MEDICION
    DE
IMPEDANCIAS
Agenda
            Medición básica de Impedancia
            Discrepancias en la Medición
            Técnicas de Medic...
Definición de impedancia
• Impedancia es la oposición que ofrece un dispositivo o
  circuito al flujo de corriente alterna...
Plano de medición de impedancia
           +j
                  Inductiva




                               |Z|          ...
Plano de medición de admitancia
                                         Y=1/Z
      +j
                               |Y|...
Agenda
            Medición básica de Impedancia
            Discrepancias en la Medición
            Técnicas de Medic...
¿Cuál es el valor correcto?
Q : 165
           Analizador
             de Z
                               Q : 165     ?  ...
Causas de discrepancia en la medición
• Factores que dependen del componente.

• Valores Verdadero, Real e Indicado.

• Er...
Causas de discrepancia en la medición
       Factores que dependen del componente

• Frecuencia de la señal de prueba.

• ...
Los elementos parásitos dificultan la
            medición
EL modelo del capacitor real incluye
      elementos parásitos
Factores de Calidad y Disipación

• Diferencia del Q asociado con resonadores y
  filtros.
      Energía almacenada X S
  ...
Reactancia capacitiva vs. frecuencia


|X|             Circuito Equivalente del Capacitor
       XC = 1
           C
    ...
Gráfico de impedancia vs. frecuencia
  cuando autoresuena el capacitor
  A: |Z|      B: 0   MKR 6 320 000.000 Hz
  A MAX 5...
Variaciones de la capacidad con
            el nivel de la señal de prueba
    C vs Nivel de Señal de Prueba             C...
Variación de la capacidad con la
            temperatura
                Capacitores SMD Tipo I and II
C [%]
     15
    ...
Variación de la inductancia en función
  del nivel de corriente continua de
polarización en inductores de potencia

 L [%...
Factores que dependen del componente
• Frecuencia de la señal de prueba.

• Amplitud de la señal de prueba.

• Tensión y c...
¿Qué valor medimos?

• VERDADERO



• REAL


•            +/-   %
INDICADO                  Accesorios de
            Inst...
Esquema de medición



              Extensión   Accesorio
                de la      para la      DUT
Instrumento    Entr...
Fuentes de error en la medición

• Errores en las técnicas de medición.

• Extensión de las entradas con efectos residuale...
Fuentes de error en la medición

   Técnica
                     Pérdidas
  Incorrecta                       Efectos     R...
Acciones para limitar los errores en la
                      medición

                    Extensión      Accesorio
     ...
¿Qué instrumento ...?
     ¿Medida?
                   ¿Cálculo?
                                  ¿Aproximación?
        ...
Circuitos equivalentes
Se requieren circuitos equivalentes simplificados


 Circuito equivalente
                         ...
Circuito equivalente
                    RS vs RP , ¿cuál es mejor ?
     Circuito equivalente          Rp
     del capaci...
¿Cúal es el circuito equivalente correcto?

• Ambos son correctos.
                                          RP

   CS  C...
Agenda
            Medición básica de Impedancia
            Discrepancias en la Medición
            Técnicas de Medic...
Técnicas de Medición
• Puente auto balanceado.

• Resonancia (Q – metro).

• I – V.

• I – V en RF.

• Análisis de redes (...
Tópicos de las Técnicas de Medición
• Criterio para seleccionar la técnica a emplear.

• Teoría de funcionamiento.

• Vent...
Criterio para seleccionar técnicas de
                    medición
• Frecuencia.

• Impedancia del DUT.

• Exactitud reque...
Técnicas de medición vs. frecuencia

                                                Analizador de Redes
                 ...
Impedancia y capacidad en función de la
              frecuencia




                                                     ...
Gráfico de reactancias




                                                H




                                         ...
Solución por comparación de frecuencia

                    100M
                    10M          Puente auto balanceado
I...
¿Cuál es el mejor?

• Todos son buenos.

• Cada uno tiene sus ventajas y desventajas.

• Pueden requerirse técnicas múltip...
Puente auto balanceado
Teoría de funcionamiento
                                Tierra Virtual
        H                 L...
Puente auto balanceado
            Ventajas y Desventajas
• Mayor exactitud, básicamente 0,05%.

