ניו-טק פורטל ההיי-טק הישראלי

Posts Tagged ‘AGILENT’

אוסילוסקופים ו- ENOB

יום חמישי, 28 יולי 2011 23:00 Written by heli 0 Comments

מאת: ג’ואל וודוורד ובריג אסיי – Agilent Technologies

בעת בחירת האוסילוסקופ המתאים למדידות קריטיות, נודעת חשיבות עליונה להבנת האיכות של מערכת המדידה של הסקופ. מפרטים כגון רוחב פס, קצב דגימה ועומק זיכרון מהווים אמנם בסיס להשוואה, אולם הם לבדם אינם מתארים בצורה מספקת את איכות המדידה של האוסילוסקופ. משתמשי אוסילוסקופים מנוסים יבצעו בנוסף השוואה של קצב העדכון, הרעש הפנימי ורצפת הרעש של הסקופ – נתונים המאפשרים מדידות טובות יותר. במקרה של סקופים שרוחב הפס שלהם מצוי בטווח הג’יגה-הרץ, מדד איכות נוסף כולל גם את אפיון הממיר האנלוגי לדיגיטלי של הסקופ (ADC) באמצעות מספר אפקטיבי של ביטים (ENOB). בעת בחירת האוסילוסקופ המיועד לשימוש, עד כמה משמעותיים נתוני ה-ENOB לחיזוי דיוק המדידה של הסקופ?
תהליך התכנון של ארכיטקטורות המאפשרות דיוק מדידה כרוך בשימוש בבלוקי front-end ובבלוקים של טכנולוגיית ADC. ה-front end של האוסילוסקופ מווסת את האות הנדגם, על מנת לאפשר ל-ADC לבצע דיגיטציה נאותה של האות. ה-front end כולל מנחת, קדם-מגבר וניתוב מסלולי (path routing).
מהנדסים אשר מתכננים סקופים מקדישים מאמצים ניכרים לפיתוח front-ends אשר מתאפיינים בהיענות תדר שטוחה, רעש נמוך ו-frequency roll-offs. לאור הדרישות הייחודיות המאפיינות את טכנולוגיית ה-ADC, כל יצרן סקופים מתכנן התקני ADC משלו. פיתוחו של front end או ADC חדש מצריך השקעה משמעותית. לפיכך, בלוקי הטכנולוגיה המתקבלים יהיו בשימוש לרוחב מספר משפחות ודורות של סקופים. צוותי התכנון של הסקופים ממקסמים את מידת הדיוק של הסקופ כאשר בלוקי הטכנולוגיה גורמים לשינוי המזערי ביותר במדידת האותות הנדגמים.
בעוד שהמשתמשים יכולים לאפיין את שילוב ה-ADC וה-front-end, הם אינם יכולים לאפיין בקלות את בלוקי הטכנולוגיה הנפרדים. ניתן לאמוד את איכות המדידה של ה-front end של האוסילוסקופ בשלל דרכים. לרוב, יצרני האוסילוסקופים משתמשים במדידות רעש ובנתוני ENOB כמאפיינים יעילים להגדרת איכות התכנון של ה-front end וה-ADC. לעתים קרובות, מומלץ לבחון את ביצועיו הכוללים של האוסילוסקופ ולא להסתפק בהערכה נפרדת של ה-ENOB או של רצפת הרעש בלבד.
אפיון רצפת הרעש של האוסילוסקופ בהתאם להגדרות אנכיות שונות ולערכי היסט שונים מהווה קריטריון מעולה לזיהוי איכות המדידה של הסקופ. מדידות אלה מבהירות למשתמש עד כמה הצליח צוות התכנון של האוסילוסקופ בהפקת front-end וממיר ADC שקטים. רעש האוסילוסקופ מוסיף ריצוד בלתי רצוי ופוגם במרווח התכנוני. בדרך כלל, ככל שרוחב הפס של האוסילוסקופ גדול יותר, כך רב יותר הרעש הפנימי שמפיק האוסילוסקופ בעת שהוא מקבל רעש צבור מתדרים גבוהים, אשר נדחים באמצעות יכולת סינון התדרים הנמוכים המאפיינת סקופים בעלי רוחב פס קטן יותר. אחת השיטות הפשוטות ביותר לאפיון רעש הסקופ כוללת את ניתוק כל מקורות הכניסה ומדידת נתוני מתח ה-RMS, תוך שינוי ההיסט והרגישות האנכית כאחד.
תקני ה-IEEE הגדירו שיטה המאפשרת לקבוע את איכותם של ה-ADCs באמצעות ENOB. האוסילוסקופים הקיימים כיום בשוק משתמשים לרוב בשתי ארכיטקטורות ADC – ממירים “מצונררים” (Pipelined ADCs) או ממירי הבזק (Flash ADCs). ממירים מצונררים משתמשים בשני שלבי subranging או יותר לצורך השגת קצב דגימה גבוה יותר: לדוגמה, האוסילוסקופ 90000A Series כולל ADC של 20GSa/s, אשר משלב 80 תת-נושאים של 256MSa/s במטרה להשיג קצב דגימה גבוה. למרבה העניין, ובניגוד לסברה הרווחת, סקופים מסוימים מספקים מדידה מדויקת יותר דווקא כאשר אינם פועלים בקצב הדגימה המהיר ביותר שלהם, וזאת בגין עיוות interleaving אשר עלול להופיע בעת שימוש בקצבי הדגימה הגבוהה ביותר והוספה של רעש בתדרים גבוהים. ממירי הבזק מצוידים במאגר של קומפרטורים (משווים) אשר דוגמים את אות הכניסה במקביל, כאשר כל אחד מהם מבצע ייחוס לטווח המתחים המקודד שלו. מאגר הקומפרטורים מזין בתורו מעגל לוגי, אשר מייצר קוד עבור כל טווח מתחים*. כל טכנולוגיית התמרה מתאפיינת במגבלות מובנות משלה; לדוגמה, ממירי ההבזק מועדים יותר לשגיאות ליניאריות, בעוד שהממירים המצונררים נוטים יותר להתאפיין בשגיאות interleaving. במסגרת ה-IEEE פותח תקן ה-ENOB, במטרה לסייע למשתמשים בהגדרת איכותם של הממירים השונים.
יצרני הסקופים מבצעים אפיון פנימי של התקני ADC עצמאיים. הם אף מאפיינים את נתוני ה-ENOB הכוללים של מערכות סקופים. שיעור ה-ENOB של המערכת יהיה נמוך מן ה-ENOB של ADC נפרד. כיוון שה-ADC של הסקופ מהווה חלק ממערכת כוללת ואינו ניתן לשימוש באופן נפרד, רק תוצאות ENOB שמתקבלות מן המערכת הכוללת הן שימושיות.

