Keysight E4991A là máy phân tích trở kháng và vật liệu RF dải 1 MHz – 3 GHz, từng là công cụ quen thuộc trong phòng thí nghiệm linh kiện thụ động và vật liệu. Điều cần nói ngay: Keysight hiện xếp E4991A ở trạng thái Obsolete (ngừng sản xuất) và chỉ định E4991B làm sản phẩm thay thế. Bài này không lặp lại kỹ thuật đo đã có ở các bài trước, mà đi theo từng ngành: nhà sản xuất tụ và cuộn cảm, ngành vật liệu, thiết kế module RF, phòng R&D và trường đại học. Với mỗi ngành, chúng tôi chỉ ra E4991A đã làm gì và vì sao E4991B là hướng đi khi đầu tư mới.
Keysight E4991A là gì, và khác LCR Meter Keysight ở đâu?
Nhiều danh mục xếp E4991A chung nhóm với LCR Meter Keysight như E4980A, nhưng hai loại máy phục vụ hai vùng tần số khác nhau. LCR meter để bàn làm việc ở dải tần số thấp, đo L, C, R tại một vài điểm tần số cố định cho kiểm tra sản xuất. E4991A là máy phân tích trở kháng RF: quét liên tục từ 1 MHz tới 3 GHz với độ phân giải 1 mHz, vẽ đường đặc tuyến |Z|, θ, L, C, Q theo tần số, và khi có tùy chọn phù hợp thì đọc ra hằng số điện môi, độ từ thẩm của vật liệu.
Theo trang sản phẩm của Keysight, các thông số chính của E4991A gồm:
- Dải tần 1 MHz – 3 GHz, độ phân giải 1 mHz.
- Độ chính xác cơ bản ±0,8%.
- Mức dao động tối đa 1 dBm / 0,5 Vrms / 10 mArms.
- Tùy chọn 001: nguồn DC bias ±40 V hoặc ±50 mA.
- Tùy chọn 002: đo vật liệu điện môi và từ; tùy chọn 007: đo đặc tính nhiệt từ −55 °C đến +150 °C; tùy chọn 010: bộ kết nối trạm probe cho đo on-wafer.
E4991A thông số so với E4991B: phần thay thế mang lại gì
E4991B bắt đầu xuất xưởng năm 2014 và thay thế E4991A. Giữ nguyên dải 1 MHz – 3 GHz, nhưng E4991B cho phép chọn ba mức tần số nâng cấp được (500 MHz, 1 GHz, 3 GHz), nên doanh nghiệp có thể mua mức vừa đủ rồi nâng cấp sau. Độ chính xác cơ bản cải thiện từ ±0,8% lên ±0,65%. Nguồn DC bias tùy chọn 001 vẫn ±40 V nhưng dòng tăng từ ±50 mA lên ±100 mA, hữu ích khi đo cuộn cảm công suất có dòng phân cực.
E4991B công bố dải trở kháng 120 mΩ – 52 kΩ trong vùng độ chính xác 10%, màn hình cảm ứng màu 10,4 inch với 4 kênh, 4 trace, cùng chức năng phân tích mạch tương đương và kiểm tra giới hạn (limit line test).
Ngành linh kiện thụ động: tụ gốm, cuộn cảm chip, hạt ferrite
Brochure của Keysight liệt kê nhóm linh kiện thụ động là ứng dụng đầu tiên: tụ điện, cuộn cảm, hạt ferrite, điện trở và bộ cộng hưởng thạch anh hoặc gốm. Với nhà sản xuất tụ gốm nhiều lớp (MLCC) và cuộn cảm chip, câu hỏi quan trọng không còn là giá trị ở 1 kHz, mà là tần số tự cộng hưởng (SRF), hệ số Q và ESR trong vùng hàng trăm MHz tới GHz.
Máy phân tích trở kháng RF cho phép quét toàn dải để thấy điểm cộng hưởng, rồi dùng phân tích mạch tương đương để tách L, C, R ký sinh. Với cuộn cảm công suất, DC bias giúp quan sát độ suy giảm điện cảm khi có dòng chạy qua. Đây là lý do dòng DC bias ±100 mA của E4991B đáng cân nhắc với nhà sản xuất cuộn cảm. Nếu bài toán chính là hạt ferrite và cuộn cảm chip SMD, có thể tham khảo thêm bài đo hạt ferrite và cuộn cảm chip với Keysight E4982A, một máy đo LCR tần số cao hướng tới dây chuyền.
