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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 2

Oszilloskop oder Leistungsanalysator?

Auf den ersten Blick scheint ein Oszilloskop das passende Tool zu sein, weil es auch sehr kurze Transienten problemlos erfassen und visualisieren kann. Allerdings hat ein typisches Oszilloskop nur eine geringe Vertikalgenauigkeit von etwa 1 - 3 % und eine Auflösung von nur 8 Bit. Das reicht nicht, um mit hinreichender Genauigkeit den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem die Ausgangsspannung der Stromversorgung in das schmale Toleranzband eintritt.

Zwar könnte man das Oszilloskop auf AC-Eingangskopplung schalten und dann das Toleranzband heranzoomen, doch würde dann der Spannungsverlauf im eingeschwungenen Zustand durch die AC-Kopplung verfälscht. Die Spannung würde exponentiell abfallen und es wäre schwierig bis unmöglich, den Gleichspannungspegel im eingeschwungenen Zustand exakt zu bestimmen. Alternativ könnte man die Eingangskopplung auf DC belassen und das Toleranzband durch Anlegen einer großen DC-Offsetspannung in die Bildschirmmitte verschieben und es dann heranzoomen. Das funktioniert bei Ausgangsspannungen bis etwa 10 V. Doch je höher die Ausgangsspannung, desto höher ist auch die benötigte Offsetspannung. Hohe Offsetspannungen erfordern aber eine Verringerung der Eingangsempfindlichkeit (höhere Volt/div-Einstellungen), dadurch verringert sich wiederum die Auflösung für Messungen im Toleranzband.

Obwohl es bei Verwendung eines Oszilloskops die oben beschriebenen Probleme gibt, ist es möglich, durch Verwendung eines Keysight-Oszilloskops mit integrierter Leistungsanalyse-Software diese Probleme zu umgehen und ein Oszilloskop wirkungsvoll einzusetzen. Die High-End-Oszilloskope von Keysight verfügen über hochentwickelte Eingangsschaltungen und bieten eine Auflösung von 10 oder 12 Bit. Sie ermöglichen dadurch auch bei engen Toleranzbändern präzise Erholzeitmessungen. Allerdings haben diese Geräte ihren Preis und stehen nicht auf jedem Laborplatz.

Zur Messung der Lasttransienten-Erholzeit von Stromversorgungen mit engem Toleranzband kann auch ein hochwertiger Leistungsanalysator verwendet werden – sofern er Single-Shot Messungen ermöglicht. Der Analysator muss deshalb single-shot-fähig sein, weil die Transiente ein Einzelereignis ist, das durch die Anstiegsflanke des Stromimpulses getriggert wird. Falls die Möglichkeit besteht, die Stromversorgung durch ein Rechtecksignal oder per Software so zu steuern, dass sie periodisch zwischen zwei Ausgangsspannungswerten umschaltet, kann für die Messung auch ein nicht-single-shot-fähiger Leistungsanalysator verwendet werden. Leistungsanalysatoren der Spitzenklasse haben eine Vertikalgenauigkeit von 0,1-% oder besser, eine Auflösung von 16 Bit und Digitalisierungsraten von 1MSample/s oder höher. Diese Kombination aus schneller Digitalisierung und hochgenauer Spannungsmessung ermöglicht es, das Lasttransientenverhalten von Stromversorgungen schnell und einfach zu analysieren und die Erholzeit präzise zu messen. Ein Leistungsanalysator kann sowohl Spannungen als auch Ströme direkt (ohne externen Shuntwiderstand oder dergleichen) messen. Das vereinfacht die Triggerung der Messung durch die Anstiegsflanke des Laststroms.