איור 1. תרשים ENOB לדוגמה עבור האוסילוסקופ מדגם Infiniium 9000 Series של Agilent. תוצאות ה-ENOB משתנות לפי תדרים וכל אחד מדגמי הסקופים מתאפיין בתרשים ENOB ייחודי משלו. תרשים ה-ENOB מתייחס למערכת הסקופ כולה ולא רק ל-ADC של 8 ביט המשולב בסקופ.

בדרך כלל, המשתמשים מנצלים פחות מ-8 הביטים המלאים המאפיינים את ממיר ה-ADC של הסקופ. לדוגמה, כדי לנצל את הטווח האנכי המלא של 8 ביט, המשתמשים יידרשו להגדיל את קנה המידה של צורות הגל עד לכיסוי הטווח האנכי כולו. הדבר יקשה על קריאת האות והמשתמש יסתכן במצב רוויה של ה-ADC – מצב שעלול לגרום להשפעות בלתי רצויות. עבור אותות אשר קנה המידה שלהם מוגדל עד לכדי כיסוי של 90% מן הטווח האנכי, המשתמש מצמצם את מתמר ה-8 ביט של הסקופ ל-7.2 ביט (90%*8 ביט). רעשי front-end, עיוות הרמוני ועיוות interleaving יפגמו אף הם באפקטיביות של ה-ADC.

מהו ה- ENOB
וכיצד הוא נמדד?
ה-ENOB נמדד בעת סריקת תדרים של גל סינוס בעל אמפליטודה קבועה. מדידות המתח המתקבלות נלכדות ועוברות הערכה. ה-ENOB  מחושב באמצעות שיטות time-domain (תחום זמן), על-ידי הפחתת ה-voltage versus time בעל ההתאמה התיאורטית הטובה ביותר מן השיעור הנמדד. ההפרש הוא הרעש. מקור הרעש יכול להיות במאפיינים כגון אי-ליניאריות פאזית ותנודות אמפליטודה המתקיימות בעת סריקת תדרים ב-front-end של הסקופ. הרעש אף יכול להיגרם על-ידי עיוות interleaving שמקורו ב-ADCs. בעת הערכה של אותו אות ב-frequency domain, ה- ENOB מחושב על-ידי הפחתת העוצמה המשויכת לטון הראשוני מעוצמת הפס הרחב במלואו. שתי הטכניקות מספקות תוצאות זהות.
כאשר אתה מבצע מדידות ENOB או מנתח מדידות ENOB שבוצעו לא מכבר על-ידי יצרן הסקופ שלך, קח בחשבון את הנקודות הבאות. תוצאות ה-ENOB מושפעות מן הטוהר הספקטראלי של המקור שבו נעשה שימוש. ראשית כל, על המקור והמסננים הנלווים להבטיח כי ENOB המקור יהיה גדול יותר מ-ENOB הסקופ. שנית, ערכי ה-ENOB יהיו כפופים ליחס האמפליטודה שבין אות המקור לבין אמפליטודת המסך המלא של הסקופ. ערכי ה-ENOB יהיו שונים כאשר המקור מייצג 75% מן המסך המלא או 90% מן המסך המלא. תקן JDEC משתמש ב-90% מן המסך המלא כאמפליטודה המומלצת לחישוב ה-ENOB. כל השוואה של בדיקות או מפרטים של ביטים אפקטיביים נדרשת להתייחס אל אמפליטודת אות הבדיקה ואל התדרים.

בתמונה: אוסילוסקופ מדגם Infiniium 9000 Series של Agilent, כולל ADC של 20GSa/s.איור 2. אף על פי ש-ENOB מהווה בסיס להערכת הסקופים, חישוב ה-ENOB אינו כולל את השפעת המגניטודה או שטיחות הפאזה. סקופ 1 וסקופ 2 מתאפיינים ב-ENOB זהה, אולם סקופ 2 מתאפיין גם בשגיאות היסט ועיוות פאזי אשר מגבילות את יכולתו להציג את אות הכניסה בצורה נכונה.

