Đo trở kháng là phép đo dễ ra số nhưng khó ra số đúng. Một cuộn cảm đo ở 1 kHz không tải cho giá trị rất đẹp, rồi đưa vào mạch biến đổi công suất chạy ở dòng phân cực thực tế thì hành xử hoàn toàn khác. Keysight E4990A tồn tại để xoá đúng khoảng cách đó: đo linh kiện ở đúng tần số và đúng điểm làm việc mà nó sẽ chạy.
Bài này đi qua bốn nhóm ngành đang dùng máy nhiều nhất, và với mỗi nhóm chỉ ra tính năng nào của máy phục vụ bài toán của họ.
Nền tảng chung: sáu thông số quyết định
E4990A đo từ 20 Hz tới 120 MHz, với các bậc trần tần số 10 / 20 / 30 / 50 / 120 MHz nâng cấp bằng license. Độ chính xác trở kháng cơ bản là ±0,08%, giá trị điển hình đạt ±0,045%. Dải trở kháng đo được trải từ 25 mΩ tới 40 MΩ — đủ phủ từ cuộn cảm tổn hao rất thấp tới điện trở rất cao.
Hai tính năng còn lại là thứ tạo ra khác biệt thực tế. Thứ nhất, nguồn DC bias tích hợp 0 đến ±40 V và 0 đến ±100 mA ngay trong máy, không cần ghép nguồn ngoài. Thứ hai, máy đọc trực tiếp bộ tham số |Z|, θ, R, X, L, C, D, Q và hiển thị tới 4 kênh song song trên màn hình cảm ứng 10,4 inch.
Về vị trí trong dòng sản phẩm: E4990A là bản kế nhiệm của 4294A. Với các phòng thí nghiệm đang vận hành 4294A, đây là hướng thay thế chính thức khi máy cũ hết vòng đời hỗ trợ.
1. Sản xuất linh kiện thụ động: phân loại theo dung sai
Nhà máy sản xuất tụ, cuộn cảm và điện trở cần trả lời một câu hỏi lặp lại hàng nghìn lần mỗi ca: linh kiện này có nằm trong dung sai không, và hệ số tổn hao của nó là bao nhiêu.
Độ chính xác cơ bản ±0,08% là thứ quyết định ở đây. Khi dung sai sản phẩm là ±1%, sai số thiết bị đo phải nhỏ hơn hẳn một bậc thì kết quả phân loại mới có ý nghĩa; nếu không, chính thiết bị đo sẽ đẩy linh kiện đạt sang loại không đạt và ngược lại.
Điểm thứ hai, và là chỗ hay bị làm tắt: linh kiện cần được xác nhận trên cả dải tần làm việc chứ không chỉ tại một điểm tần số. Một tụ đạt chuẩn ở 1 kHz vẫn có thể lệch xa ở 1 MHz do ảnh hưởng của điện cảm ký sinh. Khả năng quét tần số của E4990A cho thấy toàn bộ đường cong thay vì một điểm.
2. Ô tô và xe điện: đo dưới dòng phân cực
Đây là nhóm khai thác tính năng DC bias tích hợp nhiều nhất. Trong bộ biến đổi công suất của xe điện, cuộn cảm không làm việc ở dòng bằng không — nó mang dòng một chiều đáng kể chồng lên thành phần xoay chiều.
Lõi từ có hiện tượng bão hoà: khi dòng một chiều tăng, độ từ thẩm hiệu dụng giảm và điện cảm tụt xuống. Một cuộn cảm ghi 100 µH đo ở dòng bằng không có thể chỉ còn một phần giá trị đó ở dòng làm việc thực tế. Nếu thiết kế mạch dựa trên con số đo không tải, tần số đóng cắt và dòng gợn sẽ khác hẳn tính toán.
Nguồn DC bias ±40 V / ±100 mA tích hợp cho phép quét dòng phân cực và vẽ ra đường cong suy giảm điện cảm ngay trên máy — không cần dựng mạch phân cực ngoài với các bộ lọc chặn thường là nguồn sai số mới.
3. Bán dẫn và vật liệu: dựng mạch tương đương
Nhóm nghiên cứu vật liệu không quan tâm tới một giá trị L hay C đơn lẻ. Họ cần biết linh kiện hay mẫu vật liệu hành xử như mạch tương đương nào, và các thành phần trong mạch đó biến thiên ra sao theo tần số.
Đây là lý do bộ tham số đầy đủ |Z|, θ, R, X, L, C, D, Q có giá trị: từ mô-đun và góc pha của trở kháng suy ra được thành phần thực và ảo, từ đó tách được phần tổn hao khỏi phần tích trữ năng lượng. Khả năng hiển thị 4 kênh song song cho phép đặt cạnh nhau, chẳng hạn |Z| và θ cùng với D và Q, để nhìn thấy quan hệ giữa chúng trong cùng một lần quét.
Với đo đặc trưng vật liệu điện môi và từ tính, cần lưu ý rằng phép đo phụ thuộc rất nhiều vào đồ gá và bộ chuẩn hiệu chuẩn tương ứng — phần này nên được xác nhận theo từng ứng dụng cụ thể khi cấu hình hệ đo.
4. Năng lượng và nghiên cứu pin: vùng tần số thấp
Nhóm cuối cùng khai thác đầu kia của dải tần. Trở kháng trong của phần tử tích trữ điện hoá không phải một điện trở thuần — nó biến thiên mạnh theo tần số, và các hiện tượng chậm nhất chỉ lộ ra ở vùng tần số rất thấp.
Việc E4990A bắt đầu từ 20 Hz là điều kiện cần để chạm tới vùng này. Trong khi đó, dải trở kháng xuống tới 25 mΩ cho phép đo được phần tử có trở kháng trong rất nhỏ — đúng đặc điểm của các phần tử dòng cao.
E4990A hay một máy đo LCR thông thường?
Câu hỏi hợp lý cuối cùng: khi nào cần máy phân tích trở kháng thay vì một máy đo LCR để bàn.
Máy đo LCR cho giá trị L, C, R tại một hoặc vài tần số cố định — nhanh, đơn giản, đủ cho kiểm tra nhập hàng và phân loại theo dung sai ở một điểm. Máy phân tích trở kháng quét tần số và cho cả đường cong, đồng thời đọc được góc pha và các tham số dẫn xuất.
Nếu công việc là kiểm tra linh kiện tại điểm tần số danh định, một máy như E4980B phục vụ tốt và tiết kiệm hơn. Nếu cần thấy linh kiện hành xử ra sao trên cả dải tần, hoặc cần đo dưới dòng phân cực, thì đó là phạm vi của E4990A. Toàn bộ danh mục máy đo LCR và trở kháng Keysight có thể tham khảo để đối chiếu.
Techmaster Electronics là đại lý uỷ quyền của Keysight Technologies tại Việt Nam. Để được tư vấn bậc tần số, đồ gá đo phù hợp và nhận báo giá, vui lòng liên hệ hotline 0908 173 345. Thiết bị được bảo hành chính hãng kèm hỗ trợ hiệu chuẩn ISO/IEC 17025 tại Việt Nam.
