choisissant une résistance en série, vous pouvez optimiser pour une gamme spécifique de méthode parallèle à deux ports avec résistance en série. Cette méthode nécessite généralement que le composant soit monté sur la carte de circuit pour la mesure.
Sommaire
Cet article décrit trois types de méthodes de mesure d'impédance d'analyseur de réseau vectoriel natif: méthode d'émission à un seul port, série à double port et méthode directe et méthode directe à deux ports, et trois méthodes supportent respectivement la plage dynamique et l'impédance. Une méthode d'analyse de réseau vectoriel simple peut être utilisée pour mesurer avec précision la plage dynamique de 164 dB d'un condensateur céramique de 100 nF.