Khi đánh giá một ADC 16-bit, một mạch dao động VCO hay một cảm biến tín hiệu nhỏ, nguồn cấp không đứng ngoài phép đo: nhiễu và bước đặt thô của nguồn sẽ đi thẳng vào kết quả. Nguồn điện nhiễu thấp Keysight B2961C (1 kênh) và B2962C (2 kênh) được thiết kế cho đúng bài toán này. Điều ít người để ý là mức nhiễu của chúng không phải một con số cố định — nó phụ thuộc vào việc bạn có gắn một trong ba bộ lọc ngoài N1298A, N1298B, N1298C hay không, và mỗi bộ lọc lại lấy đi một phần dải điện áp, dòng và tốc độ của máy. Bài viết này đọc data sheet Keysight 3125-1019 (05/2025) để giúp bạn chọn đúng cấu hình.
Nguồn điện nhiễu thấp Keysight B2961C/B2962C là gì?
Keysight B2961C/B2962C là nguồn điện để bàn 6,5 chữ số, làm việc ở cả bốn góc phần tư — tức vừa cấp vừa hút được dòng ở cả hai cực tính. Theo data sheet, giới hạn DC là ±6 V tại ±3,03 A, ±21 V tại ±1,515 A hoặc ±210 V tại ±105 mA, công suất tối đa 31,8 W; nghĩa là máy cho tới 210 V hoặc 3 A, không phải cả hai cùng lúc. Ở chế độ xung, máy lên tới 10,5 A (tại 6 V, độ rộng xung tới 1 ms, chu kỳ nhiệm vụ tối đa 2,5 %).
Độ phân giải đặt nguồn nhỏ nhất là 100 nV (dải 200 mV) và 10 fA (dải 10 nA). Máy có màn hình màu 4,3 inch với chế độ xem đồ thị theo thời gian, bộ giám sát điện áp/dòng 4,5 chữ số (độ phân giải đo nhỏ nhất 10 µV và 1 pA), chức năng phát dạng sóng tùy ý 1 mHz–10 kHz và điện trở ra lập trình được. Giao tiếp gồm GPIB, USB 2.0, LAN (LXI Core) và cổng Digital I/O. Với B2962C, kênh 1 ở mặt trước còn kênh 2 ở mặt sau.
Cần phân biệt: bộ giám sát 4,5 chữ số chủ yếu để kiểm tra nhanh đầu ra. Nếu bài toán chính là đo dòng rò hay đặc tuyến I-V với độ chính xác cao, Techmaster khuyên dùng một SMU — xem bài SMU là gì và cách đo dòng rò pico-ampe và bài so sánh họ SMU Keysight B2900C.
Về vòng đời sản phẩm: trên trang của Keysight, B2961B đã chuyển sang trạng thái ngừng sản xuất và Keysight chỉ định B2961C là model thay thế. Mọi thông số trong bài là của thế hệ C.
Vì sao mạch nhạy nhiễu cần nguồn 6,5 chữ số và nhiễu thấp?
Data sheet đưa ra một ví dụ dễ hiểu với ADC nhận tín hiệu 1 Vp-p: bước điện áp nhỏ nhất của ADC 12-bit là 244 µV, 14-bit là 61 µV và 16-bit là 15 µV. Một nguồn 4,5 chữ số thông thường (bước nhỏ nhất 100 µV) chỉ đủ tới ADC 12-bit; từ 14-bit trở lên cần bước đặt mịn hơn nhiều. Keysight B2961C đặt được tới 1 µV ở dải 2 V và 100 nV ở dải 200 mV.
Với mạch dao động, yêu cầu nằm ở mật độ nhiễu. Data sheet nêu rằng mật độ nhiễu 1 nVrms/√Hz tại 10 kHz — đạt được khi gắn bộ lọc N1298A hoặc N1298B — là mức cần cho việc đánh giá nhiễu pha của các mạch dao động như VCO và dao động thạch anh. Phép đo nhiễu pha thì vẫn do máy phân tích đảm nhận; xem bài đo nhiễu pha với máy phân tích nguồn tín hiệu Keysight SSA-X và phương pháp đo phase noise. Các ứng dụng Keysight nêu cho dòng máy có thể kể đến ADC/DAC, IC analog chính xác, RFIC, VCO, dao động thạch anh, cảm biến, pin mặt trời, điện hóa và quản lý pin.
Ba bộ lọc nhiễu N1298A, N1298B, N1298C khác nhau thế nào?
