Rohde & Schwarz Power-Rail-Tastköpfe

Power-Rail-Taskopf R&S RT-ZPR40, konzipiert für EMV-Messungen an Spannungsversorgungen für Embedded- und IoT-Geräte.
Power-Rail-Taskopf R&S RT-ZPR40, konzipiert für EMV-Messungen an Spannungsversorgungen für Embedded- und IoT-Geräte.

Viele Oszilloskophersteller bieten Tastköpfe speziell für Messungen an Versorgungsspannungen an, sogenannte Power-Rail-Tastköpfe. Der R&S RT-ZRP40 von Rohde & Schwarz ist bis 4 GHz Bandbreite verfügbar und kann somit auch Einkopplungen von WLAN-Signalen auf die Spannungsversorgung sichtbar machen.

Power-Rail-Tastköpfe werden für Power-Integrity-Messungen an Gleichspannungsversorgungen entwickelt. Ihr besonderes Merkmal ist das Teilerverhältnis von 1:1. Der mit den meisten Geräten standardmäßig ausgelieferte passive 10:1-Tastkopf dämpft das Messsignal vor dem Einspeisen in die Oszilloskop-Eingangsstufe um den Faktor 10. Das Oszilloskop gleicht diese Dämpfung wieder aus, indem das Eingangssignal mit dem Faktor 10 multipliziert wird. Damit wird aber auch das Rauschen im Signal verzehnfacht, das dann so hoch ausfallen kann, dass präzise Power-Integrity-Messungen nicht mehr möglich sind. Mit einem 1:1-Teilerverhältnis sind rauschärmere und erheblich genauere Messungen möglich.

Der R&S RT-ZPR40 ist ein Power-Rail-Taskopf mit 4 GHz Bandbreite. Konzipiert wurde er für EMV-Messungen von Spannungsversorgungen für Embedded-Systeme im Mobil- und IoT-Bereich. Detektierbar sind eingekoppelte HF-Signale im ISM-Band bei 2,4 GHz und LTE-Band bei 3 GHz sowie in höheren HF-Bändern bis 4 GHz.

In einigen Power-Rail-Tastköpfen sind DC-Voltmeter integriert, um den Gleichspannungsanteil der Versorgung zu ermitteln. Damit bekommt der Anwender schnell die Offset-Werte für die Signalzentrierung. Im R&S RT-ZPR40 misst das DC-Voltmeter mit 0,1 Prozent Toleranz. Messwert und Signalspannung werden an das Oszilloskop übertragen und angezeigt. Die Offset-Korrektur reicht bis ± 60 V. Zur Qualifizierung von Spannungsversorgungen für sensible elektronische Komponenten wie CPUs oder FPGAs kann parallel zum Gleichspannungsanteil auch die Welligkeit (Ripple) gemessen werden. Ob die Ripple-Spannungen innerhalb der oft sehr engen Spezifikation der Spannungsversorgung liegen, wird dann auf einen Blick deutlich.

Alternativ zur breitbandigen 4-GHz-Version sind auch schmalbandigere Tastköpfe kommerziell verfügbar. Da Power-Rail-Tastköpfe vom Hersteller für Messungen an Gleichspannungsversorgungen optimiert werden, sind sie auch nur sehr begrenzt für andere Messzwecke einsetzbar. im Vergleich zum Standard-Tastkopf ist ihr Dynamikbereich zum Beispiel deutlich kleiner – bei den meisten Modellen auf dem Markt liegt er bei 850 mV. Wird diese Spitze-Spitze-Spannung überschritten, kann der Messkopf für solche Anwendungen nicht eingesetzt werden.