• Gran rango de medición....
La medición de alto Q / bajo D es dificultosa
                                       X1
        +jX                       ...
Técnica de resonancia (Q - Metro)
        Teoría de funcionamiento
• Sintoniza C para hacer resonar al circuito.
• En reso...
Método de Resonancia
             Ventajas y Desventajas
  Muy bueno para mediciones de alto Q – bajo D.
  Requiere bobina...
Técnica I - V
Teoría de funcionamiento


            R            V2
             2


 V1              V2  I 2 . R 2
    ...
I-V (Puntas)
         Ventajas y Desventajas

• Frecuencias medias, 10 KHz < f < 110 MHz.

• Exactitud y rango de medición...
I-V en RF
                    Teoría de funcionamiento
  Prueba de una cabeza de                Prueba de una cabeza de
  ...
I-V en RF
        Ventajas y Desventajas


• Alta frecuencia, 1 MHz < f < 1,8 GHz.

• Mayor exactitud del método para f > ...
Técnica de Análisis de Red (Reflexión)
      Teoría de funcionamiento
         VINC
                        DUT
          ...
Análisis de Red
          Ventajas y Desventajas
• Alta frecuencia.
  – Conveniente, f > 100 KHz.
  – Mejor, f > 1,8 GHz.
...
TDR
 Osciloscopio
              Teoría de Funcionamiento
                      VINC   VR       DUT
                       ...
TDNA (TDR)
           Ventajas y Desventajas
• Medición de reflexión y transmisión.
• Desadaptación de impedancias o disco...
Reglas simples de selección
                    Resumen
• Puente auto balanceado, baja frecuencia, f < 40 MHz.

• I–V, par...
Métodos de medición y productos HP

  Método de medición                 Producto HP                Rango de frecuencia
  ...
Métodos de medición y productos HP (cont.)

Método de medición               Producto HP                        Rango de f...
Selección de la frecuencia de prueba

• Caso ideal: efectuar la prueba en las condiciones
  de funcionamiento.

• En la re...
Ejemplos de medición
          Medición de un capacitor ideal de 100 pF a 200 MHz
       10
       10 F




 Z () 10 F
  ...
Puente auto balanceado
A: Cp      B: D    MKR 1 006 570.375 Hz
A MAX 13.00 pF     Cp   10.0742 pF
B MAX 350.0 m        D

...
I-V
A: Cp       B: D         MKR 1 011 579.454 Hz
A MAX 13.00 pF           Cp   10.4523 pF
B MAX 1.000                D


...
Análisis de Redes
IMPEDANCE
 A: REF   B: REF           MKR 1 018 519.448 Hz
   13.00p   180.0          Cp   10.7531p F
 [ ...
Agenda
            Medición básica de Impedancia
            Discrepancias en la Medición
            Técnicas de Medic...
Compensaciones para minimizar errores
              en la medición
   Compensación y calibración.
                      (...
Definición de Calibración
   Definir el “Plano de Calibración” en el cual se
    especifica la exactitud de la medición
 ...
Corrección de cables
 Definición: extensión del Plano de calibración
             empleando los cables especificados
     ...
Definición de compensación
Para reducir los efectos debido a las fuentes de error
existentes entre el DUT y el Plano de ca...
Compensación Abierto/Cerrado (A/C)
                         Teoría Básica
     Efectos Residuales del Accesorio
         I...
Discusión de la Compensación A/C
                 Problema Nº 1
   Dificultad para eliminar los efectos residuales
 Medido...
Discusión de la Compensación A/C
                    Problema Nº 2
Dificultad para eliminar el error por corrimiento de fa...
Discusión de la compensación A/C
                 Problema Nº 3
Dificultad para tener correlación entre instrumentos.
    ...
Compensación ABIERTO/CERRADO/CARGA
                (A/C/C)
                       Teoría Básica

                  I1     ...
Compensación A/C/C
                       Teoría Básica
                      ZSTD. ZO - ZSM . ZXM - ZS 
             ...
Compensación A/C/C

• Elimina los efectos residuales complicados.