Không gắn bộ lọc, nhiễu điện áp của máy trong băng 10 Hz–20 MHz là dưới 3 mVrms (dải 20 V). Ở tần số thấp 0,1–10 Hz, nhiễu phụ thuộc dải: ≤ 5 µVp-p ở dải 200 mV nhưng ≤ 150 µVp-p ở dải 20 V — con số “5 µVp-p” trong bảng so sánh của Keysight là của dải 200 mV, không phải của mọi dải. Ba bộ lọc nhiễu N1298 cắm vào đầu ra banana của từng kênh và hạ nhiễu băng rộng xuống theo ba mức (nhiễu tần số thấp 0,1–10 Hz không đổi so với máy trần):
- N1298A (High Current Ultra Low Noise Filter): tối đa 21 V / 500 mA, nhiễu 10 µVrms (10 Hz–20 MHz) và 1 nVrms/√Hz tại 10 kHz, đầu ra BNC.
- N1298B (Ultra Low Noise Filter): tối đa 42 V / 105 mA, cùng mức 10 µVrms và 1 nVrms/√Hz tại 10 kHz, đầu ra BNC.
- N1298C (Low Noise Filter): giữ nguyên dải 210 V hoặc 3 A của máy, nhiễu 350 µVrms — Keysight mô tả là tương đương nguồn tuyến tính — đầu ra banana hỗ trợ đo 4 dây, và nhận tải điện dung tới 1 mF.
Các mức nhiễu trên là đặc tính bổ sung, đo ở điều kiện cụ thể: 10 µVrms ở dải 20 V / 100 mA với tải 50 Ω, còn 350 µVrms ở dải 20 V / 1,5 A với tải 50 Ω. Trên 21 V (dải 200 V), data sheet không công bố mức nhiễu của N1298B. Bộ lọc cũng thu hẹp dải dòng: N1298A chỉ hỗ trợ các dải 1 mA–1 A (độ phân giải nhỏ nhất 1 nA), còn N1298B và N1298C bắt đầu từ dải 10 µA (10 pA). Cái giá phải trả nằm ở tốc độ: thời gian xác lập điện áp tới 0,1 % của N1298A/N1298B là 80 ms (2 dây) và 140 ms (4 dây), của N1298C là 640 µs, trong khi máy không bộ lọc xác lập dưới 110 µs ở dải 20 V.
Quan trọng hơn, data sheet ghi rõ với mọi bộ lọc ngoài: không dùng được dải xung 10 A và điện trở ra lập trình được; đầu ra dòng chỉ ở DC; xung, quét và dạng sóng tùy ý chỉ còn cho điện áp. Số đo dòng trên bộ giám sát cũng có thể bị ảnh hưởng bởi dòng nạp/xả của tụ bên trong bộ lọc.
Chọn bộ lọc nhiễu N1298 nào cho mạch của bạn?
Từ các giới hạn trên, Techmaster đề xuất một thứ tự chọn đơn giản. Ngưỡng là của Keysight; cách ghép với ví dụ ứng dụng là khuyến nghị của chúng tôi:
- Cần xung dòng lớn, dạng sóng dòng, điện trở ra lập trình được, hoặc dòng dưới 10 µA với độ phân giải tới fA? Đừng gắn bộ lọc — các chức năng và dải này chỉ có ở máy trần.
- Không quá 42 V và không quá 105 mA (ví dụ điện áp điều chỉnh tần số cho VCO, phân cực cảm biến, điện áp tham chiếu cho ADC/DAC): N1298B.
- Tới 500 mA nhưng không quá 21 V (ví dụ nguồn nuôi cho mạch dao động hay bo RFIC kéo vài trăm mA): N1298A — lưu ý N1298A không có dải dòng dưới 1 mA.
- Mọi trường hợp còn lại — trên 21 V kèm trên 105 mA, trên 42 V, trên 500 mA, hoặc tải điện dung trên 50 µF: N1298C.
Hai lưu ý khi đấu nối. Ở kiểu 2 dây, N1298A có điện trở ra danh định 10 Ω và N1298B là 50 Ω; kiểu 4 dây (nối sẵn bên trong bộ lọc) chỉ còn 0,3 Ω, nên khi tải kéo dòng đáng kể hãy dùng 4 dây — nguyên lý bù sụt áp giống như trong bài đáp ứng quá độ của nguồn DC và remote sense. Và nếu bạn đưa nguồn điện nhiễu thấp vào chương trình đo tự động, hãy chừa ít nhất 80–140 ms (điều kiện hở tải, dải 20 V; khi làm nguồn dòng là 11–150 ms) sau mỗi lần đổi mức khi dùng N1298A/N1298B.
Điện trở ra lập trình được, dạng sóng tùy ý và chế độ điện dung cao dùng thế nào?
