Biên độ pha của vòng hồi tiếp DC-DC ở vài kHz, suy hao phản xạ của bộ lọc ở dải GHz, trở kháng milliohm của mạng phân phối nguồn trên bo mạch — ba bài đo này thường nằm trên ba máy khác nhau. Keysight E5061B gom chúng vào một khung máy nhờ hai nhóm cổng đo riêng biệt: cổng tham số S cho dải RF và cổng gain-phase cho dải tần thấp. Bài này đi qua bốn ứng dụng thực tế, chọn cổng nào cho bài đo nào, và các lỗi hay làm sai kết quả.
E5061B thông số quyết định bài đo nào làm được
Theo trang sản phẩm của Keysight, E5061B phủ dải tần tối đa 5 Hz – 3 GHz, có hai cổng và lựa chọn trở kháng hệ thống 50 Ω hoặc 75 Ω. Máy có hai hướng cấu hình. Bản RF dùng bộ thử truyền dẫn/phản xạ hoặc bộ thử tham số S từ 100 kHz tới 1,5 GHz hoặc 3 GHz. Bản LF-RF (tùy chọn 3L3, 3L4, 3L5) bắt đầu từ 5 Hz, lên tới 500 MHz, 1,5 GHz hoặc 3 GHz, kèm nguồn phân cực DC tích hợp.
Với bản 3L5, tài liệu kỹ thuật của Keysight mô tả hai nhóm cổng:
- Cổng tham số S (cổng 1 và 2): 5 Hz – 3 GHz, 50 Ω, có bộ thử tham số S tích hợp.
- Cổng gain-phase: 5 Hz – 30 MHz, bộ thu R và T chuyển được giữa 1 MΩ//30 pF và 50 Ω, mỗi bộ thu có suy giảm 0 dB/20 dB chọn bằng tay.
- Nguồn phân cực DC tích hợp, quét được, tới ±40 V DC, cộng chồng lên tín hiệu nguồn AC.
Ba tùy chọn chức năng mở rộng ứng dụng: 005 phân tích trở kháng, 006 phân tích truyền năng lượng không dây, 010 phân tích miền thời gian và định vị lỗi. Cách chọn dải tần đã được phân tích trong bài so sánh cấu hình E5061B 500 MHz, 1,5 GHz hay 3 GHz; bài này tập trung vào cách dùng.
Ứng dụng 1: tham số S của bộ lọc, anten và cáp
Đây là bài đo quen thuộc nhất của một máy phân tích mạng Keysight. Keysight liệt kê các đối tượng như bộ lọc và anten trạm gốc di động, cuộn thu MRI, RFID, bộ lọc LAN, anten ô tô và cáp CATV.
- Chọn trở kháng hệ thống đúng với linh kiện: cáp và thiết bị CATV làm việc ở 75 Ω.
- Hiệu chuẩn tại mặt phẳng nối linh kiện, không phải tại đầu cổng máy. Mọi đoạn cáp và đầu nối nằm ngoài mặt phẳng hiệu chuẩn đều được tính vào kết quả.
- Đọc S11 và S21 cùng lúc để thấy cả phối hợp trở kháng lẫn dải thông của bộ lọc.
- Dùng tùy chọn 010 khi cần định vị: phép cổng thời gian (time gating) tách phản xạ của đồ gá khỏi phản xạ của linh kiện, và chỉ ra vị trí điểm lỗi dọc theo cáp.
Ứng dụng 2: đo độ lợi vòng hồi tiếp của bộ biến đổi DC-DC
Đây là lý do nhiều phòng thiết kế nguồn chọn máy phân tích mạng Keysight E5061B. Keysight mô tả cổng gain-phase với đầu vào 1 MΩ để đo trực tiếp trên mạch, cho bộ khuếch đại và vòng điều khiển DC-DC.
Nguyên lý: cắt vòng hồi tiếp tại một điểm có trở kháng thấp phía trước và trở kháng cao phía sau, thường là giữa ngõ ra và bộ chia áp hồi tiếp. Chèn một điện trở nhỏ vào đó và bơm tín hiệu nhiễu qua biến áp cách ly. Bộ thu R đo tín hiệu ở một phía điện trở, bộ thu T đo ở phía kia. Tỉ số T/R theo tần số chính là độ lợi vòng; từ đồ thị đọc được tần số cắt, biên độ pha và biên độ độ lợi.
- Đặt đầu vào R và T ở 1 MΩ để không làm tải mạch. Chế độ 50 Ω dành cho khi nguồn tín hiệu cũng là 50 Ω.
- Bắt đầu với mức nguồn thấp. Tín hiệu bơm quá lớn đẩy bộ điều khiển ra khỏi vùng tuyến tính và làm méo đồ thị; tăng dần đến khi đường cong hết nhiễu.
