如何使功率分析儀測量結果更準確
發布時間:2017-04-26 責任編輯:susan
【導讀】高gao端duan測ce量liang儀yi器qi都dou是shi由you許xu多duo電dian子zi元yuan器qi件jian組zu成cheng,儀yi器qi在zai工gong作zuo過guo程cheng中zhong,電dian子zi元yuan器qi件jian產chan生sheng的de熱re量liang彙hui聚ju,使shi儀yi器qi內nei部bu溫wen度du升sheng高gao,導dao致zhi儀yi器qi精jing度du下xia降jiang。高gao端duan測ce量liang儀yi器qi是shi如ru何he解jie決jue溫wen度du對dui自zi身shen精jing度du的de影ying響xiang呢ne?
溫度影響電子元器件的性能
1.對二極管伏安特性的影響
在環境溫度升高時,二極管的正向特性曲線將左移,反向特性曲線將下移,如圖1所示。在室溫附近,溫度每升高1℃,正向壓降減小2~2.5mV;溫度每升高10℃,反向電流約增大一倍。可見,二極管的特性對溫度很敏感。

圖1.二極管的伏安特性
2.對晶體管輸入輸出特性的影響
由於半導體材料的熱敏性,晶體管的參數幾乎都與溫度有關。
溫度對輸入特性的影響:與二極管伏安特性類似,當溫度升高時,正向偏移將左移,反之將右移,如圖2所示。
溫度對輸出特性的影響:如圖3實線,虛線分別所示為20℃和60℃時的特性曲線,可見,溫度升高時,由於輸入特性左移,導致集電極電流增大。

圖2.溫度對晶體管輸出特性影響

圖3.溫度對晶體管輸入特性影響
穩定靜態工作點抑製溫漂
在(zai)引(yin)起(qi)靜(jing)態(tai)工(gong)作(zuo)點(dian)不(bu)穩(wen)定(ding)的(de)諸(zhu)多(duo)因(yin)素(su)中(zhong),溫(wen)度(du)對(dui)晶(jing)體(ti)管(guan)參(can)數(shu)的(de)影(ying)響(xiang)是(shi)最(zui)為(wei)主(zhu)要(yao)的(de),所(suo)謂(wei)穩(wen)定(ding)靜(jing)態(tai)工(gong)作(zuo)點(dian)抑(yi)製(zhi)溫(wen)漂(piao)通(tong)常(chang)是(shi)指(zhi)在(zai)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)時(shi),晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)靜(jing)態(tai)集(ji)電(dian)極(ji)電(dian)流(liu)和(he)管(guan)壓(ya)降(jiang)基(ji)本(ben)不(bu)變(bian),必(bi)須(xu)依(yi)靠(kao)基(ji)電(dian)極(ji)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua)來(lai)抵(di)消(xiao)集(ji)電(dian)極(ji)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua),常(chang)用(yong)的(de)是(shi)引(yin)用(yong)直(zhi)流(liu)負(fu)反(fan)饋(kui)或(huo)溫(wen)度(du)補(bu)償(chang)的(de)辦(ban)法(fa)使(shi)基(ji)極(ji)電(dian)流(liu)在(zai)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)時(shi)產(chan)生(sheng)與(yu)集(ji)極(ji)電(dian)流(liu)相(xiang)反(fan)的(de)變(bian)化(hua)。
儀器預熱的必要性
根gen據ju儀yi器qi設she備bei的de用yong途tu和he精jing密mi等deng級ji不bu同tong,有you的de需xu要yao預yu熱re,有you的de不bu需xu要yao預yu熱re,儀yi器qi設she備bei預yu熱re是shi為wei了le內nei部bu電dian子zi器qi件jian達da到dao熱re穩wen定ding平ping衡heng。電dian路lu中zhong的de電dian容rong,電dian感gan,晶jing體ti管guan等deng達da到dao穩wen態tai,需xu要yao一yi定ding的de時shi間jian,必bi須xu預yu熱re以yi降jiang低di測ce量liang誤wu差cha,越yue是shi精jing密mi的de儀yi器qi設she備bei預yu熱re時shi間jian越yue長chang。
1.在儀器使用之前,需要對儀器進行預熱;
2.在(zai)測(ce)量(liang)開(kai)始(shi)之(zhi)前(qian),需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)調(tiao)零(ling)操(cao)作(zuo),調(tiao)零(ling)是(shi)指(zhi)在(zai)功(gong)率(lv)分(fen)析(xi)儀(yi)內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)中(zhong)創(chuang)造(zao)一(yi)個(ge)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)為(wei)零(ling)的(de)狀(zhuang)態(tai),並(bing)將(jiang)該(gai)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)計(ji)算(suan)結(jie)果(guo)設(she)為(wei)數(shu)值(zhi)意(yi)義(yi)上(shang)的(de)零(ling)電(dian)平(ping)的(de)過(guo)程(cheng);
3.選擇合適的量程、更新率和同步源對功率分析儀的測量準確性至關重要。例如當更新周期小於被測信號周期時,如下圖4所(suo)示(shi),整(zheng)個(ge)更(geng)新(xin)周(zhou)期(qi)內(nei)的(de)數(shu)據(ju)成(cheng)為(wei)測(ce)量(liang)區(qu)間(jian),整(zheng)個(ge)更(geng)新(xin)周(zhou)期(qi)內(nei)的(de)采(cai)樣(yang)數(shu)據(ju)將(jiang)被(bei)平(ping)均(jun),因(yin)此(ci)影(ying)響(xiang)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)需(xu)要(yao)增(zeng)大(da)更(geng)新(xin)周(zhou)期(qi),使(shi)得(de)包(bao)含(han)更(geng)多(duo)周(zhou)期(qi)的(de)被(bei)測(ce)信(xin)號(hao)進(jin)入(ru)測(ce)量(liang)區(qu)間(jian);