מה היתרון של ENOB?
ה-ENOB יכול לשמש כמדד טוב לצורך זיהוי איכות הסקופ. כאשר לסקופ ENOB טוב, הוא יתאפיין בשגיאות תזמון מינמליות וב-spurs מינימליים של תדרים (נגרמים לרוב על-ידי עיוות interleaving), כמו גם ברעש נמוך בפס רחב. אם היישום שלך מסתמך בעיקר על גלי סינוס, ה-ENOB יהווה קריטריון יעיל לבחירת סקופים.

מה לא נכלל ב- ENOB?
ה-ENOB מהווה אמנם מדד ל”איכות” ה-ADC וה-front-end, אולם קיימים מאפיינים מסוימים שהוא אינו מכסה. ה-ENOB אינו מתייחס להיסט, חריגות פאזה או עיוות בהיענות הדר. איור 2 מראה אות כניסה ואת הצגתו של אות זה בשני סקופים שונים. אף על פי ששני הסקופים מתאפיינים ב-ENOB זהה, תצוגת אות הכניסה המופיעה  באיור 2 מדויקת יותר באופן דרמטי באחד משני הסקופים.
ENOB אינו מתייחס לשגיאות ההיסט שעלולות להיגרם על-ידי הסקופ. שני סקופים שלהם ENOB זהה עשויים להציג צורות גל זהות, אשר כפופות להיסט שנגרם בגין הבדלים במתח האבסולוטי. כוונון ההיסט ומדידת הרעש או הערכה של מפרטי שבח DC עשויים להוות מדד הערכה טוב יותר.
באופן אידיאלי וכדי להקל על בחירת הסקופ המתאים, כל הסקופים צריכים היו להתאפיין בהיענות תדר ופאזה שטוחה וכן במאפייני roll off זהים. עם זאת, לא כך הם פני הדברים בפועל ותרשימי היענות תדר אינם כלולים לרוב בגיליונות הנתונים של היצרנים. בנוסף, ENOB אינו מתייחס לשטיחות של היענות התדר או לחריגות פאזיות. בפועל, לכל דגם של אוסילוסקופ היענות תדר וחריגות פאזיות משלו. לדוגמה, שני דגמי סקופים הפועלים בתדר של 6 גה”צ יפיקו צורות גל שונות בעת בדיקת סינוס של 2.1 גה”צ. אחד הסקופים עשוי להתאפיין ב-roll off איטי יותר של רוחב הפס ובאלגוריתמים מינימליים של תיקון פאזה, בעוד שהסקופ האחר עשוי להציג היענות תדר אשר חורגת אל מעבר ל-6 גה”צ לפני ביצוע ה-roll off, כמו גם אלגוריתמים משמעותיים של תיקון פאזה. הסקופ המתאפיין ב-ENOB הגבוה יותר אינו בהכרח הסקופ אשר מספק את התצוגה המדויקת יותר של אות הכניסה.

כיצד אוכל להגדיל  את ה-ENOB של הסקופ שלי?
התשובה המתבקשת מאליה היא לרכוש אוסילוסקופ בעל ENOB גבוה יותר מלכתחילה. אם יתבקשו, יצרני הסקופים יספקו את ערכי ה-ENOB הכולל עבור כל דגמי הסקופים. רוב האוסילוסקופים מן הקצה העליון מצוידים במסנני הגבלת רוחב פס, שניתנים לבחירה על-ידי המשתמש. הפעלת המסנן מגבילה את רוחב הפס של האוסילוסקופ. הדבר מגביל את תכולת התדרים הגבוהים, כולל שגיאות ה-interleaving והרעש, ומסייע להגדלת ה-ENOB. לסיום, אוסילוסקופים יכולים להשתמש במצב averaging או high res עבור אותות חוזרים, לצורך הפחתת רעשי הפס הרחב. השימוש במצבים אלה יכול להוות כלי יעיל ביותר להשגת דיוק מדידה משופר.

עד כמה חשוב ה-ENOB לבחירת הסקופ המתאים?
הדבר תלוי במידה רבה בנתון אותו אתה מנסה למדוד, ובמידה שבה ה-ENOB ישפיע על תוצאת המדידה שלך. ללא ספק, יש לעיין בתרשימי ה-ENOB בשילוב מדידות רצפת הרעש. נתונים טוריים מהירים במיוחד מתאפיינים בהרמוניות המופיעות בתדרים ספציפיים מאוד ואשר עשויות לעבור דרך מערכת המדידה מבלי שיושפעו כמעט על-ידי הירידה במספר הביטים האפקטיביים. במקרה של אלה, רצפת הרעש של הסקופ עשויה להוות אינדיקטור טוב יותר לדיוק המדידה. אם האותות שלך הם בעיקרם גלי סינוס בסיסיים – כמו במקרה של יישומים מסוימים של המגזר הביטחוני – ה-ENOB עשוי להוות קריטריון מצוין. בקש מן היצרן את תרשים ה-ENOB של דגם הסקופ הספציפי, שבו אתה שוקל להשתמש. חשוב שתדע מהם ביצועי הביטים האפקטיביים של המכשיר שבאמצעותו תבחר לבצע מדידות על פני רוחב הפס המלא של המכשיר – שכן ה-ENOB משתנה בכפוף לתדר.