Ngành vật liệu: điện môi, ferrite, nền mạch in
Ở ngành vật liệu, E4991A được biết đến nhiều nhờ tùy chọn 002. Theo Keysight, tùy chọn này trên E4991B đọc trực tiếp εr’, εr”, tanδ(ε) cho vật liệu điện môi và μr’, μr”, tanδ(μ) cho vật liệu từ. Brochure nêu các nhóm vật liệu điển hình: nhựa, gốm và tấm mạch in (điện môi); ferrite và vật liệu vô định hình (từ tính).
Kết hợp tùy chọn 007, kỹ sư quét thêm theo nhiệt độ, vì vật liệu có thể đổi đặc tính đáng kể giữa môi trường lạnh và nóng. Với E4991A, Keysight công bố dải nhiệt của tùy chọn 007 là −55 °C đến +150 °C.
Thiết kế module RF và bán dẫn
Đội thiết kế module RF dùng máy phân tích trở kháng để mô hình hóa chính xác linh kiện trước khi đưa vào mô phỏng mạch phối hợp trở kháng. Brochure E4991B còn nêu ứng dụng bán dẫn: đo đặc tuyến C-V và điện trở nối tiếp tương đương của diode varactor, linh kiện then chốt trong mạch dao động điều khiển bằng điện áp.
Với linh kiện nhỏ hoặc cấu trúc trên wafer, tùy chọn 010 cung cấp bộ kết nối trạm probe để đo on-wafer tới 3 GHz. Đội thiết kế cần so sánh chi tiết hơn giữa máy phân tích trở kháng RF và dòng tần số thấp có thể đọc bài so sánh Keysight E4991B với E4990A.
Phòng R&D, trường đại học và viện nghiên cứu
Ở trường đại học, máy phân tích trở kháng RF phục vụ cả giảng dạy lẫn đề tài. Nhiều phòng thí nghiệm vẫn còn E4991A đang chạy. Lời khuyên của chúng tôi:
- Nếu máy E4991A còn hoạt động tốt: duy trì hiệu chuẩn định kỳ để kết quả còn giá trị trong công bố khoa học, và lên kế hoạch thay thế vì máy đã ngừng sản xuất.
- Nếu đang lập dự án mua mới: chọn E4991B. Mức tần số 500 MHz hoặc 1 GHz có thể đủ cho giảng dạy, nâng cấp lên 3 GHz khi đề tài cần.
- Nếu mục tiêu chính là vật liệu: đưa tùy chọn 002 (và 007 nếu cần đo theo nhiệt độ) vào cấu hình ngay từ đầu.
E4991A giá và cách chuyển sang E4991B
Do E4991A đã ngừng sản xuất, câu hỏi “E4991A giá bao nhiêu” thực chất là câu hỏi về cấu hình E4991B tương đương. Giá phụ thuộc mức tần số, các tùy chọn 001, 002, 007, 010 và đồ gá đi kèm, vì vậy Techmaster không niêm yết một con số chung. Quý khách vui lòng liên hệ báo giá kèm mô tả ứng dụng (loại linh kiện hoặc vật liệu, dải tần cần đo, có cần DC bias hay đo theo nhiệt độ). Thông tin cũ của máy có tại trang LCR Meter Keysight E4991A.
Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn đạt chuẩn ISO/IEC 17025, hỗ trợ cả khách hàng đang vận hành E4991A lẫn khách hàng chuyển sang E4991B. Xem thêm các dòng máy khác trong danh mục thiết bị Keysight, hoặc bài hướng dẫn kỹ thuật đo trở kháng RF tần số cao với Keysight E4991B. Thông số gốc của máy phân tích trở kháng Keysight E4991A được giữ trên trang sản phẩm để đối chiếu khi lập hồ sơ thay thế.
Câu hỏi thường gặp
Keysight E4991A còn được sản xuất không?
Không. Trang sản phẩm của Keysight ghi trạng thái E4991A là Obsolete và chỉ định E4991B làm sản phẩm thay thế, cùng dải 1 MHz – 3 GHz.
E4991B cải thiện gì so với E4991A?
Theo Keysight, độ chính xác cơ bản tăng từ ±0,8% lên ±0,65%, dòng DC bias của tùy chọn 001 tăng từ ±50 mA lên ±100 mA, và có ba mức tần số nâng cấp được: 500 MHz, 1 GHz, 3 GHz.
E4991A có phải là LCR meter không?
Không hẳn. E4991A là máy phân tích trở kháng và vật liệu RF, quét liên tục 1 MHz – 3 GHz để vẽ đặc tuyến trở kháng theo tần số, trong khi LCR meter để bàn thường đo ở tần số thấp hơn cho kiểm tra giá trị linh kiện.