- Bật suy giảm 20 dB khi điểm đo có biên độ lớn, tránh quá tải bộ thu.
Ứng dụng 3: CMRR và PSRR của op-amp
Keysight nêu rõ phép đo CMRR và PSRR của op-amp là ứng dụng của cổng gain-phase. Với PSRR, tín hiệu nguồn được cộng lên đường cấp nguồn của op-amp; bộ thu R đo biên độ gợn trên chân nguồn, bộ thu T đo biên độ xuất hiện ở ngõ ra. Tỉ số hai giá trị theo tần số cho biết op-amp loại bỏ nhiễu nguồn tốt tới đâu. CMRR làm tương tự nhưng tín hiệu được đưa đồng thời vào hai ngõ vào.
Tín hiệu ở ngõ ra thường rất nhỏ, nên hãy kiểm tra đường nền bằng cách nối R và T vào cùng một điểm trước khi đo.
Ứng dụng 4: trở kháng milliohm của PDN và linh kiện với tùy chọn 005
Data sheet tùy chọn 005 của Keysight mô tả ba phương pháp đo trở kháng, mỗi phương pháp hợp với một vùng trở kháng:
| Phương pháp | Cổng đo | Vùng phù hợp theo Keysight |
|---|---|---|
| Phản xạ | Cổng tham số S số 1 | Trở kháng thấp đến trung bình |
| Nối tiếp (series-thru) | Cổng gain-phase | Trung bình đến cao, tới 30 MHz |
| Song song (shunt-thru) | Cổng tham số S 1 và 2 | PDN tới dải GHz |
| Song song (shunt-thru) | Cổng gain-phase | PDN milliohm ở tần số thấp |
Vì sao lại có hai cách đo shunt-thru? Ở tần số thấp, lớp chắn của hai sợi cáp nối cổng 1 và cổng 2 tạo thành một vòng đất; sụt áp trên điện trở lớp chắn lọt vào phép đo và dễ lấn át chính linh kiện chỉ vài milliohm. Keysight cho biết shunt-thru trên cổng gain-phase loại được sai số vòng đất này, nên đó là cấu hình cho tụ lọc nguồn, mặt phẳng nguồn và trở kháng ra của bộ DC-DC ở dải tần thấp.
Tùy chọn 005 hỗ trợ hiệu chuẩn hở mạch/ngắn mạch/tải cho mọi phương pháp, cùng bù hở/ngắn cho đồ gá. Chức năng phân tích mạch tương đương trích 3 hoặc 4 phần tử từ đường trở kháng của tụ, cuộn cảm và bộ cộng hưởng. Nguồn phân cực DC tích hợp — data sheet ghi tới 40 V DC, dòng tối đa 100 mA — cho phép đo đặc tính tụ gốm theo điện áp phân cực ngay trên cùng máy.
Năm lỗi thường gặp
- Đo PDN milliohm bằng shunt-thru trên cổng tham số S ở tần số thấp. Vòng đất qua lớp chắn cáp cộng vào kết quả; chuyển sang cổng gain-phase.
- Để đầu vào gain-phase ở 50 Ω khi đo trên mạch. Điện trở 50 Ω làm tải điểm đo và thay đổi chính vòng điều khiển cần đo.
- Bơm tín hiệu quá lớn vào vòng hồi tiếp. Đồ thị trông mượt nhưng là đáp ứng phi tuyến, biên độ pha đọc ra không đúng.
- Hiệu chuẩn ở đầu cổng máy rồi thêm cáp và đồ gá. Pha và suy hao của phần thêm vào bị tính cho linh kiện.
- Dùng máy 50 Ω cho linh kiện 75 Ω mà không tính đến phản xạ của bộ chuyển đổi.
E5061B giá phụ thuộc vào cấu hình bạn chọn
Không có một mức E5061B giá chung: chi phí khác nhau giữa bản RF 100 kHz và bản LF-RF 5 Hz, và tăng khi thêm tùy chọn 005 hay 010. Hãy liệt kê bài đo trước: chỉ đo bộ lọc, anten thì bản RF là đủ; cần độ lợi vòng DC-DC, PSRR hay PDN milliohm thì phải có cổng gain-phase của bản LF-RF. Nếu đang cân nhắc giữa các dòng ENA, xem thêm bài so sánh Keysight E5063A với E5061B và E5080B.
Xem đầy đủ E5061B thông số và tùy chọn trên trang sản phẩm, hoặc danh mục thiết bị đo Keysight. Cần tư vấn cấu hình, đồ gá đo trở kháng hoặc báo giá máy phân tích mạng Keysight E5061B? Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn ISO/IEC 17025 và đội kỹ sư hỗ trợ dựng phép đo theo đúng mạch của bạn.