Agilent Technologies הכריזה על סיגנל אנלייזר הרגיש ביותר בתעשייה עד 50GHz

יום שני, 04 יולי 2011 14:23 Written by heli 0 Comments

מאת: אריק וינשטיין

בסדרת כנסים שערכה Agilent ישראל ללקוחותיה במהלך חודש מאי חשפה החברה את נתח התדר החדש מסדרת PXA  בו שופר רוחב הפס והרגישות עד ל- 50 גיגה הרץ עם רגישות מדידה גבוהה במיוחד (Ktb-172 dbm/Hz) – שלדברי Agilent הטובה ביותר הקיימת.
מוצר נוסף שהוכרז היא תוכנת אפליקציה (N9051A) שמשולבת בנתחים ובסקופים במודלים הגבוהים של ביצועים כמו משפחות PXA/MXA/EXA ומאפשרת ניתוח בצורה אוטומטית של פולסים כולל מדידת ה- Chirp המוסיף יכולות מרשימות למפתחי ובודקי מכ”ם.
אלכס פוגל, סמנכ”ל מכירות ב- Agilent ישראל: “יכולת ניתוח סיגנלים היא חיונית באינטגרציה ובדיקות מערכות בתחום המכ”מ ולוחמה אלקטרונית. בעזרת תוכנת אפליקציה ייעודית זו אנו משדרגים את יכולות משפחות נתחי הסיגנלים EXA ,MXA  וה- PXA  מבחינת מדידת רעש פאזה ורמת רעש ממוצע (DANL). יכולת משופרת זו מביאה את משפחת נתחי ה-PXA ליכולות הגבוהות ביותר בשוק עם רוחב פס של 140 מגה הרץ עד ל- 50 גיגה הרץ“ (ניתן להגיע גם ל- 325 גיגה וזו ע”י שימוש בערבלים חיצוניים  א.ו.).

,Agilent N9030A, PXA בעל רגישות הגבוהה ביותר, עד ל-50 גיגה הרץ
,Agilent Handheld Spectrum Analyzer, N9344C נתח ספקטרום נייד ומוקשח בעל עמידות למים.

סדרת הכנסים שהתמקדה בנושא “יישומים חדשים במדידות בתדרי RF  ומיקרוגל ליישומי תקשורת ומערכות צבאיות” והיא חלק מסבב כנסים שנתי שעורכת החברה באירופה ללקוחותיה ובו מציגים באופן  ישיר למהנדסי הפיתוח את הטכנולוגיות והפיתוחים  החדשים ביותר מהשנה האחרונה.  ב-Agilent מציינים בגאווה שפתרונות המדידה שהחברה מספקת לתחום המכ”מ נמצאים בשימוש בערכות  החיוניות לביטחון המדינה.  בין החידושים הנוספים שהוצגו בכנס היתה התרחבותה של  משפחת הפתרונות מדולוריים מבוססי PXIe  ו- AXIe. בכנס הוצגו  מיגוון כרטיסים חדשים במשפחה (סה”כ המשפחה כוללת כיום  48 מוצרים) שמאפשרים לבנות מערכות עם תקשורת מהירה מבוססת PCIx ליישומי צבאיים, טלקום וצב”ד. ממש בימים אלו הכריזה החברה על מוצר נוסף במשפחה – כרטיס מיחשוב (M9536A) מבוסס AXIe המכיל מעבד אינטל מרובה ליבות בתדר 2.13 גיגה עם קישוריות רשת ו- USB. המבנה שניתן להרחבה של מערכות אלו  מאפשר למשתמשים רוחבי פס גדולים לאיסוף וניתוח המידע. בנוסף נהנים לקוחות החברה מהיכולת לבנות  מערכות צב”ד ייעודיות בתוך ביתם בהתאם לצרכיהם – דבר שלא היה אפשרי עם צב”ד סטנדרטי.  אלכס פוגל: “למרות שהפתרונות המודולריים מאפשרים ללקוחות לבנות מערכות בעצמם אנו שמים דגש  על שיתוף פעולה עם בתי מערכות בתחום זה – דבר המאיץ זמני פיתוח ועלויות”
תוכנה תוכנה תוכנה …..
ההתפתחות הטכנולוגית המהירה בתחום המיחשוב לא פסחה על תחום הצב”ד – וגם פה התוכנה הולכת ותופשת חלק ניכבד במוצרים. אלכס פוגל:” אם בתחום המחשבים אנו מדברים על חוק מור עם  קיבוע זמן של 18 חודשים הרי שבתחום טכנולוגיות המדידה קיבועי הזמן הם איטיים יותר ואנו מדברים על 5 שנים ויותר. שוני זה בקצב ההתפתחות מהווה בעייה ללקוחות שמשקיעים תקציב יקר בצב”ד אך ציוד זה מתיישן במהירות עקב ההתקדמות המהירה של כח המיחשוב.  ב-Agilent זיהו מגמות אלו ולכן בהחלטה אסטרטגית החברה עברה מייצור מוצרים סגורים לפיתוח פלטפורמות המבוססות על מוצרים סטנדרטיים הפתוחות לשינויים ועידכונים בתוכנה. הלקוחות שקונים היום צב”ד מקבלים מערכת שבנוייה מקצה קידמי (Front End) הממומש בחומרה  ופלטפורמת מיחשוב חזקה מבוססת ארכיטקטורת מיחשוב מתקדמת דוגמת אינטל  הכולל תמיכה בריבוי ליבות ומיחשוב מקבילי. מבנה זה מאפשר ללקוחות בבוא הזמן לשדרג את המחשב בלבד ולא את כל הצב”ד. יתרון נוסף הוא היכולת להוסיף תכונות שונות לצב”ד, כמו לדוגמא רוחב פס  וזאת בתוכנה בלבד. ב-Agilent משתמשים במונח  (Pay Per Use) לפיו הלקוח יכול להתחיל במערכת פשוטה יותר ולהשתדרג בהמשך ע”י עדכוני תוכנה בלבד ללא הצורך להשקיע שוב ב-“ברזלים”.
יתרון חשוב נוסף שרואים ב-Agilent ליכולות השידרוג רק ע”י תוכנה הוא בעבודה מול התעשייה הבטחונית:”מוצר שלנו שנכנס למפעל בטחוני קשה מאד להוציאו לשדרוג במעבדות החברה מסיבות ביטחוניות, היכולת לשדרגו רק ע”י התקנת רשיונות או מפתחות אלקטרוניים מספקת פיתרון מצויין מבחינת ביטחון שדה”.
הניידות הגיעה גם לצב”ד
אחת המגמות שהתפתחו בתחום הצב”ד היא מכשירים ניידים לשימוש מחוץ למעבדה. השימוש ההולך וגובר בשידורים אלחוטיים כמו GPS  או ליישומי תיקשורות מבוססות  4G  ,Wimax   או  802.11x, כל אלה העלו את הדרישה לבצע מדידות בשטח. Agilent ייצאו בסדרות של צב”ד נייד כמו משפחת ה- U1600 או משפחת ה-    (Handheld Spectrum Analyzer) ה-  שהם נתחי ספקטרום מוקשחים עם עמידות  למים.  יש כמה תכונות הנדרשות בצב”ד שפועל מחוץ למעבדה: דיוק מדידה גבוה ואחיד שלא תלוי בטמפ’ החיצונית, מסך באיכות גבוהה לאור יום ולילה עם ממשק משתמש ידידותי וגם יכולת הפעלה על סוללה.  לדוגמא במשפחת HSA  של נתחי אותות, מובטחת אחידות בדיוק המדידה בתחום 0 עד 55 מעלות צלסיוס.

