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2018年4月10日 (火)

Impedance Analyzer Imterface-6 (補正と測定)

Analog DiscoveryのImpedance Analyzer機能を使用する時は

初めにオープン補正とショート補正を行う必要があります。
オープン補正はコネクタに何も接続しない状態でジグの浮遊アドミタンスを測定します。
ショート補正は使用するコネクタにショートバーをつけた状態でジグの残留インピーダンスを測定します。
初めは練習を兼ねて全ての抵抗値で行います。
WaveformsのWelcomeからImpedanceを選択すると下図のデフォルト画面が現れます。
Start周波数とStop周波数は任意に設定できます。
Amplitude(1V)とOffset(0V)はデフォルトのままで変更しません。
Resistorは基準となる抵抗値でジグの切り替えスイッチの抵抗値と合わせる必要があります。
Resistor Firstはデフォルトの設定でこのままの設定にします。
ジグの回路はResistor Firstで間違わないようにスイッチ上部には「Resistor First」とシルク印刷してあります。
Samplesは測定周波数内の測定ポイントを設定します。
多いほどスムーズになりますが時間がかかりますのでここでは200に設定します。
複雑なレスポンス以外のLCR単体でしたら200で十分です。20180410_090914
Samplesの左にあるギアマークをクリックした画面です。
Average回数を多くするとノイズ成分が平均化されて綺麗なデータが得られます。
それは最終データ収集時に大きくすれば良いと思います。
ここではAverageを5に設定します。
他はデフォルトのままです。
ProbeRes,ProbeCapには意味深な値が選択できるようになっています。
いずれ突っついてみたいと思いますが現状はAutoでいきます。

20180410_091059

Compensation(補正)をクリックした画面です。

測定周波数範囲を100Hz〜10MHz、サンプル数は200、平均化を5としました。

100Hz以下に設定すると測定に時間がかかります。

LCR単体の時はスカートが連続していて想像がつきますので100Hzからで十分と思います。

補正作業にはいりましょう。

ジグにはブランクのテストピース基板を挿入してオープン補正を行います。

注:ブランクのテストピース基板を挿入しないと正確な浮遊アドミタンスが測定できません。

ジグの切り替えスイッチを1MΩに設定します。

マトリックスのOpen-1MΩのempty箇所をクリックすると補正が開始されます。

スイッチ抵抗を100KΩにして

マトリックスのOpen-100KΩのempty箇所をクリックするという作業を

10KΩ,1KΩ,100Ω,10Ωについても行います。

20180410_091141

テストピース基板にジャンパー処理をしてショートバーとします。
上のマトリックスで今度はShort-抵抗値のemptyをクリックします。
ここでもマトリックスの抵抗値とジグの抵抗値は一致させる必要があります。

20180410_110334

全てのオープン、ショート補正を終えるとこのようになると思います。

これで補正完了です、が、この補正テーブルを異なるサンプル数や周波数で測定しようとすると警告が出ます。

今回は全てを同じパラメータで補正しましたが、それぞれ任意の周波数帯域、サンプル数を選択可能です。

補正作業の説明を簡単にするために同じにしました。

20180410_092750

忘れずにEnableにチェックを入れて校正データを有効にします。

20180410_092812

いつものようにインダクター(太陽誘電LTL10TB)を測定しました。

Resistorは1KΩがSNがよく収集できました。

群馬アナログナレッジでNF社のFRA(Frequency Responce Analyzer)で収集したこのデータと比べてみてください。

オープン〜ショート補正という測定前の作業は必要ですが美しくも正確なデータが得られました。

僕にとっては縦軸がインピーダンス値の表示というのがとてもに嬉しいです。

ハードで組んでいた時は収集したデータの縦軸はdbでエクセルで体裁を整えなければいけませんでした。

今回テストピース基板を作った理由はオープン〜ショート補正のLCRを取り付けるピッチを一定に保ちたかったからです。

ピッチが一定だとオープン補正時の浮遊アドミタンスが一定になります。

ピッチが一定だとショート時の残留インピーダンスも一定になり測定精度に貢献できます。

テストピースは30枚付属しますので接続方法を思いつくままに試して見て下さい。

アナログは肌で感じるのが一番です。

黒色のブロックターミナルから3cmほどのリード線の先にワニ口クリップを取り付けての測定方法もありです。

その時はワニ口クリップ端でオープン〜ショート補正を実施してください。

20180410_205219

テストピースにインダクタを実装したので測定は楽でした。

20180410_114116

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ジグのスイッチで右側にはインダクタ値とキャパシタ値が印刷されていますがこれは測定レンジの目安です。

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測定時の注意点:スイッチの設定抵抗値と測定画面の抵抗値は必ず一致させてください。
                         そして測定画面がResistor Firstになっていることを再確認してください。
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測定メニューはたくさんあり知識不足で理解できていない項目もあります。

20180410_114807

過去の実験結果です。

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