Khi mạch điều khiển ngắt dòng qua cuộn kim phun, cuộn đánh lửa hay một van điện từ, điện áp trên khoá bán dẫn có thể vọt lên hàng chục tới hàng trăm vôn trong vài micro giây rồi dao động tắt dần. Muốn ghi lại đúng dạng sóng đó trong một trạm kiểm tra tự động, bạn cần một kênh đo điện áp cao được cách ly khỏi mass của khung máy. Đó là chỗ đứng của bộ số hoá PXIe cách ly Keysight M9217A: hai kênh, 16-bit, 20 MSa/s, dải vào tới ±256 V, gói gọn trong một khe PXIe. Bài viết này giải thích M9217A đo được gì, cách chọn dải để có sai số nhỏ nhất và cách cấu hình để ghi dạng sóng kim phun.
Bộ số hoá PXIe cách ly là gì?
Bộ số hoá (digitizer; ở dạng module gọi là digitizer PXIe) là module chuyển tín hiệu analog thành chuỗi mẫu số để phần mềm phân tích, giống phần thu của một máy hiện sóng nhưng không có màn hình và được điều khiển hoàn toàn bằng chương trình. Ở dạng module PXIe, nó cắm vào khung máy cùng bộ điều khiển, nguồn, bộ chuyển mạch và các module đo khác — nếu bạn mới làm quen với kiến trúc này, xem bài hệ thống đo kiểm PXI Keysight gồm những gì.
Với một bộ số hoá PXIe cách ly, “cách ly” nghĩa là đầu vào của mỗi kênh không nối chung mass với khung máy. Với M9217A, mỗi kênh được cách ly riêng và có bộ chuyển đổi A/D riêng, hai kênh lấy mẫu đồng thời. Đầu Low của kênh được thả nổi tới ±40 V so với khung, nên bạn có thể đo vi sai giữa hai điểm của mạch mà không tạo vòng mass qua hệ thống đo. Data sheet không công bố mức cách ly giữa hai kênh với nhau, vì vậy khi thiết kế đồ gá, hãy coi ±40 V so với khung là giới hạn cần tuân thủ.
Vì sao dải ±256 V của Keysight M9217A quan trọng?
Theo data sheet của Keysight, đa số máy hiện sóng và digitizer PXI có dải vào tối đa dưới 40 V đỉnh. Để đo tín hiệu cao hơn, kỹ sư thường phải thêm bộ suy giảm hoặc mạch điều hoà tín hiệu phía trước — tốn chi phí, tốn thời gian thiết kế và thêm một nguồn sai số phải hiệu chuẩn riêng. Là bộ số hoá PXIe cách ly, Keysight M9217A nhận trực tiếp tới 256 V đỉnh giữa High và Low, với 11 dải đo từ ±250 mV tới ±256 V. Ngoài ra, mạch bảo vệ tích hợp chịu được xung quá áp tới ±400 V đỉnh.
Cần phân biệt rõ ba con số này: ±256 V là dải đo; ±400 V là mức bảo vệ trước các gai quá áp, không phải dải đo; ±40 V là điện áp thả nổi của đầu Low so với khung. Đọc nhầm một trong ba sẽ dẫn tới đồ gá sai hoặc hỏng module.
Keysight M9217A có những thông số chính nào?
Dưới đây là các thông số chính của bộ số hoá PXIe cách ly này theo data sheet 5992-0815EN.
- Tốc độ và độ phân giải: tối đa 20 MSa/s ở 16-bit, chọn được 13 mức từ 1 kSa/s tới 20 MSa/s. Băng thông analog (−3 dB) 20 MHz, giá trị điển hình.
- Đầu vào: trở kháng 1 MΩ // 40 pF, ghép DC hoặc AC (tần số cắt dưới 10 Hz).
- Bộ nhớ: 32 MSa mỗi kênh (danh định; tối đa thực tế 30.000.000 mẫu), chia được tới 1024 bản ghi, mỗi bản ghi dài từ 2 mẫu tới 32 triệu mẫu.