קצב העדכון של אוסילוסקופ – מה הוא ומהם יתרונות המשתמש

יום ראשון, 26 יוני 2011 15:00 Written by heli 0 Comments

מאת: מאט הולקומב – Agilent Technologies

תקציר: מאמר זה עוסק בטכנולוגיה של אוסילוסקופים המאפשרת להם לעבד טריגרים רבים יותר בכל שנייה לעומת אוסילוסקופים אנלוגיים, גם אם הם משוכללים ביותר. כולם בתעשייה מדברים על “קצב עדכון”. אך מה בדיוק המשמעות שלו? מכיוון שאין הגדרת תקן IEEE ל”קצב עדכון” של אוסילוסקופ, מאמר זה יסביר מהו ומהם היתרונות לך כמשתמש.

הגדרת קצב עדכון
בתחילת דרכם של האוסילוסקופים המשקפים הדיגיטליים (DSO), קצב העדכון נמדד לפי “נקודות בשנייה” ששורטטו בתצוגה. כל “נקודה” הייתה דגימה של ממיר אנלוגי לדיגיטלי (A/D). כשהופיעו נקודות רבות יותר על המסך, המשמעות הייתה שיותר דגימות A/D הגיעו למסך. כל זה בהחלט נכון, אך זהו אינו הסיפור כולו. אם האוסילוסקופ שלך אוסף מיליארדי דגימות בכל טריגר, ולאחר מכן דרושות לו עשרות שניות כדי להביא אותן למסך, כמה טריגרים נוספים החמצת? האם המכשיר שאותו אתה בודק ממתין בנימוס שהאוסילוסקופ שלך יסיים לפני שהוא יוצר תקלה נוספת? סביר להניח שלא.
אם כך, מדד נוסף של קצב עדכון יכול להיות “כמה טריגרים בשנייה מציג האוסילוסקופ על המסך”. המטרה כאן היא לבחור מספיק דגימות שישורטטו בכל טריגר כדי שעד שתגיע לקצה המתאים של התצוגה, תהיה מוכן לקבוצה הבאה. מצב זה נקרא “מצב עיוורון” – כמה זמן צריך צד הקליטה של האוסילוסקופ להמתין לצד המסך. שוב, שלא במפתיע, פרק זמן ארוך יותר יהיה עדיף. אך אם רק דגימות ספורות בכל טריגר נשלחות לתצוגה, קרוב לוודאי, שהתקלה שלך מסתתרת בין הדגימות האלה.
לעיתים קרובות מדי, מפרטי פרסומות של מוצרי אוסילוסקופ יתמקדו באחת מהגדרות אלה, תוך הזנחה של האחרת. עם זאת, תצוגות עם הנאמנות הגבוהה ביותר מושגות במערכות המשלבות מספר גדול של טריגרים בשנייה עם מספר גדול של נקודות בצורת גל. אוסילוסקופים המספקים ביצועים אלה, כל הזמן, בכל מצב, עדיפים עוד יותר.
אך מדובר פה יותר מפיקסלים מוארים במסך במהירות שהארכיטקטורה מאפשרת. כל האוסילוסקופים המודרניים משתמשים ברקע אפור כדי להציג את הנתונים שלהם. אזורים בהירים יותר במסך אמורים לייצג אזורים שבהם אות הקלט הופיע באופן סטטיסטי זמן רב יותר. מצב זה נקרא “דירוג עוצמה”. אות הקלט אינו אוסף של דגימות נפרדות – זוהי צורת גל מתמשכת. נקודות נחשבו להתפשרות הכרחית של האוסילוסקופ הדיגיטלי של אתמול. אך היום, אין צורך שדגימות A/D באוסילוסקופ יופיעו כנקודות: יש לצייר אותן כקווים מחוברים, או וקטורים. האוסילוסקופים החדשים של Agilent מסדרת InfiniiVision X-Series הם דוגמה לאוסילוסקופ שתוכנן כמעבד וקטורים. הנתונים מעובדים ומוצגים כמקטעי קווים, לא כנקודות בודדות. וקטורים אלה (המחברים דגימות קלט במרווחים שווים) הם בעלי אורכים שונים. מבחינה סטטיסטית, הווקטורים הארוכים יותר – אלה עם קצבי השינוי מרבי הגבוהים ביותר – מציינים היכן אות הקלט לא נמשך זמן רב, ולכן הוא יופיע על התצוגה באופן מעומעם לעומת הווקטורים הקצרים יותר. כתוצאה מכך, לכל מקטע קו יש בהירות כמו גם אורך ומיקום. אוסילוסקופים אלה משרטטים יותר ממיליון צורות גל בשנייה, ויותר משני מיליארד וקטורים בשנייה.

