logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...

Teholähde on jokaisen sähkölaitteen olennainen osa. Laitteiden monimutkaistumisen myötä, elektroniikasta on tullut yhä herkempää, mikä tarkoittaa korkeampia vaatimuksia teholähteen suunnitteluun ja testaukseen. Yksi tärkeimmistä testeistä on teholähteen säätöpiirin stabiilisuuden varmistaminen.

Perinteisesti säätöpiirin stabiilisuutta on tarkasteltu askelvasteen avulla, minkä perusteella on voitu päätellä, onko säätöpiiri stabiili ja riittävän nopea. Kyseinen menetelmä on ollut teknisesti vaativa ja edellyttänyt vankkaa perehtyneisyyttä aiheeseen. Pelkän askelvasteen havainnoinnin perusteella on vaikea arvioida, parantavatko muutokset virtalähteen suunnittelussa säätöpiirin suorituskykyä.

Säätöpiirin stabiilisuus riippuu myös teholähteen toimintatilasta. Säätöpiiri saattaa olla stabiili kovassa kuormituksessa, mutta muuttua lähes epästabiiliksi matalassa kuormituksessa. Tästä johtuen eri toimintatilojen verifiointi on oleellinen osa virtalähteiden mittauksissa.

Säätöpiirejä on tutkittu jo vuosikymmeniä. Luotettava menetelmä stabiilisuuden todentamiseksi on suljetun silmukan taajuus- ja vaihevasteen mittaus (CLR), jota kuvataan alla olevassa Bode-diagrammissa. Aikaisemmin suljetun silmukan taajuus- ja vaihevasteen mittaukseen tarvittiin erillinen laite, kuten vektoripiirianalysaattori. Käytön esteeksi muodostui usein laitteen hinta ja testi- set-upin monimutkaisuus. Nykyaikaisissa oskilloskoopeissa on signaaligeneraattori ja tehokas signaalin prosessointikyvykkyys. Näiden ansiosta on mahdollista suorittaa virtalähteen suljetun silmukan taajuus- ja vaihevasteen mittaus automatisoidusti samalla oskilloskoopilla, jota tuotekehitysinsinööri käyttää päivittäisissä muissa teholähteiden mittauksissa.

Bode-diagrammitoiminto on saatavana nykyaikaiseen oskilloskooppiin ohjelmisto-optiona. Se on kustannustehokas vaihtoehto laitehankintoja suunniteltaessa.

BODE-DIAGRAMMISTA

Boden diagrammi sisältää kaksi logaritmiselle taajuusasteikolle piirrettyä kuvaajaa, joita kutsutaan vaihe- ja amplitudivasteeksi. Vaihevasteen avulla on mahdollista selvittää järjestelmän tulo- ja lähtösuureen välinen viive. Vaihe-siirto ilmaistaan yleensä asteina tai radiaaneina. Amplitudivaste ilmaisee systeemissä tapahtuvaa vahvistusta taajuuden funktiona, ja se on esitetty yleensä desibeleinä. Kuvassa 1 on esimerkki Boden diagrammin vaihe- ja amplitudivasteesta.

Kuva 1. Säätöpiirin vahvistuksen mittaus.

Amplitudi- ja vaihevasteen avulla on mahdollista mitata, onko säätöpiiri stabiili vai epästabiili ja kuinka suuri on vahvistus- ja vaihemarginaali.

Vaihevasteesta on mahdollista nähdä jakotaajuus, jolla vaihe saavuttaa -180 asteen vaihesiirron. Kyseisen taajuuden kohdalta voidaan amplitudivasteen kuvaajalta katsoa taajuutta vastaava vahvistus.
Jos vahvistus on 0dB, järjestelmä on epästabiili. Jos vahvistus on pienempi kuin 0dB, järjestelmä on stabiili. Vahvistusmarginaali on 0dB:n ja -180 asteen vaihesiirtoa vastaavan vahvistuksen arvon välinen erotus. Vahvistusmarginaali ilmoittaa, kuinka paljon piirin vahvistusta on mahdollista lisätä ennen kuin suljetusta systeemistä tulee epästabiili.