• Elimina el error por corrimiento de fase.

• Maximiza...
Efectos de la compensación A/C/C
                          3
C-error de medición [%]




                          2

    ...
Procedimiento para compensación A/C/C

            1. Medir el dispositivo de CARGA lo más
               exacto posible.
...
Procedimiento para compensación A/C/C

             3. Efectuar la compensación A/C/C en los
               terminales de ...
Selección del dispositivo de CARGA
              Consideración Nº 1
• Cuando se mide DUT´s que tienen varios valores
  de ...
Selección del dispositivo de CARGA
              Consideración Nº 2
• Seleccionar cargas resistivas y capacitivas puras y
...
Ejemplos Prácticos
  (A)                       (B)
 4284A                                  4285A

                        ...
Ejemplos Prácticos
     (C)                    (D)
  4285A                                     4285A


Sin cable HP       ...
Ejemplos Prácticos
(E)
                            (2)
                   16092A
       4195A
                            ...
Resumen
    Comparación entre Calibración y Compensación

                                            Teoría
  Calibración...
Resumen

¿Cúal técnica de compensación se debe utilizar?


             - Guía de Selección -
Instrumentos            Accesorios de conexión                 Compensación
                  Accesorio Primario         A...
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Medicion de impedancias

  1. 1. MEDICION DE IMPEDANCIAS
  2. 2. Agenda  Medición básica de Impedancia  Discrepancias en la Medición  Técnicas de Medición  Compensación de Errores
  3. 3. Definición de impedancia • Impedancia es la oposición que ofrece un dispositivo o circuito al flujo de corriente alterna. • Señal de prueba de CA (amplitud y frecuencia). • Incluye elementos reales e imaginarios. G R X B Z=R+jX Y=G+jB
  4. 4. Plano de medición de impedancia +j Inductiva |Z| DUT Eje Imaginario  Resistiva Eje Real Capacitiva Z = R + jX = |Z|  2 2 |Z| = R + X  = arctg ( X ) -j R
  5. 5. Plano de medición de admitancia Y=1/Z +j |Y| DUT Capacitiva Eje Imaginario  Conductancia Eje Real Y = G + jB = |Y|  Inductiva 2 |Y| = G2 + B B  = arctg ( ) -j G
  6. 6. Agenda  Medición básica de Impedancia  Discrepancias en la Medición  Técnicas de Medición  Compensación de Errores
  7. 7. ¿Cuál es el valor correcto? Q : 165 Analizador de Z Q : 165 ? Q : 120 Medidor Q : 120 de LCR T DU L : 5,231 mH ? L : 5,310 mH Medidor 5,231 H de LCR DU 5,310 H Medidor de LCR T
  8. 8. Causas de discrepancia en la medición • Factores que dependen del componente. • Valores Verdadero, Real e Indicado. • Errores en la medición. • Circuito equivalente (ecuaciones de transformación).
  9. 9. Causas de discrepancia en la medición Factores que dependen del componente • Frecuencia de la señal de prueba. • Nivel de la señal de prueba. • Tensión y corriente de polarización de CC. • Condiciones ambientales (temperatura, humedad, etc.).
  10. 10. Los elementos parásitos dificultan la medición
  11. 11. EL modelo del capacitor real incluye elementos parásitos
  12. 12. Factores de Calidad y Disipación • Diferencia del Q asociado con resonadores y filtros. Energía almacenada X S   • Q Energía perdida RS • El componente ideal será: R0yQ 1 • D , muchas veces utilizado en capacitores. Q
