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2014年9月

2014年9月30日 (火)

redpitayaでLCR測定

KickStarterであっという間に目標額に達した

redpitayaでLCRを測定できる準備が着々と進んでいるようです。

100Hz to 500kHz continous frequency range

0.5% basic measurement accuracy

the device will be able to measure 10 impedance parameters

4terminal Kelvin connections

automatic parametric frequency sweep

They did it-the LCR Meter

下の写真は上記のビデオからキャプチャーしたLCR MeterのUser Interfaceです。

精度をあげる為には何らかの外付け回路が必要な気がしています。

0.5%精度でインピーダンスチャートを表示できるならredpitaya購入したい。

このニュースからしばらくは目が離せない。

redpitayaはWiFiで飛ばせるのでiPadで使えるのも魅力です。

20140930_122521

LCR測定はAnalog Discoveryでも出来るはずで

LCR測定させるハード部はかなり煮詰まってきています。

ハード部はDUTの電圧を測定するDifferential Amplifierと電流を測定する

Current to Voltage Convertorから構成されます。

そのハード部を

ネットワーク・アナライザー機能に接続するとインピーダンスと位相は表示可能なはずです。

2014年9月27日 (土)

DE-5000 Test Fixture (SMD)

DRE EE LCR METER DE-5000のTL-21及びTL-22 Probeのボックスを

分解すると蓋の部分にこのような基板が実装されています。
表面のシールをはがすとSMD用のパタ−ン基板でした。

20140927_172748

テスト・フィクスチャを創りそれにSMD基板を実装してみました。
DE-5000の4端子信号を0.8D-QEVのBNC同軸ケーブルで接続します。
4端子信号はそれぞれRCA端子とジョンソン・ターミナルに配線しています。
SMD基板を実装しているユニバーサル基板は取り外す事ができます。

20140927_173122

OPEN/SHORTの校正後
1pF COG(1608size)の容量を測定してみました。
安定して測定できているようです。20140927_173146
Test Fixtureの内部等は後日アップ予定です。
追記:2016.2.16
Tl−22のシールをはがすと未使用のSMD基板が実装されています。
付属のケーブルをはずしSMD基板から配線すると
チップ専用アダプターができます。

20160216_095619

2014年9月23日 (火)

DE-5000で抵抗の寄生インダクタンスを測定。

いつ購入しようかと迷っていたDE-5000をついにゲット?

気になっていた抵抗の寄生インダクタンスを測定してみました。
目的は高い周波数まで使用できるシャント抵抗をいつかは創りたいからです。
既成品の10mΩのLs値はカタログ値では<50nHで実測値はでした。
簡略的にLsとのLPF構成になったと仮定するとR/2πLから53KHz(-3db)となります。
10mΩでできれば1nH以下のシャント抵抗が目標です。

