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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 디지털 포스퍼 오실로스코프. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
전력 회로 측정을 위한 이상적인 도구 최근에는 전력 회로의 전력 측정이 필요한 설계 개발이 눈에 띄게 증가하고 있습니다. 더욱이 이러한 회로에서 "전력 측정"이라는 개념 자체가 크게 변경되었습니다. 그 이유는 컴퓨터와 많은 가전 제품을 포함한 대부분의 현대 전자 장치의 필수적인 부분이 된 스위칭 전원 공급 장치가 널리 사용되기 때문입니다. 비교적 최근까지 전원 공급 장치 설계자는 자신이 개발한 장치가 주어진 리플 레벨에서 필요한 전압과 전류를 제공하는지 확인하기만 하면 되었습니다. 오늘날 개발자의 작업은 더욱 복잡해졌습니다. 이제 설계자는 특히 전원 공급 장치 전환으로 인해 전력 네트워크에 생성된 간섭의 고조파 구성과 전력 레벨에 대한 완전한 정보를 제공해야 합니다. 그가 개발하는 장치의 이러한 매개변수는 전력 네트워크의 전력 품질에 대한 국내 및 국제 표준(예: 미국 표준 IEEE 519-1992)의 요구 사항을 충족해야 합니다. 이러한 표준을 준수하도록 개발 중인 장치를 적절하게 테스트하려면 설계자는 고속 스위칭 트랜지스터의 출력 신호, 잡음 전압, 순간 전력 특성 등을 측정할 수 있어야 합니다. 스위칭 전력을 개발할 때 이러한 측정을 수행하려면 소모품과 수리를 위해서는 다양한 전문 도구 도구 시설이 필요합니다. 이러한 측정은 새로운 등급의 범용 오실로스코프인 디지털 포스퍼 오실로스코프(DPO - 디지털 포스퍼 오실로스코프)를 사용하여 상당히 단순화할 수 있습니다. 이러한 계측기는 전력 변화의 실시간 표시, 고급 타이밍 기능, 광범위한 프로브(패시브 및 액티브, 전류, 차동)를 위한 지능형 인터페이스를 포함하여 전력을 측정하는 데 필요한 모든 것을 제공합니다. 일부 DLC에는 신호의 고조파 분석을 크게 단순화하는 FFT(고속 푸리에 변환) 모듈이 포함되어 있습니다. 아날로그보다, 디지털보다... 전원 공급 장치의 특성을 연구할 때 직면하는 문제가 훨씬 더 복잡해짐에 따라 아날로그 실시간 오실로스코프(ARRO)와 디지털 스토리지 오실로스코프(DSO)는 더 이상 효율적이지 않습니다. DSO를 사용하면 스위칭 전원 공급 장치(UPS)에서 발생하는 프로세스를 분석할 수 있습니다. 상당히 넓은 대역폭과 개발된 동기화 시스템을 갖추고 있으며 예를 들어 과도 프로세스와 같이 메모리에 저장된 신호에 대한 자세한 분석을 수행할 수 있습니다. 그러나 DSO의 직렬 아키텍처와 관련된 제한으로 인해 인접한 시작 사이의 시간이 상당히 길어 신호의 중요한 세부 정보가 손실될 수 있습니다. 또한 DSO는 모든 신호 세부 사항을 동일한 강도로 표시하므로 정보 손실이 불가피합니다. AORV의 경우 신호를 완벽하게 표시하고 급격한 변화에도 세밀하게 재현할 수 있습니다. 정의에 따라 AORV는 특정 신호 구성 요소의 발생 빈도를 반영하여 화면에 이미지 강도의 그라데이션을 제공합니다. 불행히도 이러한 오실로스코프는 신호를 저장하지 않으며 복잡한 측정을 허용하지 않으며 신호를 DSO로 분석합니다. 그렇기 때문에 설계자는 UPS를 설계하고 디버깅할 때 이 두 장치를 모두 사용해야 합니다. AORV와 DSO의 장점을 하나의 장치(DSO)에 결합하는 문제는 오실로스코프 구성을 위한 새로운 아키텍처의 출현으로 해결되었습니다. 이는 AORV 이미지 강도의 고유한 변화를 디지털 방식으로 시뮬레이션하는 "디지털 포스퍼" 기술을 기반으로 합니다. 즉, DSO를 사용하면 개발자는 변조된 신호와 AORV와 같은 모든 미세한 세부 사항을 화면에서 볼 수 있는 동시에 DSO와 같은 저장, 측정 및 분석 기능을 제공할 수 있습니다. DLO를 통한 순간 전력 측정 UPS를 개발할 때 트랜지스터 전원 스위치(TPS)의 순간 전력 손실 값을 알아야 합니다. 저렴하지만 장치의 안정적인 작동을 보장하는 TSC(예: 그림 1 회로의 강력한 MOSFET)를 선택할 수 있는 것은 이 매개변수에 대한 지식입니다. 순간 전력을 측정하는 절차에는 해당 회로의 펄스 전류에 대한 차동 측정이 포함됩니다. 여기서는 MOSFET의 드레인-소스 전압(그림 1의 V ds)에 관심이 있고 이 트랜지스터의 어느 단자도 공통 와이어에 연결되어 있지 않기 때문에 차동 프로브를 사용해야 합니다. 대부분의 다른 오실로스코프와 마찬가지로 CLO는 "부동" 고전압을 직접 측정하는 데 적합하지 않습니다. TDS3000 오실로스코프의 TekProbe 레벨 II DSO 인터페이스는 P5205 차동 프로브 및 TCP202 전류 프로브와의 작동을 지원하므로 넓은 주파수 대역에 걸쳐 매우 정확한 순간 전력 측정이 가능합니다.
