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动态电流和电压的测量 - 程控电源技术和应用(17)

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在之前的文章中,我多次谈到了N6705直流电源的示波器功能。实际上,这是内置在输出模块中的数字化仪,根据型号的不同,位数在12-28bit 之间, 速度的64kSa/s 200kSa/s 之间。

电源都能测量被测件的静态电压与电流,但有些高性能电源,例如N6705直流电源分析仪,还能用内置的数字化仪测量动态电压与电流。这种电源使用内置数字化仪,这就像在电源内置了一台高分辨率的数字示波器,可以用于电压和电流的波形捕获,或者进行长期的数据采集和记录。

关于数字化仪

数字化仪不同于我们通常所说的A/D转换器。A/D转换器只是数字化仪的一部分,更重要的是,数字化仪包含可信号调理部分,它就像仪器的前端,可以将输入的信号进行增益或衰减,抑制其噪声等,将信号调理成A/D转换器适用的输入信号。可以传统上数字化仪可用于数据采集以便捕获和存储模拟信号。与示波器类似, 使用数字化仪同样可以显示模拟信号。 电源的内置数字化仪能够捕获在输出端上的动态电压和电流波形。

1 显示了数字化仪将模拟波形转换为一组数据点。在触发的基础上,数字化仪能够测量采样点,并将其保存到缓存器。

1数字化仪将模拟波形转换为采样数据点

与示波器类似,在执行数字化仪测量时您可以设置以下三个参数的其中两个

1.  
时间间隔 采样的时间间隔

2.  
采样数量 您想要获得的采样总数

3.        
采集时间 于采样的总时间

设置了两个参数之后剩余参数可通过下面的公式确定

采集时间 = 时间间隔 x 采样数量 –1

与示波器类似的是电源的内置数字化仪可配置电平触发,并捕获电源输出电压波形。但它还可以直接设置在电流上的触发,这是示波器无法做到的, 对于被测件的电流特性分析,这一点是非常重要的。电源的数字化仪将会把波形数据点与读数保存到缓冲器。您可以检索数据,利用任意的标准软件进行分析。您还能使用定制程序或可用的器件表征软件,轻松地显示时域中的结果或执行统计分析,显示非常类似示波器的显视或数据记录仪的显示图。

电源内置的数字化仪应用示例

如果您使用电源来替代电池您能够捕获流入被测件的动态电流信息从而更好地了解被测件电池的电流消耗。因此通过适当的设计调整,您将能够优化不同工作模式下的被测件电源管理。

2 显示了利用电源输出端的数字化仪和器件表征软件对手机的电流消耗提取一个采样波形。这就是安捷伦14585A器件表征软件的显示。这个软件适用于安捷伦的N6705 直流电源分析仪。

图2:器件表征软件使用电源的内置数字化仪来捕获数据显示了手机对电源的电流消耗。


使用器件表征软件时捕获数据以图形的方式在时域中显示与示波器显示信号的方式非常接近。可以清晰看到手机的电流工作波形, 在空闲、接收、和发射状态的电流。当然,您也可以采取其它方式来分析这些数据。


利用这个软件,您可以使用PC与仪器的总线接口,如USBLAN GPIB), 捕获数字化波形信息,并传入PC。 获取的数据可用于电源上全屏幕显示波形的平均值计算,就像是前面板显示屏一样,或一段波形数据的计算。 您甚至能够通过改变触发偏置,来采集预触发或后触发数据, 以捕获您感兴趣的波形,例如在测量直流浪涌电流时, 直接捕获峰值电流值。