Máy đếm tần thường được dùng theo kiểu “cắm vào, đọc số”, nhưng con số đó chưa chắc đúng. Keysight 53210A là máy đếm tần số RF một kênh, 350 MHz, 10 chữ số mỗi giây. Kết quả đo phụ thuộc vào ba thiết lập: thời gian cổng (gate), cách kích tín hiệu và nguồn chuẩn thời gian. Bài này đi qua từng bước cấu hình, rồi áp vào hai việc hay gặp: kiểm tra bộ dao động và kiểm tra sóng mang RF, với số liệu từ data sheet 5990-6283 của Keysight.
Keysight 53210A đo được gì, và không đo gì
Trong dòng 53200, 53210A là model chuyên đo tần số. Theo data sheet, máy đo được tần số, chu kỳ, tỉ số tần số, điện áp đỉnh min/max/đỉnh-đỉnh và cường độ tín hiệu RF. Tỉ số tần số cần kênh 2 tùy chọn. Máy đếm theo phương pháp nghịch đảo (reciprocal), chỉ đo tín hiệu liên tục (CW).
Máy không đo khoảng thời gian, độ rộng xung, thời gian lên/xuống, chu kỳ nhiệm vụ, pha hay đếm tổng (totalize). Các phép đo này thuộc 53220A và 53230A, xem bài 6 phép đo thực tế với 53220A. Nếu chỉ cần đọc tần số nhanh và chính xác, 53210A là model gọn nhất trong nhóm máy đếm tần Keysight đang bán.
53210A thông số cần nắm trước khi đo
| Hạng mục | Thông số (data sheet 5990-6283) |
|---|---|
| Kênh 1 (chuẩn) | DC (1 mHz) tới 350 MHz, chu kỳ 2,8 ns tới 1000 s; BNC mặt trước |
| Trở kháng, ghép | 1 MΩ hoặc 50 Ω; ghép DC hoặc AC; lọc thông thấp 100 kHz tùy chọn |
| Thang vào, độ nhạy | ±5 V hoặc ±50 V; 20 mVpk tới 100 MHz, 40 mVpk trên 100 MHz (điển hình) |
| Thời gian cổng | 1 ms tới 1000 s, bước 10 µs; nguồn cổng nội hoặc ngoài |
| Độ phân giải | 10 chữ số/s; hiển thị tối đa 12 chữ số |
| Kênh 2 tùy chọn | Option 106: 100 MHz – 6 GHz; Option 115: 300 MHz – 15 GHz |
| Chuẩn thời gian | TCXO chuẩn; Option 010 OCXO độ ổn định cao; vào chuẩn ngoài 10/5/1 MHz |
| Bộ nhớ, giao tiếp | 1 triệu số đọc; USB 2.0, LAN (LXI-C), GPIB; cổng USB mặt trước |
Bước 1: Kết nối và thiết lập đầu vào
Nguồn RF có trở kháng ra 50 Ω thì đặt đầu vào 50 Ω. Mạch dao động trên bo mạch hoặc điểm đo trở kháng cao thì dùng 1 MΩ, kèm đầu dò nếu cần. Đầu vào 50 Ω chịu tối đa 1 W và tự chuyển sang 1 MΩ để bảo vệ khi tín hiệu quá lớn.
- Ghép AC hay DC: ghép AC bỏ thành phần một chiều, dùng từ 10 Hz trở lên; tín hiệu chậm hơn phải ghép DC.
- Lọc 100 kHz: bật khi tín hiệu tần số thấp lẫn nhiễu cao tần.
- Mức kích: chế độ tự động đặt ngưỡng ở 50% biên độ đỉnh-đỉnh, cần tín hiệu tối thiểu 300 mVpp. Tín hiệu nhỏ hơn thì đặt tay, bước 2,5 mV ở thang 5 V.
- Noise Reject: tăng độ trễ để chống đếm nhầm, đổi lại mức tín hiệu tối thiểu tăng gấp đôi.
Bước 2: Chọn thời gian cổng, đổi tốc độ lấy độ phân giải
Đây là thiết lập quan trọng nhất khi dùng Keysight 53210A. Data sheet cho công thức sai số ngẫu nhiên (1σ) của phép đo tần số: 1,4 × √(TSS² + TE²) / (RE × gate). Với 53210A, hệ số tăng phân giải RE bằng 1 và TSS bằng 100 ps. Khi nhiễu kích TE nhỏ, sai số tương đối xấp xỉ 1,4 × 10⁻¹⁰ chia cho thời gian cổng tính bằng giây.
Với tín hiệu 10 MHz sạch, công thức cho:
- Cổng 10 ms: khoảng 0,14 Hz
- Cổng 100 ms: khoảng 14 mHz
- Cổng 1 s: khoảng 1,4 mHz
- Cổng 10 s: khoảng 0,14 mHz
Tăng cổng 10 lần thì thêm khoảng một chữ số tin cậy, nhưng mỗi số đọc chậm đi 10 lần. Dây chuyền cần tốc độ dùng cổng 10–100 ms; phòng lab cần thấy độ lệch nhỏ dùng 1 s trở lên. Data sheet còn cộng sai số hệ thống 100 ps chia cho thời gian cổng.