이러한 측정을 수행하기 전에 차동 및 전류 프로브 채널의 지연을 균등화해야 합니다. 이 절차를 "기울어짐 보정"이라고 합니다. 위에 언급된 프로브는 2ns 이내로 지연 일치되지만 다른 프로브와 조합은 정확하지 않을 수 있으므로 기울기를 조정해야 합니다. 전압과 전류 측정 사이의 작은 시간 차이라도 순간 전력 측정에 큰 오류를 초래할 수 있으므로 이는 매우 중요합니다. 다른 최신 디지털 오실로스코프와 마찬가지로 DSO에는 특히 서로 다른 프로브 간의 지연 시간 차이 값이 저장되는 메모리가 있습니다. 테스트 신호를 이용하여 DSL로 측정한 후 DSL 메모리에 기록합니다. 거의 모든 DSO 및 DSO에 있는 자동 설정 기능을 사용하면 오실로스코프 화면에서 초기 이미지 매개변수를 설정할 수 있습니다. 이 경우 "기울기 보정" 절차의 결과가 자동으로 고려됩니다. 컬러 LCD 화면은 여러 신호를 동시에 표시하는 데 매우 편리합니다. 예를 들어, 전압, 전류 및 전력 파형에 서로 다른 색상을 할당할 수 있습니다. 지능형 TekProbe 레벨 II 인터페이스 덕분에 이 경우 디지털 정보를 정확하게 읽고 크기를 조정할 수 있으므로 결과를 추가로 디코딩할 필요가 없습니다. CLO(많은 DSO와 마찬가지로)에는 연구 중인 신호를 수학적으로 처리하는 기능이 있습니다. 따라서 예를 들어 순간 전력 값에 대한 정보는 단순히 "점별"- 현재 전압 값에 해당 전류 값을 곱하여 얻습니다. 그림에서. 그림 2는 CLO 화면에 표시되는 전압과 전류를 측정하고 순시 전력을 계산한 결과를 보여줍니다.
변조된 신호 연구 다양한 강도로 정보를 표시하는 CLO의 기능은 UPS 문제 해결을 크게 촉진하며, 특히 UPS 출력 전압 조절 회로의 과도한 신호 변조 깊이를 결정합니다. 변조가 너무 심하면 UPS가 불안정해지는 것으로 알려져 있습니다. 그림에서. 그림 3에서 알 수 있듯이 UPS 출력 전압 제어 루프의 신호 이미지는 변조 빈도가 낮은 영역에서 강도가 낮습니다. DLO는 신호가 가장 자주 나타나는 이미지 영역의 이미지 강도를 증가시키며 이러한 방식은 아날로그 오실로스코프와 유사합니다.