  13. 13. Reactancia capacitiva vs. frecuencia |X| Circuito Equivalente del Capacitor XC = 1 C XL = L f0 Frecuencia
  14. 14. Gráfico de impedancia vs. frecuencia cuando autoresuena el capacitor A: |Z| B: 0 MKR 6 320 000.000 Hz A MAX 50.00 MAG 47.2113 m B MAX 100.0 deg PHASE 659.015 mdeg A MIN 20.00 m START 1 000 000.000 Hz B MIN -100.0 deg STOP 15 000 000.000 Hz
  15. 15. Variaciones de la capacidad con el nivel de la señal de prueba C vs Nivel de Señal de Prueba C vs Tensión de polarización de Capacitores SMD, con distintas CC constantes dieléctricas K Capacitores SMD Type I y II C/ % Alto K C 2 Medio K 0 Tipo I Bajo -2 NPO K (bajo K)) -4 X7R -6 (alto K)) -8 -10 Tipo II -20 0 50 100 Vcc Vca
  16. 16. Variación de la capacidad con la temperatura Capacitores SMD Tipo I and II C [%] 15 10 5 0 Tipo I NPO (bajo K) -5 -10 -15 Tipo II -20 X7R (alto K) -60 -20 20 60 100 140 T [ºC]
  17. 17. Variación de la inductancia en función del nivel de corriente continua de polarización en inductores de potencia L [%] 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -20 0 50 100 Icc
  18. 18. Factores que dependen del componente • Frecuencia de la señal de prueba. • Amplitud de la señal de prueba. • Tensión y corriente de polarización de CC. • Condiciones ambientales (temperatura, humedad, etc.). • Estado actual (energía almacenada). • Envejecimiento.
  19. 19. ¿Qué valor medimos? • VERDADERO • REAL • +/- % INDICADO Accesorios de Instrumento Dispositivo Real Prueba
  20. 20. Esquema de medición Extensión Accesorio de la para la DUT Instrumento Entrada Medición Rx + jXx
  21. 21. Fuentes de error en la medición • Errores en las técnicas de medición. • Extensión de las entradas con efectos residuales complejos. • Accesorios con efectos residuales. • Interferencia de RF y ruido. • DUT con pérdidas parásitas.
  22. 22. Fuentes de error en la medición Técnica Pérdidas Incorrecta Efectos Ruido residuales Residuales Parásitos Extensión Accesorio DUT Instrumento de la para la Entrada R x + jXx Medición
  23. 23. Acciones para limitar los errores en la medición Extensión Accesorio para la Guarda de la Instrumento Entrada Medición DUT Rx + jXx Calibración Compensación Compensación con Adaptación Blindaje
  24. 24. ¿Qué instrumento ...? ¿Medida? ¿Cálculo? ¿Aproximación? Método I-V Método del Coeficiente de Reflexión Medida I, V x,y Cálculo V Z = Zo 1 + Directo Z= I 1- Modelo basado en Ls , Lp, Cs, Cp, Rs or ESR, Rp, D, Q aproximaciones RS CS DUT ? RP CP
  25. 25. Circuitos equivalentes Se requieren circuitos equivalentes simplificados Circuito equivalente JO completo del capacitor LE MP ¿ Rs,Ls,Rp,Cp ? CO ia do Circuito equivalente as D em del capacitor sin L
  26. 26. Circuito equivalente RS vs RP , ¿cuál es mejor ? Circuito equivalente Rp del capacitor sin L Rs C Circuito Circuito equivalente Rp equivalente serie Rs Cs paralelo Cp C Grande C Pequeña L Grande L Pequeña SMD
  27. 27. ¿Cúal es el circuito equivalente correcto? • Ambos son correctos. RP CS  C P . 1  D  2 Rs Cs CP • Para componentes con bajo Q o alto D uno es mejor aproximación que el otro. • Para componentes con alto Q o bajo D. CS  CP
  28. 28. Agenda  Medición básica de Impedancia  Discrepancias en la Medición  Técnicas de Medición  Compensación de Errores
  29. 29. Técnicas de Medición • Puente auto balanceado. • Resonancia (Q – metro). • I – V. • I – V en RF. • Análisis de redes (Coeficiente de reflexión). • TDR (Reflectometría en el dominio del tiempo).