Toinen samankaltainen stabiiliuden mitta on vaihemarginaali. Amplitudivaste osoittaa taajuuden, jossa vahvistuksen arvo on 0dB. Tutkimalla vaihevastetta kyseisen taajuuden kohdalla on mahdollista selvittää taajuudella tapahtuva vaihesiirto. Systeemi on stabiili, jos vaihesiirto on suurempi kuin -180 astetta. Muussa tapauksessa systeemi on epästabiili. Vaihemarginaali on 0dB:ä vastaavan vaiheen arvon ja -180 asteen välinen erotus. Vaihemarginaali kertoo, kuinka paljon avoimen piirin vaihesiirtoa on mahdollista lisätä ennen kuin suljetusta systeemistä tulee epästabiili.

Oskilloskoopissa Bode-diagrammimittaus on toteutettu sisäänrakennetun generaattorin ja kahden analogisen mittauskanavan avulla. Generaattorilla aikaansaatu signaali syötetään säätöpiiriin ja sisään tulevaa ja lähtevää signaalia mitataan oskilloskoopin kahdella kanavalla

Säätöpiirin mittaustulos sisältää tiedon signaalin vahvistuksesta ja vaiheesta. Oskilloskooppi pyyhkäisee automaattisesti koko asetetun taajuusalueen läpi ja näyttää amplitudi- ja vaihevasteet laitteen näytöllä.

Tässä artikkelissa kuvataan tärkeimmät asiat, jotka tulee ottaa huomioon tehtäessä tarkkoja Boden diagrammimittauksia hakkurivirtalähteiden säätöpiirin stabiiliutta tarkasteltaessa.

A) KYTKENTÄPISTEEN VALINTA

Säätöpiirin vastetta mitattaessa silmukkaa on muokattava sopi-vasta kohdasta siten, että oskilloskoopin generaattorista tuleva signaali voidaan syöttää sisään silmukkaan. Yksinkertaisin tapa toteuttaa tämä on lisätä pieniresistanssinen vastus säätöpiiriin varmistamaan kytkentäpiste ja silmukan normaali toiminta. Oskilloskoopin signaaligeneraattorista tuleva signaali syötetään säätöpiiriin vastuksen kautta ja samaan aikaan sisään tulevaa signaalia ja säätöpiirin vastetta mitataan virtalähteen ulostulosta oskilloskoopin analogisten kanavien avulla. Säätöpiiriin lisättävän vastuksen sijainnilla on tärkeä merkitys säätöpiirin impedanssin kannalta. Alla kuvassa 2 on esitetty tyypillinen vastuksen kytkentäpiste hakkurivitalähteen säätöpiirissä.

Kuva 2. Kytkentäpisteen valinta.

B) EROTUSMUUNTAJA

Erotusmuuntaja kytketään oskilloskoopin sisäisen signaaligeneraattorin ja hakkurivirta-lähteen säätöpiirin väliin, jotta signaaligeneraattorin matalatasoinen signaali voidaan kytkeä säätöpiiriin. Tässä mittausmetodissa on erittäin tärkeää, että erotusmuuntaja ei vaikuta säätöpiirin normaaliin toimintaan. Erotusmuuntajan tehtävänä on erottaa oskilloskoopin signaaligeneraattori galvaanisesti mitattavasta piiristä ja tämän lisäksi sen taajuusvasteen on oltava mahdollisimman tasainen koko taajuusalueen yli. Erotus-muuntajaa valittaessa on otettava huomioon muun muassa muuntajan sydämen permeabiliteetti ja ensiö- ja toisiokäämien välinen hajakapasitanssi.