圖4.更新周期對比
4.降(jiang)低(di)雜(za)散(san)電(dian)容(rong)對(dui)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)的(de)影(ying)響(xiang),因(yin)為(wei)儀(yi)器(qi)機(ji)殼(ke)與(yu)內(nei)部(bu)測(ce)量(liang)電(dian)路(lu)的(de)屏(ping)蔽(bi)盒(he)之(zhi)間(jian)是(shi)絕(jue)緣(yuan)關(guan)係(xi),所(suo)以(yi)二(er)者(zhe)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)雜(za)散(san)電(dian)容(rong),把(ba)電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)回(hui)路(lu)接(jie)到(dao)低(di)電(dian)壓(ya)側(ce),如(ru)圖(tu)5所示,也就是將儀器的電流輸入端子連接到接近電源(Source)接地電位的一端時可以有效降低雜散電容對測量精度產生的影響;

圖5.接線圖
5.降jiang低di功gong率lv損sun耗hao的de影ying響xiang,在zai測ce量liang大da電dian流liu情qing況kuang下xia,需xu要yao將jiang電dian壓ya測ce量liang回hui路lu接jie到dao靠kao近jin負fu載zai一yi側ce,電dian流liu測ce量liang回hui路lu測ce得de的de結jie果guo就jiu是shi流liu經jing負fu載zai和he電dian壓ya測ce量liang回hui路lu的de電dian流liu之zhi和he,測ce量liang誤wu差cha僅jin是shi流liu經jing電dian壓ya測ce量liang回hui路lu的de電dian流liu。在zai測ce量liang小xiao電dian流liu情qing況kuang下xia,則ze需xu要yao將jiang電dian流liu測ce量liang回hui路lu接jie到dao靠kao近jin負fu載zai一yi側ce,電dian壓ya測ce量liang回hui路lu測ce得de的de結jie果guo就jiu是shi負fu載zai電dian壓ya和he電dian流liu測ce量liang回hui路lu的de電dian壓ya之zhi各ge,測ce量liang誤wu差cha僅jin是shi電dian流liu測ce量liang回hui路lu兩liang端duan電dian壓ya;如圖6所示。

圖6.不同電流下的接線圖
同時,PA功率分析儀采用了高穩定度溫度補償的100M同步時鍾,保證ADC采樣每個通道的相位同步,電壓電流相位誤差在10ns以內。在主機部分的模塊控製單元,我們采用了一個高穩定度溫度補償的100M 同步時鍾,這個時鍾信號將送到每一個通道的ADC,用來保證ADC采樣相位同步,單通道與通道間的電壓、電流誤差可以保證在10ns 以內,減小測量時U、I 夾角儀器本身引入誤差,保證有功功率及功率因數測量精度!行業內測量存在功率因素過1,或者過低而無法準確測量的難題,與儀器本身的引入誤差和測試方法有很大的關係。

圖7.PA功率分析儀架構
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