Điện trở ra lập trình được có hai chế độ. Chế độ Constant cho phép đặt một điện trở nối tiếp (khi là nguồn áp) hoặc song song (khi là nguồn dòng); riêng điện trở nối tiếp có thể đặt giá trị âm (tới −½ điện trở tải) — Keysight gợi ý dùng điện trở âm để triệt điện trở của dây nối dài khi không thể đấu 4 dây, chẳng hạn do vỏ linh kiện hay đầu kim dò. Chế độ V/I emulation cho phép nhập tối đa 16 điểm điện áp–dòng (nội suy tuyến tính giữa các điểm) để máy phản ứng như một linh kiện thật; data sheet lấy ví dụ mô phỏng đường đặc tính của pin mặt trời, và liệt kê pin, cảm biến, bộ chuyển đổi đo lường (transducer) là các đối tượng phù hợp. Chức năng này chỉ có ở đầu ra DC.
Dạng sóng tùy ý gồm sáu dạng dựng sẵn (sin, vuông, dốc, tam giác, hình thang, hàm mũ) và dạng người dùng định nghĩa tới 100 000 điểm, dải 1 mHz–10 kHz, dùng cùng các dải điện áp/dòng (tới 210 V, tới 3 A) và độ phân giải 100 nV / 10 fA như chế độ DC. Khi gắn bộ lọc N1298, dạng sóng tùy ý vẫn dùng được nhưng chỉ cho điện áp. Chế độ điện dung cao nâng tải điện dung cho phép từ 0,01 µF lên 50 µF, chỉ khi làm nguồn áp.
Cần lưu ý gì khi cấp dòng rất nhỏ hoặc cần thả nổi?
Đầu ra của Keysight B2961C là cọc banana. Data sheet khuyến nghị dùng kết nối triax khi cấp dòng dưới 1 nA, qua bộ chuyển banana–triax N1297A (2 dây) hoặc N1297B (4 dây, Kelvin) và cáp triax rò thấp 16494A. Đầu Low có thể nối đất vỏ máy hoặc thả nổi, với điện áp thả nổi tối đa ±250 V DC giữa Low và đất. Nếu bạn cần chọn giữa một nguồn cấp dòng nhỏ và một thiết bị đo dòng nhỏ, bài chọn pico-ampe kế hay điện kế Keysight sẽ giúp phân định.
Về phần mềm, máy điều khiển được qua PathWave BenchVue, phần mềm PW9251A PathWave IV Curve, giao diện web tích hợp (chỉ cần trình duyệt qua LAN), hoặc lệnh SCPI với driver IVI-C, IVI-COM và LabVIEW. Thông số đầy đủ có trong data sheet B2961C/B2962C của Keysight; tổng quan dòng máy ở trang B2960 Series.
Câu hỏi thường gặp
Keysight B2961B còn sản xuất không, model nào thay thế?
Không. Trên trang của Keysight, B2961B đã ngừng sản xuất (vẫn được Keysight hỗ trợ) và B2961C là model thay thế được chỉ định. Bài viết này dựa trên data sheet của B2961C/B2962C (3125-1019, 05/2025); nếu bạn đang dùng B2961B, hãy đối chiếu với data sheet của model cũ trước khi thay thế trong một quy trình đo đã được xác nhận.
Nguồn điện nhiễu thấp B2961C có đạt 10 µVrms mà không cần bộ lọc không?
Không. Không gắn bộ lọc, nhiễu 10 Hz–20 MHz của máy là dưới 3 mVrms ở dải 20 V. Mức 10 µVrms và 1 nVrms/√Hz tại 10 kHz chỉ đạt được khi gắn bộ lọc N1298A hoặc N1298B, đo ở dải 20 V / 100 mA với tải 50 Ω.
Gắn bộ lọc N1298 rồi có phát dạng sóng tùy ý được không?
Được, nhưng chỉ cho điện áp. Với mọi bộ lọc ngoài, đầu ra dòng chỉ ở DC; xung, quét và dạng sóng tùy ý chỉ còn cho điện áp; dải xung 10 A và điện trở ra lập trình được không dùng được.
B2962C có hai kênh ở mặt trước không?
Không. Theo data sheet, kênh 1 nằm ở mặt trước và kênh 2 ở mặt sau. Bộ lọc N1298 gắn vào đầu ra banana của từng kênh, nên mỗi kênh có thể dùng một bộ lọc riêng.
Liên hệ Techmaster
Techmaster là nhà phân phối ủy quyền Keysight tại Việt Nam. Nếu bạn đang chọn nguồn điện nhiễu thấp cho phòng R&D hay dây chuyền đánh giá linh kiện — và chưa chắc cần N1298A, N1298B hay N1298C — hãy gửi cho chúng tôi dải điện áp, dòng và tải của mạch. Đội ngũ kỹ thuật của Techmaster tại Việt Nam hỗ trợ tư vấn cấu hình bộ lọc, trình diễn thiết bị và dịch vụ hiệu chuẩn cho thiết bị Keysight. Xem thêm các bộ nguồn DC Keysight, toàn bộ giải pháp Keysight tại Techmaster, hoặc liên hệ Techmaster để được tư vấn cấu hình và báo giá.
