Aplicación y análisis de principios de puentes digitales LCR en la medición de parámetros de circuitos

En el campo de las pruebas electrónicas, los puentes digitales desempeñan un papel vital. Tradicionalmente, los puentes digitales se utilizaban principalmente para medir parámetros como inductancia, capacitancia, resistencia e impedancia, una práctica considerada convencional. Si bien las primeras mediciones de impedancia utilizaron métodos de puente tradicionales, la llegada de las tecnologías analógicas y digitales modernas eliminó gradualmente este enfoque. Sin embargo, la nomenclatura de puentes digitales, como el puente LCR, persiste hasta el día de hoy. En particular, cuando un puente digital incorpora tecnología de microprocesador, se le denomina puente. Puente digital LCR. Los usuarios suelen referirse a estos dispositivos como medidores LCR, puentes LCR o probadores LCR.

Los puentes digitales se emplean ampliamente para medir los parámetros de los componentes de impedancia, incluida la resistencia de CA (R), la inductancia (L) junto con su factor de calidad (Q) y la capacitancia (C) junto con su factor de disipación (D). En consecuencia, a menudo se les denomina medidores LCR digitales. Su rango de frecuencia de medición abarca desde la frecuencia industrial hasta aproximadamente 100 kHz, con un error de medición básico del 0.02 %, normalmente alrededor del 0.1 %.

A medida que las señales de los circuitos electrónicos continúan evolucionando hacia velocidades y frecuencias más altas, comprender el modelo práctico de los componentes LRC se vuelve esencial, yendo más allá de los modelos ideales simplistas. La medición precisa del voltaje y la corriente aplicados al dispositivo bajo prueba (DUT) facilita la determinación precisa de la impedancia del DUT. El proceso de medición implica el uso de detectores sensibles a la fase (PSD) dentro del Puente digital LCR medir las componentes en fase y en cuadratura de las tensiones Vx y Vr correspondientes a un vector de fase de referencia. Posteriormente, estos valores se digitalizan a través de convertidores analógicos a digitales (ADC) y se someten a complejos cálculos por parte de una computadora para obtener los componentes resistivos y reactivos que constituyen la impedancia Zx del DUT.

A pesar de heredar la nomenclatura de los puentes tradicionales, puentes digitales se han alejado de la composición de los puentes de CA clásicos. En cambio, han evolucionado para operar a un nivel superior, volviendo a los principios y circuitos de los medidores de corriente y voltaje basados ​​en la ley de Ohm para la medición de impedancia.

FD2810B_Puente Digital LCR

Existen varios métodos para medir la diferencia de fase entre señales de voltaje y corriente:

1. Comparación de cruce por cero + técnica de medición del tiempo:

Un método común que implica activar un nivel desde un punto de cruce por cero y medir la diferencia de tiempo entre dos puntos de cruce por cero.

2. Técnica de muestreo síncrono de doble canal:

Implica realizar cálculos y análisis después del muestreo utilizando dos canales ADC.

3. Método del multiplicador analógico: multiplicando dos señales, se puede determinar la diferencia de fase, lo que permite calcular la impedancia.

Los puentes digitales encuentran una aplicación generalizada en los departamentos de metrología para calibrar y transferir estándares de impedancia, así como mediciones de rutina de componentes de impedancia en departamentos generales. Muchos puentes digitales vienen equipados con interfaces estándar para la clasificación automática de los componentes medidos en función de su precisión. También se pueden conectar directamente a sistemas de prueba automatizados para pruebas de líneas de productos, facilitando así el control de calidad en el proceso de fabricación.

A mediados de la década de 1980, había docenas de puentes digitales con una tasa de error general inferior al 0.1%. Los puentes digitales están avanzando hacia una mayor precisión, una mayor funcionalidad, mayores velocidades, una mayor integración y una inteligencia mejorada.