המשך...

Agilent Technologies מציגה SMUs שולחניים עם ביצועים מעולים וטווחי מתח/זרם גדולים עבור בדיקות מוליכים למחצה, רכיבים וחומרים

יום שלישי, 14 יוני 2011 14:03 Written by heli 0 Comments

Agilent Technologies הכריזה על סדרת B2900A, קו ראשון של SMUs שולחניים לבדיקות של מוליכים למחצה, רכיבים אקטיביים/פאסיביים וחומרים. ה-SMUs מספקים טווחי מתח/זרם גדולים (טווח מתח של ±210 V וטווח זרם ±3 A ישיר ו-±10.5 A מבוסס-פולסים) וביצועים מעולים במחירים צנועים יחד עם ממשק גרפי אינטואיטיבי ומסכי LCD צבעוניים. הם מצטיינים באפיון זרם-לעומת-מתח מהיר ופשוט, ומציעים מיקור ומדידות מדויקים עם מינימום רזולוציה של 100 nV ו-10 fA, ושמירה של 12,500 קריאות לשנייה. סדרת ה-B2900A מורכבת מארבעה דגמים המציעים מגוון תכונות.

לפרטים נוספים:

Agilent Technologies

Contactcenter_israel@agilent.com

פתרונות עבור אפיון לא ליניארי של מגברים גבוהי הספק

יום ראשון, 06 פברואר 2011 10:52 Written by heli 0 Comments

קית’ אנדרסון, Agilent Technologies

מגברי RF גבוהי הספק נמצאים בשימוש במערכות טלקומוניקציה, ביו-רפואיות וצבאיות. מגברים אלה, שרמות הספק המוצא שלהם מגיעות עד ל-1kW, מיועדים בדרך כלל לפעול עד לנקודת דחיסה או בקרבתה, כדי לספק את הספק המוצא המרבי האפשרי. הדבר עלול לגרום ליצירת הרמוניות, עיוות שמקורו באינטרמודולציה ודחיסת שבח, שלרוב הנם תוצרי לוואי בלתי רצויים. כתוצאה מכך, תכנון מגברים גבוהי הספק מצריך בדרך כלל ניתוח מעמיק של התנהגותם הלא-ליניארית.
בעבר, בעת תכנונן של מערכות שכללו מגברים גבוהי הספק, המתכנן נדרש למדוד את ה-S-parameters של המגבר באמצעות נתח רשת וקטורי (VNA), לטעון את התוצאות לתוך סימולטור RF, להוסיף מרכיבי מעגל נוספים שנמדדו או מודלו ולאחר מכן להריץ הדמיה כדי לחזות את ביצועי המערכת, כגון אפקטי טעינה ושבח. כיוון שה-S-parameters מבוססים על ההנחה, כי כל מרכיבי המערכת הנם ליניאריים, גישה זו אינה מתאימה לאפיון ההתנהגות הלא-ליניארית של התקנים כגון מגברים גבוהי הספק. השגיאות ניכרות במיוחד בעת תהליך מדידת ה-S-parameters של שני התקנים אשר מפגינים התנהגות לא ליניארית, הדמיית שרשרת ההתקנים והשוואת התוצאה למדידה שבוצעה בפועל בשני התקנים משורשרים.

נתח הרשת הווקטורי
הלא-ליניארי
כדי לאפיין התקנים לא ליניאריים, פותח ה-VNA של Agilent והפך לנתח רשת וקטורי (VNA) לא ליניארי מודרני.
ה-NVNA יכול לשמש למדידת המאפיינים הלא ליניאריים של מגבר גבוה הספק, המובעים כערכה של X-parametes*. בניגוד ל-X-parameters, S-parametes אלה ניתנים לשימוש על-ידי סימולטור RF לצורך הדמיה מדויקת של ביצועי מערכת המכילה מרכיבים לא ליניאריים.
ה-NVNA דומה לנתח רשת סטנדרטי, אולם הוא יכול לדמות את ההתקן תחת בדיקה (DUT) עם שני מקורות RF במקום אחד (ראה איור 1). עבור מדידות X-parameter, המקור הראשון מספק טון ראשי, אשר מיועד להניע את ה-DUT ברמות ההספק ובתדרים הרגילים שלו, בעוד שהמקור השני מספק טון חילוץ (extraction), אשר משמש למדידת ביצועי האותות הקטנים של ה-DUT. במהלך סבב מדידה אופייני, הטון הראשי מוגדר עבור מספר תדרים ורמות הספק, בעוד שטון החילוץ מוגדר עבור הטון וההרמוניות הראשיים של המבוא והמוצא של ה-DUT. גלי המבוא והמוצא של ה-DUT יימדדו בתנאים אלה וה-X-parameters יופקו מן המדידות שבוצעו.