20140923_111629

100Ωの1円抵抗で気になっていた事を実験してみました。

きっかけはデ・カップリングのコンデンサーの配置に関して

フラックスの向きを考慮すると寄生インダクタンスを減少させて

より高い周波数まで減衰させる事ができるという資料の事が

頭の片隅にありました。

シリーズ接続した抵抗を直線状態で測定した値は16nHでした。

折り曲げてフラックスを打ち消すようにするとDE-5000では測定限界で

打ち消されている事が確認できました。

低抵抗を注文中なので到着したらまた実験してみようと思います。

20140923_113051

今まで使っていたLCR METER。
L測定に関してはDE-5000の方が安定しています。

SONY/Tektronixのロゴが歴史を感じさせます。

こういう物を持っている自分が年代物かもしれません(笑)20140923_121441

ケルビン・クリップが入手できたので実測してみました。

100μΩ単位になるとKelvin Clipといえども先端の接触には気を使います。

4線ケーブルはUSBケーブルを流用しています。

シールド線は34461AのLo端子にマイナス・ワイヤーと一緒に接続して
ガードリングしてあります。

1

Kelvin Clipの功用が確認できたので

ワニ口・クリップの抵抗値を測定してみました。

DE-5000のケルビン・プローブ(TL-21 &TL-22)は

等価的に下図のような構成になります。

TL-22の SMDクリップ(金メッキ部)がワニ口に相当します。

しかし先端部の数mΩの抵抗値はDE-5000のOPEN-SHORTの

キャリブレーション機能で無視できるようになりますので問題ありません。

2

Kelvin Clip(BU-75K)はDigi Keyで購入しました。@1.395
少し高価ですが精密な測定には必要です。

6

Kelvin Clipを紹介したところで

DE-5000のケルビン接続がどのようになっているか調べてみました。

5

SMD Chip Probe(TL-22)への配線はこのようになっていました。

TL-22 Blockからは本体のKelvin Terminalへ接続する為に金メッキされた

プリント基板のベロ(t=1)が3個あります。

差し込む事に寄ってKelvin Terminalの+1,+2および-1,-2が分離され

ベロの表裏を介してホットとセンスがプローブへと接続されます。

GUARD(シールド)は表裏が接続されています。

4

2014年9月19日 (金)

Injection Transformerのケーシング

Hammondのケースが届いたので組み込んでみました。

シールを貼ったらなんかもっともらしくなりました。

20140919_00646

2014年9月 6日 (土)

Injection Transformer for Loop Test(with Analog Discovery)

下図はスイッチングレギュレーターにおけるループ・テストのブロック・ダイアグラムですがシリーズ・パス・レギュレーターにおいても同様の原理です。

帰還部を切り離して小さな抵抗で周波数を注入してあげるとループ特性を測定できます。
これを高価なネットワーク・アナライザーを使用せずにAnalog Discoveryでループ特性を観たいという好奇心です。

20140906_194112

Reference : Maxim Application Note 3245

*****

Injection に必要なTransformerの特性を調査しました。
既製品のInjection Transformerは周波数帯域が広い分価格が高いです。
Injector Transformerの既製品は低域を確保するのにコストがかかると推測します。
シリーズ・パス・レギュレーターのボーデプロットにおいて低域に関しては
Error AmpのGB積が確保してくれます。
その辺のカーブは既知として推測できますから低域は100Hzを目標にします。
Video Balun が流用できると考え75Ω-110Ω Video Isolatorを測定してみました。
Video IsolatorはCommon Mode Transのような使い方をしますが
今回の測定はグランドをアイソレートしたいので1:1のトランスとして特性をとってみました。
写真においてDC Blockが挿入されていますが必要ありません。

20140907_63732

何種類か試みましたが良い結果のみ記します。

10Hz~5MHz(-3db)において良好な特性が得られました。

出力の負荷抵抗は100Ωにしました。

この値はレギュレーターの出力インピーダンスより十二分に高く、帰還抵抗に対しては十二分に低い値です。
ループ解析を行う時は20Ω~200Ωが適切かと考えます。

10hz5mhz_injection_transformer

下記はCurrent Transformerを流用した資料で大変に興味深く読みました。
Reference : Maxim Application Note 3245
"Injection Transformers for Closed-Loop DC-DC Converter Network Analysis"
*
下記の特性のVideo Trans部のみ縦軸を拡大して周波数帯域を10Hz~5MHzとしたのが
上記のカーブです。
*
国産のカーレント・トランスでAN-3245の資料を参考に実験した結果です。
巻線比が小さくなりますので比例して減衰はしますが周波数特性は良好です。
試用したカーレント・トランスはURD社のCTL-6-Lで内部巻線は800ターンとなっています。
貫通穴に8ターン巻いて100:1のトランスとしました。

20140907_65825

Video_balun_current_trans

ルンダール(LUNDAHL) 社のVideo Transformer LL1575のカタログからの抜粋です。

Frequency response

(1V p-p sinus. Source 75Ω , load 75Ω): 20 Hz - 11 MHz +0 /- 3 dB

見るからに性能の良い事が判ります。

アムトランスに在庫はなく納期は6週間との回答でした。

20140829_141618

気になっているもう一つのビデオ・トランスはJansenのVB−1RR。

国内での扱いはないようです。

20140907_74659_2

20140907_74712

結論として安価なVideo Balunはコアが小さいので大きな信号は注入できないが
小信号のインジェクション目的には十分使えそうです。

HAMMONDの小さなケースが届いたら実装しようと思います。

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