Bước 3: Tần số hay chu kỳ, và cách kích đo
Với tín hiệu chậm, đọc chu kỳ dễ hiểu hơn đọc tần số; kênh 1 đo chu kỳ từ 2,8 ns tới 1000 s. Tín hiệu vài hertz cần cổng đủ dài để phủ nhiều chu kỳ.
Nguồn kích gồm nội, ngoài, bus lệnh và bấm tay. Số lần kích và số mẫu mỗi lần kích đặt được tới 1.000.000. Kích ngoài qua BNC mặt sau, mức TTL, tối đa 300 lần/s. Cổng đo cũng lấy được từ tín hiệu ngoài để đồng bộ với hệ thống test.
Ứng dụng 1: Kiểm tra thạch anh và bộ dao động
Với phép đo này, giới hạn thường nằm ở chuẩn thời gian bên trong máy chứ không ở độ phân giải. Theo data sheet, TCXO chuẩn có độ trôi một năm ±1 ppm, tức ±10 Hz ở 10 MHz. Con số này lớn hơn nhiều so với 1,4 mHz ở cổng 1 s.
- Option 010 (OCXO): độ trôi một năm ±50 ppb, ổn định nhiệt ±5 ppb, tốt hơn TCXO khoảng 20 lần.
- Chuẩn ngoài: khóa máy vào nguồn chuẩn 10 MHz, 5 MHz hoặc 1 MHz của phòng lab.
- Hiệu chuẩn định kỳ: đưa sai số chuẩn thời gian về giá trị đã biết, có giấy chứng nhận truy xuất.
Khi kiểm tra hàng loạt, dùng hàm (X−b)/b để hiển thị độ lệch so với tần số danh định theo ppm, rồi đặt ngưỡng Hi/Lo để máy báo PASS/FAIL. Thông báo này chỉ hiện trên màn hình, không có ngõ ra phần cứng, nên trạm tự động phải đọc kết quả qua USB, LAN hoặc GPIB. Hàm thống kê cho trung bình, độ lệch chuẩn, min, max, đỉnh-đỉnh; Allan deviation chỉ có trên 53220A và 53230A. Để máy khởi động đủ 45 phút trước khi đo.
Ứng dụng 2: Kiểm tra tần số sóng mang RF với kênh 2
Kênh 1 dừng ở 350 MHz. Muốn đo sóng mang của module không dây hay bộ tổng hợp tần số, cần đặt kênh 2 vi sóng khi mua. Option 106 phủ 100 MHz – 6 GHz, độ nhạy điển hình −27 dBm. Option 115 phủ 300 MHz – 15 GHz. Đầu vào mặc định là Type-N mặt trước, có thể chuyển ra SMA mặt sau bằng Option 203.
Hãy kiểm tra công suất trước khi cắm: ngưỡng hỏng của Option 106 là trên +27 dBm, của Option 115 là trên +19 dBm. Máy phát công suất lớn phải qua bộ suy hao. Kênh 2 chỉ đo sóng liên tục; sóng mang dạng xung cần 53230A với Option 150.
Ghi dữ liệu và theo dõi độ trôi
Để xem bộ dao động trôi theo thời gian, dùng chế độ trend và histogram tích lũy trên màn hình màu 4,3 inch. Máy lưu tới 1 triệu số đọc và ghi vào bộ nhớ trong với tốc độ tối đa 300 số đọc/s. Dữ liệu chép ra ổ USB mặt trước. Trạm test viết cho 53131A/53132A có thể dùng chế độ tương thích lệnh SCPI. Option 300 thêm pin để giữ chuẩn thời gian khi nguồn lưới chập chờn.
53210A giá và cấu hình khi đặt hàng
Về 53210A giá, tổng chi phí thay đổi theo cấu hình. Ba tùy chọn ảnh hưởng nhiều nhất là OCXO (Option 010), kênh 2 (Option 106 hoặc 115) và pin (Option 300); máy kèm giấy hiệu chuẩn và bảo hành 3 năm. Vui lòng liên hệ báo giá theo cấu hình cần dùng. Xem chi tiết 53210A thông số trên trang sản phẩm, hoặc tham khảo các ứng dụng của 53230A nếu bạn cần đo khoảng thời gian hay đo liên tục. Danh mục đầy đủ có tại trang thiết bị đo Keysight.
Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn ISO/IEC 17025 để hiệu chuẩn định kỳ chuẩn thời gian của máy sau khi đưa vào sử dụng. Cần tư vấn cấu hình hoặc báo giá Máy Đếm Tần Keysight 53210A, đội kỹ sư của Techmaster sẵn sàng hỗ trợ.