התקנה של מגבר +48 dBm
בדרך כלל, מדידה של מגבר גבוה הספק באמצעות NVNA מצריכה הכנסת שינויים מסוימים במכשור. רמות ההספק הגבוהות עלולות להסב נזק לנתח הרשת. בנוסף, בעת בחירת התקנה מתאימה למגבר גבוה ההספק, יש לקחת בחשבון גם את הספק המוצא של המקור, הפסדי הנתיב הפנימיים, דחיסת הרסיבר ורצפת הרעש של הרסיבר. ערכת הבדיקה של ה-NVNA חייבת לכלול גישה ישירה לרסיברים הפנימיים, כדי שניתן יהיה לבצע את השינויים הנגזרים מן ההספק הגבוה.
ההתקנה הבאה (ראה איור 2) מיועדת למדוד מגבר של 1 גה”צ עם שבח של
+14 dB והספק מוצא של +48 dBm, באמצעות נתח רשת Agilent PNA-X, מדגם N5242A (אופציות 423 ו-H85). ההתקנה מצריכה הוספה של שני התקני קדם-מגבר, שני צמדים ושישה מנחתים (מוצגים באפור).

שינויי היציאה המחוברת
לצד המבוא
יציאה 1 של ה-NVNA, אשר מחוברת לצד המבוא של ה-DUT, שונתה על-ידי הוספת קדם-מגבר, צמד ושני מנחתים לערכה של בדיקת ה-RF.
הקדם-מגבר של +35 dBm נוסף כדי לספק מבוא של +34 dBm ל-DUT; שינוי זה מתבסס על ההנחה, כי שני הצמדים מתאפיינים במשולב בהפסד של -1 dB. הקדם-מגבר נוסף מאחורי צמדי הייחוס והבדיקה, כך ששגיאות הסחיפה ואי ההתאמה יוסרו לאחר תיקון השגיאות.

כלל אצבע הוא, כי העיוות שנגרם על-ידי הקדם-מגבר אמור להיות -20 dBc או פחות מכך, כדי למנוע התנהגות לא ליניארית של ה-DUT, שאותה לא יצליח ה-NVNA לתקן. הקדם-מגבר אמור להיות מסוגל לטפל במצב של מתח מעגל פתוח או של קצר חשמלי בתפוקת מוצא של +35 dBm, וזאת במקרה של ניתוק ה-DUT.
צמד הייחוס הפנימי הוחלף בצמד חיצוני בעל הספק גבוה יותר. עבור רמת הינע של +35 dBm במוצא הקדם-מגבר ואל תוך מעגל פתוח, הגל הממתין בכניסת הצמד יכול להגיע ל40 dBm+. כיוון שצמד הייחוס מתאפיין ברמת נזק של +30 dBm, יש להחליפו בצמד חיצוני, המותאם לרמה של +40 dBm. יש לשים לב שצמד הבדיקה לא הוחלף משום שרמת הנזק שלו הנה +43dBm.
בקדמת הרסיברים הותקנו שני מנחתים חיצוניים של -40 dB. מתוך הנחה כי רמת ההספק המרבית של הצמד הנה +35 dBm וכי גורם הצימוד של הצמד הנו -15 dBc, הרי שפעולה זו מגבילה את הספק המבוא של הרסיבר ל20 dBm. ככלל, יש להקפיד שסיווג המבוא של הרסיבר יישאר נמוך מ-20 dBm כדי למזער את תוצרי העיוות שנגרמים ברסיבר.

