Melhore a coleta de sinal no seu osciloscópio: Dicas de medições de baixas correntes

Osciloscópio Digital Siglent Série SDS5000X

Realizar a análise dos seus sinais no osciloscópio vai te trazer inúmeras e importantes informações. Dessa forma, o processo precisa ser realizado da forma correta e principalmente respeitando as capacidades e metodologias que o seu aparelho impõe. Contudo, nem sempre conseguimos fazer tudo e por vezes acabamos deixando alguns detalhes passarem que no final farão uma diferença significativa na nossa análise. Por isso, nessa sequência de matérias intitulada Melhore a coleta de sinal no seu osciloscópio, iremos dar dicas dos principais pontos que você precisa se ater durante a sua análise. Nessa matéria falaremos sobre medições em baixas correntes. Você sabe como realizar esse processo? Ficou interessado? Então continua ai e boa leitura!

Na medida em que dispositivos modernos alimentados por bateria se tornam mais verdes e eficientes no consumo de energia, ocorre uma crescente necessidade de se realizar medições de alta sensibilidade de baixas correntes para garantir que o con­sumo de corrente desses dispositivos esteja dentro dos limites aceitáveis. As aplicações principais que demandam por medições precisas de consumo de energia são as aplicações alimentadas por bateria como dispositivos móveis sem fio e eletrônicos de consumo. Para maximizar a duração da ba­teria, os engenheiros precisam minimizar o consumo de energia ao longo da vida do produto. Potência é definida como P = V x I.

O principal responsável pela redução do consumo de energia de um dispositivo é a redução do consumo médio de corrente para um nível fixo de tensão de alimentação.

Um desafio primário na medição de con­sumo de corrente de dispositivos móveis ali­mentados por bateria, como um celular ou um tablet, é que a faixa dinâmica do sinal de corrente é bastante ampla. O dispositivo móvel tipicamente chaveia alternadamente entre estados ativos, momento em que ele requisita picos de corrente bastante altos e rápidos e modo de correte inativo ou de espera, momento em que consome correntes CC e CA muito baixas.

A Figura 1-1 mostra o consumo de corrente medido em um celular GSM enquanto realiza uma chamada. A corrente em modo ativo atinge picos tão altos quanto ~2A e, em modo ocioso, o consumo de corrente é extremamente baixo.

Figura 1-1. Consumo de corrente medido em um celular GSM durante uma ligação.

Um jeito simples de medir a corrente com um osciloscópio é o uso de uma ponta de prova de corrente do tipo alicate como a 1147B ou o modelo N2893A da Keysight para monitorar diretamente a corrente fluindo no dispositivo. Infelizmente, essa abordagem não é apro­priada para a medição de baixas correntes que mudam rapidamente entre abaixo de miliamperes e vários ampères devido à faixa dinâmica e à sensibilidade limitadas da ponta de prova de corrente tipo alicate, que é limitada a poucos miliamperes. No exemplo para medir o consumo de corrente de um telefone móvel, o modo ocioso de corrente não é real mente mensurável porque está ocultada pelo ruído da ponta de prova.

Medição da corrente com um osciloscópio com uma ponta de prova tipo alicate como a 1147B ou a N2893A da Keysight.

Além disso, para medições mais precisas, você pode desmagnetizar (degauss) a ponta de prova para remover o magnetismo residual interno da ponta de prova e compensar qualquer offset CC do alicate da ponta de prova de corrente. Esse pro­cedimento extra de calibração torna a ponta de prova de corrente tipo alicate incômoda de se usar. A nova série N2820A de pontas de prova de corrente de alta sensibilidade da Keysight Technologies endereça a necessidade medições de corrente de alta sensibilidade com uma ampla faixa dinâmica.

Essas pontas também oferecem a vantagem de conexões fisicamente pequenas ao dispositivo sob teste (DUT), visto que os ambientes de aplicação atuais necessitam de dimensões extremamente pequenas. As novas pontas de prova de corrente CA/CC N2820A/21A oferecem a maior sensibilidade da indústria entre as pontas de prova de corrente de osciloscópio, indo desde 50uA até o alcance máximo de corrente de 5 A.

A ponta de prova de corrente de dois canais de alta sensibilidade N2820A da Keysight acompanha dois amplificadores diferenciais dentro da ponta com diferentes configurações de ganho, onde o lado de ganho baixo lhe permite ver a forma de onda completa ou a visão reduzida (“zoom out”) da onda e o amplificador de ganho alto fornece uma visão ampliada (“zoom in”) para observar flutuações de corrente extremamente baixas, como o estado ocioso de um telefone móvel. A pontas de prova de corrente N2820A/21A são otimizadas para medir o fluxo de corrente dentro do DUT para caracterizar sub circuitos, permitindo que o usuário veja tanto sinais grandes quanto detalhes em formas de onda de corrente dinâmica rápidas e amplas.

A ponta oferece um método inovador de conectar pontas de prova ao seu DUT. Os conectores MBB (Make-Before-Break) fornecidos permitem que você colete sinais em diversos lugares do seu DUT sem a necessidade de soldar ou dessoldar os fios. O header MBB pode ser acoplado na sua placa alvo ou cabeado para fora do DUT. Ele se adapta ao espaçamento entre orifícios padrão de 0,1” para pinos quadrados de 0,025”. Os usuários devem planejar o layout de suas PCI’s adequadamente.

Os conectores MBB (Make-Before-Break) fornecidos permitem que você rapidamente colete sinais em diversos lugares do seu DUT sem ter que soldar ou dessoldar os fios.

A inovação não termina aí. Com as formas de onda capturadas, você agora quer calcular c consumo médio de corrente do sistema ao longo do tempo. Os osciloscópios Infiniium e InfiniiVision da Keysight oferecem uma medição da área sob a curva (carga) onde você pode calcular facilmente os consumos de corrente integrados em Ah (Ampère x Hora) ao longo do tempo. O Ah’ é uma unidade de medição da capacidade de armazenamento elétrico de uma bateria.

Um Ah é igual a corrente de um ampère fluindo por uma hora.

Os osciloscópios Infiniium e InfiniiVision da Keysight oferecem uma medição da área sob a curva (carga) onde você pode calcular facilmente os consumos de corrente integrados em Ah (Ampere x Flora) ao longo do tempo.

Agora, com as pontas de prova de corrente N2820A/21 A, os engenheiros, no teste de produtos alimentados por bateria, são capazes de ver detalhes e o panorama geral em formas de onda de corrente dinâmica como nunca antes com pontas tipo alicate tradicionais.

Quer conhecer um pouco mais sobre essa pontas de prova incríveis, da Keysight? Então confere esse vídeo sobre as pontas de prova de corrente de alta sensibilidade da série N2820A que permite realizar medições de corrente de alta sensibilidade com uma ampla faixa dinâmica.

Realizar medições em baixas correntes precisa da atenção do operador, bem como da instrumentação adequada de modo que a leitura final seja precisa e esteja conforme o sinal real analisado. Aprendeu tudo o precisava sobre esse tema? Então aproveita e confere todo o conteúdo e produtos disponíveis no portal Datasonic, pioneiro em equipamentos tecnológicos de ponta que se destaca pela sua diversidade de marcas, modelos e principalmente preços está a sua disposição para que você possa tirar todas as suas dúvidas, comparar preços e por fim, escolher o melhor produto para você. No site é possível encontrar inúmeros modelos de osciloscópios com os mais diversos recursos e configurações e equipamentos relacionados. O portal Datasonic possui um amplo portfólio e um leque de variados produtos, todos à sua disposição. Aproveite e conheça outros equipamentos de medição que irão complementar o seu projeto.

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