DSO는 매우 높은 신호 캡처 속도(동일한 DSO 매개변수보다 50배 이상 높음)를 갖기 때문에 이러한 신호를 표시하는 데 이상적입니다. 또한 디지털 포스퍼 디스플레이를 사용하면 변조된 신호를 실시간으로 관찰할 수 있습니다. 일시적인 연구 CLO에 임시 프로세스를 등록하는 것은 매우 간단합니다. 이는 조정 가능한 기울기, 레벨, 통신 유형 및 트리거 지연을 갖춘 에지 트리거링 기능을 사용하여 수행됩니다. UPS가 이미 시스템에 통합된 경우 연구 중인 "문제가 있는" UPS 신호의 스윕을 시스템의 테스트 지점에서 가져온 신호와 동기화하는 것이 유용할 수 있습니다. 이를 통해 특히 시스템과 UPS의 과도 프로세스의 동기화를 식별하고 관계를 설정할 수 있습니다. 물론, UPS의 DC 출력 전압은 "깨끗"하고 과도 전류가 없어야 합니다. "스크롤링"이라고 알려진 디스플레이 방법과 신호 피크 감지를 결합하면 DLC가 천천히 변화하는 신호 또는 DC 전류에서 단기간의 과도 펄스를 감지할 수 있습니다. "스크롤"하면 이미지가 오른쪽에서 왼쪽으로 천천히 "뒤집기"되는데, 이는 차트 레코더의 작동을 연상시킵니다. 피크 감지기는 최소 1ns 지속 시간으로 신호 스파이크를 감지하고 스위프 속도를 변경하여 이를 자세히 연구합니다. 고조파 조성 연구 전원 회로에서 신호의 고조파 성분을 연구하는 것은 UPS를 설계할 때 매우 중요한 작업입니다. 사실 그들은 공급 네트워크에서 간섭을 생성합니다. 즉, UPS에서 작동하는 펄스 신호로부터 이상한 고조파가 발생합니다. 또한, 예를 들어 여러 대의 컴퓨터를 네트워크에 연결할 때 이러한 간섭이 누적되어 결과적으로 눈에 띄는 수준에 도달할 수 있습니다. 이러한 구성 요소(간섭)는 송전선 및 전력 변압기의 열 발생을 증가시키므로 최소화해야 합니다(예: IEC 555 및 IEC 10003-2 표준에 따름). 이 문제를 해결하려면 추가 블록을 포함하는 CLO가 적합합니다. 예를 들어, TDS3000에는 FFT 모듈이 장착되어 오실로스코프를 고조파 왜곡을 측정하는 데 탁월한 도구로 사용할 수 있습니다. 이 경우 연구 중인 신호와 스펙트럼 구성을 동시에 표시할 수 있습니다. FFT는 실시간 신호와 저장된 신호를 모두 처리하는 데 사용할 수 있습니다. 분명히 이러한 장치를 구입하는 것이 전문적인 고조파 왜곡 분석기를 구입하는 것보다 비용 효율적입니다. 또한 이를 통해 개발자는 새로운 장치가 아닌 이미 익숙한 오실로스코프를 사용할 수 있습니다. 신호의 고조파 성분을 측정하는 절차는 일시적 프로세스가 아니라 반복되는 주기적 펄스 시퀀스를 나타내기 때문에 주기 신호 매개변수의 기존 측정보다 더 복잡하지 않습니다. 분석 중에 좋은 분해능을 얻으려면 오실로스코프 화면에 연구 중인 신호의 최소 4개 사이클을 표시해야 합니다(그림 XNUMX 참조).
사용자는 선형 또는 로그 수직 스케일과 다양한 FFT 창 옵션(직사각형, Hamming, Hanning 및 Blackman-Harris)을 지정할 수 있습니다. 주기적 신호의 경우 해밍 창이 가장 적합합니다. 선형 스케일링은 일반적으로 전력 측정에 사용됩니다. 측정 결과를 문서화하는 것은 장치를 설계할 때 매우 중요합니다. CLO(및 CLO)는 이에 대한 충분한 기회를 제공하여 보고서 준비를 크게 촉진합니다. 특별한 "하드 카피" 버튼을 사용하면 잉크젯이나 레이저 프린터에서 이미지를 인쇄할 수 있습니다(디지털 레이저 프린터의 표준 병렬 포트에 연결). .BMP, .EPS, .TIF 등을 포함한 다양한 형식으로 플로피 디스크에 저장할 수도 있습니다. DSO: 오실로스코프 기술의 혁신 디지털 포스퍼 오실로스코프는 아날로그 장비와 디지털 장비의 최고 품질을 결합할 뿐만 아니라 이를 훨씬 능가합니다. 이는 DSO의 모든 장점(데이터 저장에서 복잡한 유형의 동기화까지)을 갖는 동시에 특별한 AORV 기능(신호 변경에 대한 즉각적인 응답 및 가변 밝기로 신호 표시)을 제공합니다. 후자는 디지털 형광 에뮬레이션을 통해 가능해졌습니다. Tektronix의 새로운 TDS3000 시리즈는 최대 500MHz의 대역폭을 갖춘 3,3가지 모델의 XNUMX채널 및 XNUMX채널 오실로스코프, 컴팩트한 디자인, 가벼운 무게(XNUMXkg) 및 옵션으로 자체 전원 공급 기능을 제공합니다. . 작성자: A. Matvienko, Tektronics의 시장 개발 관리자, (095)494-51-58
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