Phân tích ứng dụng và nguyên lý của cầu kỹ thuật số LCR trong đo thông số mạch

Trong lĩnh vực thử nghiệm điện tử, cầu nối kỹ thuật số đóng một vai trò quan trọng. Theo truyền thống, cầu kỹ thuật số chủ yếu được sử dụng để đo các thông số như độ tự cảm, điện dung, điện trở và trở kháng, một phương pháp được coi là thông thường. Trong khi các phép đo trở kháng ban đầu thực sự sử dụng các phương pháp cầu truyền thống, thì sự ra đời của các công nghệ kỹ thuật số và analog hiện đại dần dần loại bỏ phương pháp này. Tuy nhiên, danh pháp của các cầu kỹ thuật số, chẳng hạn như cầu LCR, vẫn tồn tại cho đến ngày nay. Đáng chú ý, khi một cây cầu số kết hợp công nghệ vi xử lý thì nó được gọi là cầu nối số. Cầu kỹ thuật số LCR. Người dùng thường gọi các thiết bị này là máy đo LCR, cầu LCR hoặc máy kiểm tra LCR.

Cầu kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi trong việc đo các thông số của các thành phần trở kháng, bao gồm điện trở AC (R), độ tự cảm (L) cùng với hệ số chất lượng (Q) và điện dung (C) cùng với hệ số tiêu tán (D). Do đó, chúng thường được gọi là máy đo LCR kỹ thuật số. Dải tần số đo của chúng trải dài từ tần số nguồn đến khoảng 100 kHz, với sai số đo cơ bản là 0.02%, thường là khoảng 0.1%.

Khi các tín hiệu mạch điện tử tiếp tục phát triển theo hướng tốc độ và tần số cao hơn, việc hiểu mô hình thực tế của các thành phần LRC trở nên cần thiết, vượt xa các mô hình lý tưởng đơn giản. Việc đo chính xác điện áp và dòng điện cấp vào Thiết bị đang được kiểm tra (DUT) tạo điều kiện xác định chính xác trở kháng của DUT. Quá trình đo bao gồm việc sử dụng các máy dò nhạy pha (PSD) trong Cầu kỹ thuật số LCR để đo các thành phần cùng pha và cầu phương của điện áp Vx và Vr tương ứng với vectơ pha tham chiếu. Sau đó, các giá trị này được số hóa thông qua bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) và được máy tính tính toán phức tạp để thu được các thành phần điện trở và phản kháng cấu thành trở kháng Zx của DUT.

Mặc dù kế thừa danh pháp cầu truyền thống, cầu kỹ thuật số đã chuyển đổi khỏi thành phần của cầu AC cổ điển. Thay vào đó, chúng đã phát triển để hoạt động ở mức độ cao hơn, quay trở lại các nguyên lý và mạch điện của máy đo dòng điện và điện áp dựa trên định luật Ohm để đo trở kháng.

FD2810B_Cầu kỹ thuật số LCR

Có nhiều phương pháp khác nhau để đo độ lệch pha giữa tín hiệu điện áp và dòng điện:

1. So sánh chéo XNUMX + Kỹ thuật đo thời gian:

Một phương pháp phổ biến liên quan đến việc kích hoạt một mức từ điểm giao nhau bằng 0 và đo chênh lệch thời gian giữa hai điểm giao nhau bằng 0.

2. Kỹ thuật lấy mẫu đồng bộ kênh đôi:

Liên quan đến việc thực hiện tính toán và phân tích sau khi lấy mẫu bằng hai kênh ADC.

3. Phương pháp nhân tương tự: Bằng cách nhân hai tín hiệu, có thể xác định độ lệch pha, cho phép tính toán trở kháng.

Cầu kỹ thuật số được ứng dụng rộng rãi trong các khoa đo lường để hiệu chuẩn và truyền tải các tiêu chuẩn trở kháng, cũng như các phép đo thông thường các thành phần trở kháng trong các khoa nói chung. Nhiều cây cầu kỹ thuật số được trang bị giao diện tiêu chuẩn để tự động phân loại các thành phần được đo dựa trên độ chính xác. Chúng cũng có thể được kết nối trực tiếp với hệ thống kiểm tra tự động để kiểm tra dòng sản phẩm, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất.

Vào giữa những năm 1980, đã có hàng chục cây cầu kỹ thuật số có tỷ lệ lỗi chung dưới 0.1%. Cầu kỹ thuật số đang tiến tới độ chính xác cao hơn, chức năng tăng cường, tốc độ cao hơn, tích hợp tốt hơn và trí thông minh nâng cao.