  30. 30. Tópicos de las Técnicas de Medición • Criterio para seleccionar la técnica a emplear. • Teoría de funcionamiento. • Ventajas y desventajas de cada técnica. • Prolongación de las conexiones de entrada. • Compensación para minimizar el error de medición.
  31. 31. Criterio para seleccionar técnicas de medición • Frecuencia. • Impedancia del DUT. • Exactitud requerida. • Condiciones eléctricas para efectuar las pruebas. • Medición de parámetros. • Características físicas del DUT.
  32. 32. Técnicas de medición vs. frecuencia Analizador de Redes 100 KHz I-V en RF 1 MHz 1,8 GHz I-V 10 KHz 110 MHz Resonancia 22 KHz 30 MHz 70 MHz Puente auto balanceado 5 Hz 40 MHz 1 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G 10G Frecuencia (Hz)
  33. 33. Impedancia y capacidad en función de la frecuencia 10 F 10 F 0f 10 10 F 10 0p 10 1p 1n nF 0n pF 1f fF 10M F F F 1M 1u 100K F Impedancia 10 uF0 F (Ohms) 1 10K 0u 1K 1m 160 F 0m 00m 1 F1 100 10 F 1 100m 1 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G Frecuencia (Hz)
  34. 34. Gráfico de reactancias H H 0K 1m H 10 00 10 0m 10 H H m 10 1n 1f nF nF 0f 1K 10 1 uH 00u H pF 10 10 10M F F F H 1M 1u 10 1 1u 10 Impedancia F 100K (Ohms) uF 0uF mF 10 H 10K H nH 00n 1K 1 1n 10 1 100 10 m mF F 10 0p H 10 0 H 1 10 100m 1 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G Frecuencia (Hz)
  35. 35. Solución por comparación de frecuencia 100M 10M Puente auto balanceado Impedancia (Ohms) 1M I-V en RF I-V 100K 10K Analizador de red 1K 100 10 1 100m 10m 1m 10 100 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G 10G Hz Frecuencia (Hz)
  36. 36. ¿Cuál es el mejor? • Todos son buenos. • Cada uno tiene sus ventajas y desventajas. • Pueden requerirse técnicas múltiples.
  37. 37. Puente auto balanceado Teoría de funcionamiento Tierra Virtual H L R2 DUT I I2 V1 I = I2 - + V 2 = I 2 . R2 V2 V2 V1 . R 2 Z  I2 V2
  38. 38. Puente auto balanceado Ventajas y Desventajas • Mayor exactitud, básicamente 0,05%. • Gran rango de medición. • C, L, D, Q, R, X, G, B, Z, Y, ,  • Gran variedad de condiciones para efectuar pruebas. • Simple de usar. • Baja frecuencia, f < 40 MHz.
  39. 39. La medición de alto Q / bajo D es dificultosa X1 +jX Q R1 X1 Impedancia de dispositivos de muy alto Q R1 R R muy pequeña, dificulta la medición -jX
  40. 40. Técnica de resonancia (Q - Metro) Teoría de funcionamiento • Sintoniza C para hacer resonar al circuito. • En resonancia XD = XC , solamente se tiene el valor de R. L (XD), RD DUT Sintonizando e a C (XC) OSC ~ e I V Z V RD .V XC   ( a resonancia) I e XD XC V Q   RD RD e
  41. 41. Método de Resonancia Ventajas y Desventajas Muy bueno para mediciones de alto Q – bajo D. Requiere bobinas de referencia para medir capacitores. Buena exactitud para valores limitados de L y C. Vectorial Escalar 75 KHz – 30 MHz • 22 KHz – 70 MHz Rápido y automático • Lento y manual Fácil de usar • Requiere experiencia del usuario Compensación limitada • Sin compensación
  42. 42. Técnica I - V Teoría de funcionamiento R V2 2 V1 V2  I 2 . R 2 I2 DUT V1 V1 . R 2 Z  I2 V2
  43. 43. I-V (Puntas) Ventajas y Desventajas • Frecuencias medias, 10 KHz < f < 110 MHz. • Exactitud y rango de medición moderado. • Mediciones en circuitos con puesta a tierra. • Simple de usar.