- Trigger: tức thời, ngoài (cổng Ext Trig, mức TTL), PXI_Trig[0:7], PXI Star, DSTARB, phần mềm, theo kênh (cạnh hoặc cửa sổ). Trễ trigger 0–3600 s và hold-off 0–10 s, độ phân giải 50 ns; nhãn thời gian 10 ns.
- Đồng bộ: ngõ ra trigger TTL để đồng bộ thiết bị khác; ghép nhiều M9217A khi cần thêm kênh.
- Phần mềm: driver IVI-COM, IVI-C, LabVIEW G, ví dụ cho LabVIEW, LabWindows/CVI, C/C++, C#, VB.NET; soft front panel mở từ Keysight Connection Expert.
- Hiệu chuẩn: xuất xưởng kèm chứng nhận hiệu chuẩn, Keysight khuyến nghị hiệu chuẩn lại mỗi năm.
Lưu ý: trang sản phẩm của Keysight có ghi “32 MSa/s” trong khối thông số tóm tắt. Theo data sheet, tốc độ lấy mẫu tối đa là 20 MSa/s; con số 32 là dung lượng bộ nhớ 32 MSa mỗi kênh.
Chọn dải đo thế nào để sai số nhỏ nhất?
Sai số DC của M9217A được công bố theo dạng % giá trị đọc + % dải đo, trong điều kiện trung bình 100.000 lần đọc ở 1 MSa/s và nhiệt độ 23 °C ± 5 °C. Phần “% dải đo” cố định theo dải, nên cùng một tín hiệu đo trên dải quá lớn sẽ kém chính xác hơn. Ví dụ tính từ công thức data sheet (áp dụng cho giá trị DC đã lấy trung bình, không cho một đỉnh xung đơn lẻ): mức 146 V trên dải ±256 V có sai số ±0,45 V; mức 14 V trên dải ±16 V (điện áp ắc quy, xem thêm mô phỏng sụt áp ắc quy theo ISO 16750-2) là ±33,2 mV; mức 0,7 V trên dải ±1 V là ±1,9 mV.
Với dạng sóng đơn phát, nhiễu của dải đo mới là yếu tố quyết định: nhiễu điển hình là 0,6 mV rms ở dải ±1 V nhưng 120 mV rms ở dải ±256 V. Nếu cần đo cả đỉnh điện áp cao lẫn mức sụt áp nhỏ của cùng một xung, hãy dùng hai kênh ở hai dải khác nhau — M9217A lấy mẫu hai kênh đồng thời nên hai bản ghi khớp thời gian với nhau.
Đo dạng sóng kim phun và tín hiệu cơ điện tử bằng M9217A như thế nào?
Data sheet của Keysight minh hoạ ứng dụng bằng một dạng sóng kim phun mẫu: khi khoá bán dẫn dẫn, điện áp máng chỉ khoảng 0,6–0,8 V; khi ngắt, điện áp vọt lên khoảng 70–146 V, thời gian ngắt cỡ 10 µs, sau đó dao động tắt dần. Quy trình cấu hình gợi ý:
- Chọn dải ±256 V, ghép DC; nối đầu Low về điểm mass cục bộ trong giới hạn ±40 V so với khung.
- Đặt 20 MSa/s (50 ns giữa hai mẫu) — đủ cho thời gian ngắt cỡ 10 µs, độ rộng xung và biên độ dao động. Cạnh bật nhanh hơn 0,1 µs chỉ có tối đa hai mẫu; nếu cần phân tích chính cạnh đó, hãy dùng máy hiện sóng băng thông cao hơn.
- Trigger theo kênh ở cạnh lên, có hysteresis để dao động không gây trigger giả; đặt pre-trigger để giữ đoạn trước thời điểm ngắt.
- Bật bộ nhớ phân đoạn để mỗi lần phun thành một bản ghi, tối đa 1024 bản ghi; nhãn thời gian 10 ns cho biết khoảng cách giữa các lần phun.
- Đọc kết quả bằng các phép đo có sẵn: đỉnh-đỉnh, cực đại, độ rộng xung, chu kỳ, thời gian lên/xuống.
