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2016年12月13日 (火)

High Impedance Analyzer for Analog Discovery

High Impedance Analyzer for Analog Discovery

インダクタ−等のハイインピーダンス測定用プリント基板です。

20161208_183105

太陽誘電のインダクターを測定しました。

Lhl10tb

下図は群馬大学の「アナログお役立ち実験室」でNF社製のFRA(Frequency Response Analyzer)を使用して測定したデータです。

第一回 インピーダンスの計測から「高インピーダンス計測方法」から引用させて頂きました。

この記事がきっかけでAnalog Discoveryでのインピーダンス測定にはまりました。

2年も以上も前からですが..........

Lhl10tb_2

インダクターに流れる電流は反転増幅器のバーチャル・グランドを利用した電流−電圧変換で測定します。
バーチャル・グランドは理想的には0Ωですが実際は有限の値をもちます。

下図の回路で2種類のOPAの入力インピーダンスをシミュレーションしました。

Input_impedanse_3

LT1363_GB:70MHz,Ib:2uA ....「高インピーダンス計測方法」で採用しているOPA。

OPA659_GB:650MHz,Ib:10pA ......今回採用したOPA。

OPAのたちで随分と違いがあることを知りました。

「高インピーダンス計測方法」でも述べられているように高い周波数で低インピーダンスを測定する時は入力インピーダンスが大きいと誤差要因になります。

Input_impedanse_2

シミュレーションで入力インピーダンスが低くGB積が大きいOPA659は実回路において
1Ωラインが高域までよい特性です。

Photo回路図です。

電圧検出は低入力容量のOPA659を使用してDUTの両端を測定しています。

Buffer OPAとI/V Convertor OPAは同じOPAを使う事により位相ずれを抑えられます。

20161213_020058

実験風景

回路図のHowland Current Pump Circuitは使用していません。

陸軍タ−ミナル部でケルビン接続になっています。

中央のしきり板はAWGから検出部へのストレー・キャパシターによる結合を緩和させるために設けました。

しきり板はスプリングで押していますので陸軍端子を緩めるとケルビン接続端子基板も移動します。

Photo_2

冒頭のデータはエクセルとイラストレータで体裁を整えました。

Analog Discoveryでの生データは下図のようになります。

位相特性は大変に奇麗?だと思います。

20161213_022553

Analog Discovery のレガシー・バージョンは電流リミットがシビアでトリップしやすくてあまり実用的ではありませんでした。

AD2の電源は強力になりましたが電源供給中はUSB電流をモニターするルーチンで動作が緩慢になりちょいといらつきます。試験中は基板に直接ケーブルを接続して外部電源から供給しました。

下図は今回の基板でAnalog Discoveryの電源リップルと[X2Y+フェライト・ビーズ+Cap]を通したあとの実測リップル波形です。

V:Ch.1 & Ch.2   2mV/div.

H:1uS/div.

Scope_14

上のリップル電圧測定はプロービングでのループ・インダクタンスを最小にするために同軸ケーブル直づけで測定しました。

20161213_025722

20161213_033117

20161213_033507

20161208_184637

20161213_033950

2年前の出来事....

終了って書いていますが重箱の隅を突っついた結果が今回の基板です。

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