  44. 44. I-V en RF Teoría de funcionamiento Prueba de una cabeza de Prueba de una cabeza de alta impedancia baja impedancia Detección de Detección de Detección de Tensión Vi Corriente Vi Corriente Detección de Ro Tensión Ro Vv Ro DUT Vv Ro DUT
  45. 45. I-V en RF Ventajas y Desventajas • Alta frecuencia, 1 MHz < f < 1,8 GHz. • Mayor exactitud del método para f > 100 MHz. • El DUT debe estar conectado a tierra.
  46. 46. Técnica de Análisis de Red (Reflexión) Teoría de funcionamiento VINC DUT VR VR Z L - ZO   VINC Z L  ZO
  47. 47. Análisis de Red Ventajas y Desventajas • Alta frecuencia. – Conveniente, f > 100 KHz. – Mejor, f > 1,8 GHz. • Exactitud moderada. • Rango de medición de impedancia limitado. (El DUT deberá tener alrededor de 50 ).
  48. 48. TDR Osciloscopio Teoría de Funcionamiento VINC VR DUT ZL R – L Serie Generador de pulsos VR ZL - Z0 R – C Paralelo   VINC Z L  Z0 t 0
  49. 49. TDNA (TDR) Ventajas y Desventajas • Medición de reflexión y transmisión. • Desadaptación de impedancias o discontinuidades simples o múltiples (consideradas dentro del DUT). • La impedancia del DUT deberá estar alrededor de 50 . • No es exacta para DUT´s de m, M o con múltiples reflexiones. • Buena para caracterizar diseños de líneas de transmisión y evaluaciones de alta frecuencia.
  50. 50. Reglas simples de selección Resumen • Puente auto balanceado, baja frecuencia, f < 40 MHz. • I–V, para mediciones en circuitos con puesta a tierra, frecuencias medias, 10 KHz < f < 110 MHz. • I–V en RF, alta frecuencia, 1 MHz < f < 1,8 GHz. • Análisis de redes, alta frecuencia, f > 1,8 GHz. • Resonancia, alto Q bajo D. • TDNA, discontinuidades y parámetros distribuidos.
  51. 51. Métodos de medición y productos HP Método de medición Producto HP Rango de frecuencia Puente Auto HP 4263A LCR Meter 100Hz to 100 kHz spot balanceado HP 427xA LCR Meters 100Hz to 10MHz spot (4 pares de terminales HP 4284A Precision LCR Meter 20Hz to 1MHz spot HP 4285A Precision LCR Meter 75KHz to 30MHz HP 4192A LF Impedance Analyzer 5Hz to 13MHz HP 4194A Impedance/Gain-Phase 10Hz to 40MHz Analyzer Resonancia (Q-Metro) HP 42851A Q Adapter ( with HP 4285A) 75KHz to 30 MHz I-V (Puntas) HP 41941A Impedance Probe (with 10KHz to 100MHz HP 4194A) HP 4193A Vector Impedance Meter 400KHz to 110MHz RF I-V HP 4286A RF LCR Meter 1 MHz to 1 GHz HP 4291A Impedance/Material Analyzer 1 MHz to 1.8 GHz
  52. 52. Métodos de medición y productos HP (cont.) Método de medición Producto HP Rango de frecuencia Analizador de redes HP 4195A Network/Spectrum Analyzer 100 kHz to 500MHz (Coeficiente de with HP 41951A Impedance Test Set reflexión) HP 4396A Network/Spectrum Analyzer 100 kHz to 1.8 GHz with HP 43961A Impedance Test Kit HP 8751A Network Analyzer 5Hz to 500MHz HP 8752C/8753D RF Network Analyzers 300KHz to 1.3GHz/6GHz HP 8510B Network Analyzer 45 MHz to 100GHz HP 8719C/8720C Network Analyzers 130MHz to 13.5GHz/20GHz TDNA (TDR) HP 54121T Digitizing Oscilloscope and TDR HP 8752C/8753D RF Network Analyzers HP 8510B Network Analyzer HP 8719C/8720C Network Analyzers
  53. 53. Selección de la frecuencia de prueba • Caso ideal: efectuar la prueba en las condiciones de funcionamiento. • En la realidad deberá emplearse otra. • A muy altas frecuencias se suman los errores del instrumento y los del accesorio de prueba. • Es más dificultosa la medición de DUT´s con impedancias del orden del m y del M.