שינויי יציאת המוצא
יציאת ה-NVNA מס. 3, אשר מחוברת לצד המוצא של ה-DUT, שונתה על-ידי הוספת מגבר, צמד וארבעה מנחתים לערכת הבדיקה של ה-RF.
קדם-מגבר של +33dB נוסף כדי לספק רמת טון חילוץ של +18dBm למוצא ה-DUT (לאחר טיפול בהפסדי המנחתים של -4dB,
-10 dB ו-1 dB באמצעות הצמדים). רמת טון זו מצויה -30 dB מתחת לתפוקת המוצא המרבית של ה-DUT, שהנה
+48 dBm. ככלל, אנו מעוניינים לשמר את טון החילוץ ברמה של -20 dB עד
-40 dB מתחת לרמת הטון הראשי; טון חילוץ ברמה גבוהה יותר יגרום לרעש פחות. הקדם-מגבר נוסף מאחורי צמדי הייחוס והבדיקה, כדי לאפשר את הסרת שגיאות הסחיפה ואי ההתאמה שלו  לאחר תיקון השגיאות. מעניין לציין, כי תוצרי עיוות שייווצרו בקדם-המגבר יהיו תמיד קטנים לעומת רמת הטון הראשי. לפיכך, כל עיוות שייווצר על-ידי הקדם-מגבר יימדד ויתוקן ב-X-parameters. על הקדם-מגבר להיות בעל סיווג שיאפשר לו להתמודד עם תנאי מתח מעגל פתוח או קצר ברמה של +33 dBm, כיוון שה-DUT עשוי להניע אות של +33 dBm לתוך המוצא שלו, אשר יכול להיראות כמעגל פתוח או קצר.
צמד הייחוס הפנימי הוחלף בצמד חיצוני גבוה הספק. עבור רמת הינע במוצא של +33 dBm מתוך הקדם-מגבר עד לרמת הינע מוצא מרבית ב-DUT, הגל הממתין בכניסת הצמד יכול להגיע ל- +36dBm. כיוון שצמד הייחוס הפנימי מתאפיין ברמת נזק של +30dBm, חיוני להחליפו בצמד חיצוני שסיווגו +39 dBm. יש לציין כי צמד הבדיקה לא הוחלף משום שרמת הנזק שלו הנה +43 dBm.
בקדמת הרסיברים הותקנו מנחתים של -40 dB ו- -46 dB, כדי להגביל את רמות ההספק של הרסיבר לפחות מ-20 dBm וכך למזער את תוצרי העיוות ברסיבר, בדומה לשינויים שהוכנסו ביציאה 1 של ה-NVNA.
מנחתי ה- -4dB וה- 46dB נוספו לנתיב ה-RF הראשי כדי להגביל את האירוע בעל רמת ההספק המרבית במוצא הקדם-מגבר ל+33 dBm. אירוע כזה מתרחש ביציאת DUT של +48 dBm, בהנחה כי הצמדים מתאפיינים בהפסד משולב של -1 dB. בתנאים כאלה, הקדם-מגבר עשוי לחוות תנאים של מתח מעגל פתוח או של קצר חשמלי, כיוון שרמת המוצא שלו הנה
+33 dBm. מנחת של -10 dB ממוקם בין צמד הבדיקה לבין מוצא ה-DUT כדי להגביל את ההספק בצמד הבדיקה
ל+38 dBn, רמה שנמצאת במרחק בטוח מרמת הנזק, המסווגת כ43 dBm+. הוספת המנחת של -10 dB מגינה על הצמדים ומשפרת את התאמת העומסים של יציאת הבדיקה, אולם היא גם מפחיתה את הכיווניות הגולמית של יציאת הבדיקה בשיעור של -20 dB, והדבר גורם ליציבות כיול מופחתת. מוטב למזער מנחת זה כדי לשפר את היציבות, אולם ככלל, הנחתה של עד -10 dB היא בגדר המותר.

אזהרות
מעצם מהותן, התקנות מדידה גבוהות הספק מצריכות שיקול מוקפד ביותר של פרטי מערכת רבים. טעויות שנעשות בהקשר עם התקנת הבדיקה עלולות לגרום לשגיאות מדידה, או במקרה הגרוע ביותר – להסב נזק ל-DUT או לציוד הבדיקה. להלן מספר שיקולים חשובים:
•עליך לדעת מהן רמות ה-RF וה-DC המרביות של רכיבי המערכת ולשמור עליהן. היה מודע לכך, כי יציאות NVNA מסוימות אינן יכולות לעמוד בכל מתחי ה-DC.
•הספק ה-RF המוחל על יציאות ה-PNA-X צריך להימצא -3 dB לפחות מתחת לרמות הנזק של ה-RF המאפיינות יציאות אלה ובאופן אידיאלי אמורות להימצא -6 dB מתחת להן.
•בעת חישוב רמת ההספק המרבית בנקודה נתונה של התקנת הבדיקה, הקפד להשתמש בסכום ה-worst-case של המתחים. לדוגמה, כאשר שני אותות של 0 dBm משתלבים יחדיו באותו תדר, רמת האות המרבית תהיה שווה ל-worst case של +6 dBm.
•ה-DUT והתקני הקדם-מגבר עשויים להתאפיין בדרישות ספציפיות של התאמת עומסים במבוא ובמוצא, אשר בהן יש לעמוד לפני ההפעלה, על מנת למנוע תנודות או נזק. היזהר מתנאים של מתח מעגל פתוח.
•ה-DUT והתקני הקדם-מגבר עשויים להיות רגישים לרצפי הדלקה. הקפד ללמוד את דרישות הקדם-מגבר וה-DUT לפני הדלקת המערכת.
•הקפד להשתמש בכבלי RF קצרים וכן השתמש במידת האפשר בכבלים מוקשחים למחצה כדי להבטיח יציבות מדידה.
•הגדרה מראש של ה-NVNA עלולה לגרום לכוונון ההספק לרמה שעלולה להסב נזק ל-NVNA או ל-DUT. בדרך כלל מומלץ לאפשר את מצב “הגדרת המשתמש” (user preset) אשר מאפשר למשתמש להגדיר מראש את רמת ההספק.

סיכום
רוב המגברים גבוהי ההספק מיועדים לפעול בתחום הלא-ליניארי. נתח רשת וקטורי לא ליניארי (NVNA) הוא הכלי המתאים ביותר לאיפיון ולמידול התקן שכזה. על-ידי שינוי התקנת בדיקת ה-RF של ה-NVNA, ניתן לבצע מדידה של מגברים הפועלים ברמות הספק של עד 1 kW. שינויים אלה כוללים הוספת מנחתים חיצוניים, צמדים והתקני קדם-מגבר בנקודות אסטרטגיות של התקנת הבדיקה. התקנות ומדידות גבוהות הספק כגדון אלה מצריכות משנה זהירות והקפדה על פרטים מצד מהנדס הבדיקה, כדי למנוע הסבת נזק להתקן תחת בדיקה ולמערכת הבדיקה עצמה.

« Older Entries