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[原创] Analog Discovery 2 测评(2) 扫频功能小试

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五彩晶圆(初级)

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发表于 2019-11-16 23:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 cruelfox 于 2019-11-19 00:23 编辑

  接着上一个帖子 Analog Discovery 2 测评(1) DIY or buy?
  如果为了虚拟示波器的功能买这个小仪器,就大材小用了。我看中的主要是它的扫频功能——用DAC作信号发生器产生不同频率正弦信号,给被测试电路;ADC采集被测试电路的响应,送到软件分析。WaveForms软件中已经支持网络分析和阻抗分析,就是扫频功能的应用,可以直接上手。

  Analog Discovery 2 有两个波形发生器输出,扫频用其中一个就够了。有两个模拟采集输入位于排插的最左边,因为是差分输入故每个输入有两个插针,这里根据需要可将输入负端接Ground.

connect.jpg

  先拿最简单的一阶RC电路试试。用随机附带的杜邦线配合面包板就可以做实验了,不过为了减小引线的寄生参数影响,我还是用洞洞板焊了一个测试小板,就是Impedance Analyzer的第二种电路接法。

circuit.PNG adapter.jpg

  先上两个电阻,验证一下环路的工作情况。

res_res.jpg   接好以后打开WaveForms软件的Network Analyzer页,设置扫频的起点终点频率等参数,然后点“Single"执行单次测试。C1和C2是两个模拟输入通道,软件可以使用C1作为参考,计算C1相对C1的幅度和相位变化。这样可以把 DAC-->模拟电路-->ADC 过程中的频率响应(主要是高频响应下跌)进行补偿。

  用 2.7k 和 110 两个电阻分压的测试结果如下,看起来到25MHz的测试数据还都能用。

net1.png   黄色线是网络的输入信号采回,高频响应下降包括DAC和ADC部分和模拟放大电路的贡献(根据spec推测是DAC输出的衰减比较多)。使用相对值计算以后网络输出就几乎平坦了(上图中青色线)。

 

  下面将一个电阻换成 100nF 电容,测试RC低通网络。

res_cap.jpg   因为低通滤波的高频响应信号越来越弱,模拟采集电路的性能会制约测试结果,曲线到了10MHz附近抖动就明显了。我调整了一些设置,下面这个结果马马乎乎吧。

net2.png   已经可以测出来这个小电容的高频非理想特性了,看起来10MHz附近ESL的影响引起了谐振。10MHz到25MHz这段的测试结果仅供参考吧,我也不知道测出来与真实情况差异有多大,作为定性判断还是能用。

  WaveForms软件的功能蛮多的。我以前试过 Keysight DSOX1102G 上的扫频功能,虽然也到20MHz,和这个比起来简直就是玩具了。

 

  WaveForms软件的Impedance Analyzer是专门分析阻抗的,像上面这么接,针对电容器的测试项目多了很多。因为参考电阻不能随意了,我把2.7k电阻换成1k的。

  定频点测量最简单,就相当于LCR表的功能:

imp3.png   这个数据作为参考看就可以了,因为没有标定和校准。本来Analog Discovery 2不是作为计量仪表用的,否则…… 一个正经的LCR表可不是廉价货。

  注意要选正确电路连接方式,软件才能根据幅频响应计算阻抗。下面的测试图中,电容器的等效串联电阻也测出来了,不错。

imp1.png   切换到专门的页面,可以看各个频率下电容量、损耗正切值等参数。同理,频率太高了以后测得可能不准。

imp2.png

  Analog Discovery 2的扫频测量功能基本符合我的预期。动态范围至少能有70dB. 对小信号可能需要制作放大器来弥补分辨率的不足。

  有了它,对于分析元件、电路单元的频率特性就有了一个好帮手。在我看来,就单独Network Analyzer和Impedance Analyzer两个功能发挥好了,Analog Discovery 2就能值回票价。

 

     NEXT>>>  Analog Discovery 2 测评(3) 频率响应测试利器
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