Ponte LCR digital de precisão com varredura gráfica

Uma ponte que informa quatro dígitos em uma frequência é uma ferramenta de seleção. Uma ponte que pode ser varrida em frequência, nível e polarização é um instrumento de engenharia, e a diferença aparece na primeira vez que um componente se comporta de forma diferente da folha de dados. Esta família é construída para o segundo trabalho.

Visão geral do produto

Três modelos compartilham um chassi e um display, e diferem apenas em até onde a frequência chega: 300 kHz, 500 kHz e 1 MHz, todos partindo de 20 Hz. A exatidão básica é de 0,05 % nos três, e a frequência é contínua, com resolução de 1 mHz, em vez de uma lista de pontos fixos.

O painel frontal traz um display colorido de 7 polegadas, uma coluna de teclas de menu ao lado, um botão rotativo e um teclado numérico à direita, e os terminais coaxiais de ensaio ao longo da borda inferior. A carcaça tem 400 mm de largura, 132 mm de altura e 6,8 kg, o que faz dele um instrumento de bancada, e não portátil. O painel traseiro traz os conectores de dispositivo, disparo externo, manipulador, serial e código de barras.

Como funciona a ponte LCR

O instrumento aplica uma onda senoidal na frequência e no nível escolhidos e mede a tensão sobre o componente e a corrente que o atravessa. Os dois sinais são resolvidos em uma componente em fase e uma em quadratura; a razão entre eles dá a impedância e o ângulo dá a fase. A partir desse par o instrumento deriva o conjunto de parâmetros que o operador escolheu, na forma em série ou em paralelo.

Quatro terminais separam o caminho da corrente do caminho de sensoriamento de tensão, de modo que a impedância dos cabos e do contato não entra no resultado. Como o resíduo do próprio dispositivo de ensaio ainda importa nas bordas da faixa, o instrumento oferece calibração de aberto e curto em frequências pontuais, zero em toda a faixa de frequência e calibração de carga.

As funções de varredura usam o mesmo motor repetidamente. Uma varredura por lista percorre até 40 pontos programados de frequência, nível ou polarização; uma varredura gráfica corre continuamente por uma faixa e plota o resultado. A fonte de polarização interna, ajustável entre -5 V e +5 V, desloca o ponto de operação do componente durante qualquer uma das duas.

Como escolher a ponte LCR

A primeira pergunta é a frequência mais alta em que as peças são especificadas. Uma peça cotada em 100 kHz está confortavelmente dentro dos três modelos; uma cotada em 400 kHz exige o HG7829B ou o HG7829C; uma cotada em 1 MHz exige o HG7829C. Comprar além disso custa dinheiro e não compra nada.

A segunda é o nível de ensaio. Cinco milivolts a 2 V cobrem a maior parte do trabalho de pequeno sinal, e a versão aprimorada estende isso a 10 V para peças que precisam de uma excitação maior. O nível tem de ser ajustável no valor que a folha de dados usa, porque um capacitor cerâmico medido em outro nível não corresponderá à capacitância declarada.

A terceira é a polarização. A fonte interna cobre alguns volts para cada lado, o que basta para a dependência de nível de um cerâmico ou de um eletrolítico; uma peça que opera em alta tensão precisa de um dispositivo de polarização externo, e o instrumento tem de ser especificado com isso em mente.

A quarta é como os resultados saem do instrumento: classificação em dez faixas com contagem para uma linha, porta de manipulador para um dispositivo de ensaio, USB ou serial para registro, e GPIB onde um sistema de ensaio mais antigo o espera. A quinta é a produtividade: 9 ms por leitura é rápido o bastante para um manipulador, e o ajuste de média de 1 a 255 leituras troca essa velocidade por estabilidade.

Limites de medição e critérios de seleção

O instrumento mede parâmetros de pequeno sinal. Ele não aplica alta tensão, de modo que não consegue reproduzir as condições de polarização de um capacitor que trabalha em algumas centenas de volts, e não consegue ensaiar isolação nem fuga.

A conexão faz parte da medição. Em 1 MHz, alguns centímetros de cabo são uma impedância significativa, e o dispositivo de ensaio tem de manter a peça em uma geometria repetível. A calibração remove um resíduo fixo, mas não um resíduo que muda quando os cabos se movem, e é por isso que um dispositivo adequado importa mais no topo da faixa de frequência do que no fundo.

A média e a velocidade interagem com a peça, e não apenas com o instrumento. Um capacitor de valor alto ou um indutor grande leva tempo para se acomodar depois que o sinal é aplicado, e uma leitura de 9 ms feita antes de a peça se acomodar será diferente de uma leitura de 187 ms da mesma peça. Onde a leitura é usada como limite, o ajuste de tempo pertence ao procedimento de ensaio.

Por fim, as funções de varredura descrevem um componente, não uma especificação. Uma curva suave é tranquilizadora, mas uma decisão de aprovado ou reprovado ainda precisa de um limite, e o limite tem de vir do desenho, e não da forma do gráfico.