  54. 54. Ejemplos de medición Medición de un capacitor ideal de 100 pF a 200 MHz 10 10 F Z () 10 F 1p 10 0n 10 Comparación de exactitud 1f 1n pF 0p 10 0f nF F F F uF F mF fF F 10M F F 1M 4284A a 1MHz (1600 ): 0,05% 1u 10u 100 1 10 00m 100K 10K 4194A a 10 MHz (160 ): 1,3% 1K m 100 4284A a 40 MHz (40 ): 5,2% 1 10 41941A a 40 MHz (40 ): 3,6% F 1 100m 41941A a 100 MHz (16 ): 6,2% 1 10 100 1K 10K100K1M 10M100M f (Hz) 1G 4195A a 200 MHz (8 ): 1,9% 4194 4194 4284 A A 1 4195 A
  55. 55. Puente auto balanceado A: Cp B: D MKR 1 006 570.375 Hz A MAX 13.00 pF Cp 10.0742 pF B MAX 350.0 m D A/DIV 500.0 fF START 1 000.000 Hz BDIV 50.00 m STOP 40 000 000.000 Hz
  56. 56. I-V A: Cp B: D MKR 1 011 579.454 Hz A MAX 13.00 pF Cp 10.4523 pF B MAX 1.000 D A/DIV 500.0 fF START 100 000.000 Hz B MIN 0.000 STOP 100 000 000.000 Hz
  57. 57. Análisis de Redes IMPEDANCE A: REF B: REF MKR 1 018 519.448 Hz 13.00p 180.0 Cp 10.7531p F [ F ] [ F ] D DIV DIV START 100 000.000 Hz 500.0f 36.00 STOP 500 000 000.000 Hz RBW: 3 KHZ ST: 6.15 sec RANGE: A= 0, T= 0dBm
  58. 58. Agenda  Medición básica de Impedancia  Discrepancias en la Medición  Técnicas de Medición  Compensación de Errores
  59. 59. Compensaciones para minimizar errores en la medición  Compensación y calibración. (Compensación  Calibración) – Definición de compensación y calibración. – Corrección del cable.  Compensación ABIERTO/CERRADO (A/C). – Teoría básica. – Problemas que no pueden ser eliminados con la compensación A/C.  Compensación ABIERTO/CERRADO/CARGA (A/C/C). – Teoría básica. – Selección del dispositivo de carga.  Ejemplos prácticos.  Resumen.
  60. 60. Definición de Calibración  Definir el “Plano de Calibración” en el cual se especifica la exactitud de la medición Analizador de Z Medidor de LCR Dispositivo Standard 100  100  Plano de Calibración (Exactitud especificada de la medición)
  61. 61. Corrección de cables Definición: extensión del Plano de calibración empleando los cables especificados por el fabricante. Medidor Medidor de de Cables de medición LCR LCR Plano de calibración Plano de calibración
  62. 62. Definición de compensación Para reducir los efectos debido a las fuentes de error existentes entre el DUT y el Plano de calibración del instrumento. 2 tipos de compensación •Compensación Abierto/Cerrado. •Compensación Abierto/Cerrado /Carga. Analizador de Z Accesorios, Cables Medidor de LCR Scanner, etc. 100  DUT +Z 100  +Z Plano de calibración
  63. 63. Compensación Abierto/Cerrado (A/C) Teoría Básica Efectos Residuales del Accesorio Impedancia Admitancia de Residual (ZS) Pérdida ( YO ) HC RS LS HP ZS = RS + j  LS Zm CO GO ZDUT YO = GO + j  CO LP LC Z m - ZS Z DUT  1 - Z m - ZS  . YO
  64. 64. Discusión de la Compensación A/C Problema Nº 1 Dificultad para eliminar los efectos residuales Medidor Capacidad de de LCR pérdidas Inductancia residual Resistencia residual SCANNER Efectos residuales DUT
  65. 65. Discusión de la Compensación A/C Problema Nº 2 Dificultad para eliminar el error por corrimiento de fase Medidor de Longitud de cable* no standard LCR DUT Accesorio para prueba * no es un cable provisto por el fabricante
  66. 66. Discusión de la compensación A/C Problema Nº 3 Dificultad para tener correlación entre instrumentos. Discrepancia en los valores medidos Caso Ideal Caso Real Instrumento Nº 1 100 pF 101 pF 0,01 0,02 Instrumento Nº 2 100 pF 99.7pF 0,01 0,005 Instrumento Nº 3 100 pF 102 pF 0,01 0,0003