Cùng cách làm áp dụng cho cuộn đánh lửa, rơ-le, động cơ bước hay van điện từ trong thiết bị cơ điện tử và hàng không — các lĩnh vực Keysight nêu trong data sheet. Trong một trạm kiểm tra chức năng hoàn chỉnh, M9217A thường đứng cạnh module tạo tín hiệu kích thích như bộ chuyển đổi D/A PXI Keysight M9185A và M9188A: một bên giả lập cảm biến cho bo mạch, một bên ghi phản ứng điện áp cao ở ngõ ra công suất.
Vì sao doanh nghiệp điện tử ô tô tại Việt Nam nên quan tâm?
Thị trường ô tô Việt Nam đang lớn nhanh và điện hoá mạnh. Theo báo cáo của Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Việt Nam (VAMA) do VietNamNet đưa tin, các thành viên VAMA bán 375.736 xe trong năm 2025, tăng 10,5%; riêng xe sản xuất, lắp ráp trong nước đạt 179.243 chiếc. VnExpress ghi nhận đến hết tháng 11/2025, xe điện hoá (thuần điện và hybrid) bán 160.322 xe, chiếm khoảng 30% toàn thị trường.
Một chiếc xe hiện đại có nhiều bo mạch điều khiển (ECU) với tầng công suất đóng cắt tải cảm — đúng loại tín hiệu điện áp cao, cần đo cách ly. Với nhà máy EMS và nhà cung cấp linh kiện điện tử ô tô, việc đưa một bộ số hoá PXIe cách ly vào trạm ATE dạng PXI để đo điện áp cao giúp bỏ bớt mạch điều hoà tín hiệu tự chế và giữ trạm test gọn trong một khung máy. Khi chọn khung, hãy tính công suất làm mát mỗi khe như hướng dẫn trong bài chọn khung máy PXIe Keysight; chuẩn phần cứng PXI Express do PXI Systems Alliance quản lý.
Khi nào nên chọn thiết bị khác thay cho M9217A?
- Cần phân tích cạnh ns hoặc băng thông trên 20 MHz: dùng máy hiện sóng có đầu dò điện áp cao phù hợp.
- Cần nhiều kênh đo chậm (nhiệt độ, điện áp DC, điện trở): một hệ thu thập dữ liệu như Keysight DAQ970A kinh tế hơn.
- Cần vừa cấp vừa đo I-V trên linh kiện bán dẫn: xem SMU PXIe Keysight M9601A.
Câu hỏi thường gặp
Keysight M9217A đo được điện áp tối đa bao nhiêu?
M9217A đo trực tiếp tới 256 V đỉnh giữa đầu High và Low của mỗi kênh, với 11 dải đo từ ±250 mV tới ±256 V. Mạch bảo vệ chịu xung quá áp tới ±400 V đỉnh, nhưng đó là mức bảo vệ, không phải dải đo.
Hai kênh của M9217A có cách ly với nhau không?
Mỗi kênh được cách ly riêng và có bộ chuyển đổi A/D riêng. Data sheet công bố đầu Low thả nổi tới ±40 V so với khung máy, nhưng không ghi mức cách ly giữa hai kênh, nên hãy thiết kế đồ gá theo giới hạn ±40 V so với khung.
Tốc độ lấy mẫu của M9217A là 20 MSa/s hay 32 MSa/s?
Theo data sheet, tốc độ lấy mẫu tối đa là 20 MSa/s ở độ phân giải 16-bit. Con số 32 là dung lượng bộ nhớ danh định 32 MSa mỗi kênh, chia được tới 1024 bản ghi.
M9217A cần những gì để hoạt động?
M9217A là bộ số hoá PXIe cách ly một khe, cần khung máy PXIe và bộ điều khiển. Module đi kèm driver IVI-COM, IVI-C và LabVIEW G, điều khiển được từ LabVIEW, LabWindows/CVI, C/C++, C# hoặc VB.NET, và có soft front panel để kiểm tra nhanh.
Techmaster là nhà phân phối ủy quyền của Keysight tại Việt Nam, đồng thời cung cấp dịch vụ hiệu chuẩn đạt chuẩn ISO/IEC 17025. Xem thêm các giải pháp đo kiểm tại trang Keysight của Techmaster, tải data sheet M9217A, hoặc liên hệ Techmaster để được tư vấn cấu hình bộ số hoá PXIe cách ly cho trạm kiểm tra của bạn.
