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Leistungsanalysator von Keysight

Was ist die »Lasttransienten-Erholzeit« – und wie misst man sie?

2. August 2016, 16:59 Uhr | Nicole Wörner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Beispiel: Charakterisierung von Leistungsverstärkern

Betrachten wir eine typische Anwendung, bei der die Lasttransienten-Erholzeit eine wichtige Rolle spielt. Beim Testen von Leistungsverstärkern (PA, Power Amplifiers) für mobile Geräte wie z.B. Mobiltelefone oder Tablets ist es wichtig, dass das Testobjekt mit einer stabilen Betriebsspannung versorgt wird. Falls die Betriebsspannung während des Tests schwankt, werden die vorgeschriebenen Testbedingungen nicht eingehalten und man erhält fehlerhafte Leistungsmesswerte.

Tests an HF-Leistungsverstärkern stellen besonders hohe Anforderungen an die Stromversorgung, weil PAs gepulst betrieben werden und sie dadurch die Stromversorgung pulsartig belasten. Die Pulse haben steile Flanken und können dadurch in der Ausgangsspannung der Stromversorgung signifikante Lasttransienten hervorrufen. Während der Pulse zieht der PA einen hohen Strom, der dazu führt, dass die Ausgangsspannung der Stromversorgung absinkt. Zwar erholt sich die Ausgangsspannung der Stromversorgung innerhalb kurzer Zeit, doch während dieser Zeit hat die Betriebsspannung des Testobjekts nicht den für die Messung vorgeschriebenen Wert. Nach der Erholung arbeitet der PA unter den spezifizierten Testbedingungen und die HF-Ausgangsleistung kann korrekt gemessen werden.

Angesichts der Tatsache, dass jedes Jahr Milliarden von HF-Leistungsverstärkern zu testen sind, ist der Testdurchsatz kritisch. Wenn die Stromversorgung sich nur langsam erholt, verlängert sich dadurch die Testzeit und der Testdurchsatz sinkt. Hersteller von HF-Leistungsverstärkern sind bestrebt, den Testdurchsatz zu maximieren und suchen deshalb nach Stromversorgungen mit kurzer Lasttransienten-Erholzeit. Sie schauen sich die Erholzeit-Spezifikation genau an, um die für ihre Anwendung optimale Stromversorgung herauszufinden. Daher müssen Hersteller von Stromversorgungen in der Lage sein, die Erholzeit präzise zu messen.

Messung der Lasttransienten-Erholzeit

Das Schwierigste an der Messung der Lasttransienten-Erholzeit ist die Bestimmung des Zeitpunkts, an dem die Ausgangsspannung in das Toleranzband eintritt. Mit einem gewöhnlichen Voltmeter kann man zwar leicht messen, ob die Ausgangsspannung im eingeschwungenen Zustand innerhalb des Toleranzbandes liegt, doch ist ein solches Voltmeter zu langsam, um mit hinreichender Auflösung zu messen, wie schnell die Spannung in das Toleranzband eintritt. Für solche Messungen benötigt man ein Hochgeschwindigkeitsvoltmeter, das Zigtausende hochgenauer Messungen pro Sekunde durchführen kann und erkennt, wann genau die Spannung in das Toleranzband eintritt. Ein typischer Vertreter dieser Gattung ist das Hochgeschwindigkeits-Digitalmultimeter Keysight 34470A. Allerdings werden die Erholzeiten im Zuge des technischen Fortschritts immer kürzer – mit der Folge, dass irgendwann auch ein Hochgeschwindigkeitsvoltmeter überfordert ist, selbst wenn es 50.000 Messungen pro Sekunde schafft.