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2015年10月

2015年10月16日 (金)

Capacitor Impedance Measurements (Analog Discovery)

Analog Discoveryでキャパシタを組み合わせた時のインピーダンス測定をしました。

導電性高分子アルミ固体電解コンデンサ OS-CONは低ESRです。
100uF/16Vの100KHz〜300KHzにおいてESRは24mΩというスペックです。
それにMLCC X7R 0.1u,1u,10uFを並列接続した特性がオレンジ曲線です。
測定ターミナルに3個並列にした順番を変えると特性も変わります。
こういう治具で測定していると実装する時の注意点も見えてきます。
*
-20dbラインは1Ωで確認用に収集しています。
-40db:100mΩ
-60db:10mΩ
MLCC のmΩ単位のディップも観測できています。

20151009_235028

電圧、電流検出用に帯域約10MHzのInstrumentation Amp(G=20db)を使用しています。
FDA回路で入出力ともバランス構成になっています。

これは以前に紹介したハードでタ−ミナル部でケルビン接続になっています。

20151009_235415

20dbのInstrumentation AmpによりCMRRは400KHz付近まではノイズレベル以下まで下がり、
それ以降においても改善があります。
確認の為に周波数特性のデータもプロットしています。

下図はCh.1とCh.2の測定結果です。

Ch.1とCh.2ではCMRRが異なります。

これはAnalog Discovery基板のレイアウトからくるアンバランス成分の影響と考えられます。

20151010_003811

20151010_003546

内部写真(上から2番目の写真)において右の5個はリレーで
アナログ・デスカバリーのStatic I/O で
電流制限用の抵抗を切り替えられるようにしています。
抵抗値は10dbステップになる値にしています。

下図は1Ωの抵抗を電流制限抵抗を切り替えた時の特性で
10dbステップになっています。

20151010_004907

測定対象のインピーダンスにより最適になるよう電流制限抵抗の値を
切り替えますが通常のキャパシタの場合は

1Ω:-20db(9position)がデータ収集上S/Nが良く取れました。

実はもう少し簡略化したインターフェースでこのようなデータを取れないかと

思案し試作した回路は.......ボツになり

Instrumentation Ampの性能はよいなぁ、と再確認する結果でした。

*

20db In-Ampを入力段に付加する事により

CMRRをノイズ・レベルまで下げる事ができ

Analog Discoveryの14ビットA/Dの性能を限界迄活かせたと思います。

1MHz以上のCMRR対策として

バランスのとれたCommon Mode Trans を付加すると改善できます。

Analog Discoveryは教材用として販売されていますが

このようなインターフェースを付加すると

自作派は勿論、プロの簡易測定器としても十分使えるとおもいます。

*

こちらはNational Instrumentationが発売したAnalog Discovery 2

MacOSもサポートしている。価格は不明。

オリジナルのAnalog DiscoveryもMacOS に対応して下さい、Digilentさん!

Analog Discovery3はMacOS対応16Bit Version.................欲しいです!

BODE Plotterの縦軸に演算機能をつけて単位を変えられるといいな。

20151016_230157

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