  67. 67. Compensación ABIERTO/CERRADO/CARGA (A/C/C) Teoría Básica I1 I2 Impedancia del AB Instrumento V1 V2 ZDUT DUT CD Circuito desconocido con 2 pares de terminales
  68. 68. Compensación A/C/C Teoría Básica ZSTD. ZO - ZSM . ZXM - ZS  ZDUT  ZXM - ZS  . ZO - ZXM ZO = valor de la medición a circuito abierto. ZS = valor de la medición a circuito cerrado. ZSM = valor de la medición con el dispositivo de carga. ZSTD = valor verdadero del dispositivo de carga. ZXM = valor medido del DUT. ZDUT = valor corregido del DUT. Estos son vectores complejos. Es necesario la conversión a componentes reales e imaginarias.
  69. 69. Compensación A/C/C • Elimina los efectos residuales complicados. • Elimina el error por corrimiento de fase. • Maximiza la correlación entre instrumentos.
  70. 70. Efectos de la compensación A/C/C 3 C-error de medición [%] 2 Compensación A/C 1 Compensación A/C/C )) (( 600 800 1000 200 400 f (KHz)
  71. 71. Procedimiento para compensación A/C/C 1. Medir el dispositivo de CARGA lo más exacto posible. Conexión directa del accesorio de prueba. 2. Medir el valor de CARGA en la entrada como valor de referencia.
  72. 72. Procedimiento para compensación A/C/C 3. Efectuar la compensación A/C/C en los terminales de prueba. Accesorio de prueba con efectos residuales complejos. Terminales de prueba. 4. Medir el DUT en los terminales de prueba.
  73. 73. Selección del dispositivo de CARGA Consideración Nº 1 • Cuando se mide DUT´s que tienen varios valores de impedancia. Seleccionar un dispositivo de Carga que posea valores de impedancia entre 100   1 K . • Cuando se mide un DUT el cual tiene un solo valor de impedancia. Seleccionar un dispositivo de Carga cuyo valor de impedancia esté lo más cercano posible del DUT a medir.
  74. 74. Selección del dispositivo de CARGA Consideración Nº 2 • Seleccionar cargas resistivas y capacitivas puras y estables (capacitores con bajo D, por ej. de mica). • Los valores de la Carga deben conocerse con exactitud.
  75. 75. Ejemplos Prácticos (A) (B) 4284A 4285A 16048D 16047C (1) (1) 16047A (2) DUT DUT
  76. 76. Ejemplos Prácticos (C) (D) 4285A 4285A Sin cable HP 16048A (1) (1) SCANNER 16047A (2) (2) DUT DUT
  77. 77. Ejemplos Prácticos (E) (2) 16092A 4195A (1) 41951A
  78. 78. Resumen Comparación entre Calibración y Compensación Teoría Calibración •Elimina los errores del sistema de instrumentos. •Define el Plano de Calibración usando el standard CAL. Corrección del •Elimina los efectos del error del cable. cable •Extiende el Plano de calibración al extremo del cable. Compensación •Elimina los efectos existentes de las fuentes de error entre el Plano de Calibración y el DUT. Compensación •Elimina los efectos residuales simples de los accesorios. A/C Compensación •Elimina los efectos residuales complejos de los accesorios. A/C/C
  79. 79. Resumen ¿Cúal técnica de compensación se debe utilizar? - Guía de Selección -
  80. 80. Instrumentos Accesorios de conexión Compensación Accesorio Primario Accesorio residual Secundario Directo Solamente A/C. Accesorio de prueba Accesorio de prueba Corrección de cable Analizador de Z directo + A/C Medidor de LCR Cable especificado Accesorio complejo Corrección de cable Scanner,etc. + A/C/C (4284A, 4285A, etc.) Accesorio de prueba Cable no directo A/C/C especificado Otros accesorios Accesorio de prueba A/C o A/C/C diseñado para la tarea
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