C) AMPLITUDIPROFIILI

Säätöpiiri on toiminnaltaan luonnostaan erittäin herkkä ja sen perustehtävä on säätää virtalähteen toimintaa siten, että mahdollinen epävakaa toiminta virtalähteen ulostulossa on minimoitu. Syötettäessä ulkopuolista signaalia säätöpiiriin on erittäin tärkeää huomioida sen amplitudi. Käytännössä seuraavat säännöt on hyvä ottaa huomioon:

  • Ulkoisen signaalin amplitudin on oltava riittävän matalatasoinen, jotta voidaan estää säätöpiirin aktiivisten komponenttien yliohjautuminen.
  • Ulkoisen signaalin amplitudi on oltava kohinatason yläpuolella, jotta voidaan varmistaa mittaustulosten tarkkuus.

Säätöpiirin vahvistus vaihtelee taajuuden funktiona, joten syötettävän signaalin taso on optimoitava taajuuskohtaisesti. Tämän vuoksi oskilloskoopin Boden diagrammitoiminnossa on myös automatisoitu amplitudiprofiili, joka on esitelty tarkemmin kuvassa 3.

Kuva 3: Syötettävän signaalin amplitudiprofiili (taulukossa sinisellä pohjalla) ja Boden diagrammi (oskilloskoopin näytöllä punainen ja sininen mittauskäyrä).

D) MITTAPÄÄ

Onnistunut mittaus oskilloskoopilla edellyttää oikeantyyppisen mittapään käyttöä. Eri mittapäät eroavat toisistaan mm. jännitekeston, vaimennuskertoimen ja kaistanleveyden osalta. Sovelluksesta riippuu, mikä parametri on kulloinkin tärkeä.

Oskilloskoopin mukana toimitetaan tyypillisesti passiiviset mittapäät, joiden vaimennuskerroin on 10:1 ja kaistanleveys 500 MHz:n luokkaa. Kyseisen mittapään kaistanleveys on riittävä säätöpiirin mittaukseen, mutta sen vaimennuskerroin on tässä tapauksessa ongelmallinen.

Säätöpiirin vastetta mitattaessa mittapään herkkyys ja matalakohinainen mittaus ovat tärkeitä ominaisuuksia. Tästä syystä 1:1-mittapäät ovat paras vaihtoehto, erityisesti koska useimmiten mitattavat jännitteet ovat matalatasoisia ja vaadittava kaistanleveys on vain muutaman megahertsin luokkaa.

Mitattaessa virtalähteitä, joiden lähtöjännite on korkea, on suositeltavaa käyttää suurjännite-passiivimittapäätä tai suurjännite-differentiaalimittapäätä sovelluksesta riippuen.

E) STABIILISUUSMITTAUKSET KAIKISSA OLOSUHTEISSA

Muutokset hakkurivirtalähteiden syöttöjännitteissä, kuormassa ja lämpötilassa saattavat joissakin tapauksissa heikentää merkittävästi vaihemarginaalia. Tällainen tilanne saattaa syntyä esimerkiksi silloin, kun virtalähteen kuormitus on matala, jolloin virtalähteet tyypillisesti menevät DCM-moodiin ja säätöpiiri käyttäytyy eri tavalla normaaliin toimintatilaan verrattuna. Jos halutaan varmistaa, että virtalähde on kaikissa olosuhteissa stabiili, on suositeltavaa tehdä Boden diagrammimittaus kaikissa toimintatiloissa.

YHTEENVETO

Nykyaikaisesta oskilloskoopista on tullut mittalaite, josta löytyy toiminto monenlaisiin mittaushaasteisiin. Boden diagrammitoiminnon ja sisäänrakennetun signaaligeneraattorin avulla on mahdollista tehdä virtalähteiden stabiilisuusmittauksia ilman erillisten mittalaitteiden käyttöä. Tämä on tilaa säästävä ja kustannustehokas ratkaisu virtalähteiden mittauksiin.

Lisätietoa säätöpiirin analysoinnista löytyy osoitteesta www.rohde-schwarz.com/solutions/cla.

Artikkelin on koostanut Rohde & Schwarz Finlandin Pasi Suhonen. Se perustuu Markus Herdinin ja Marcus Sonstin kirjoittamaan artikkeliin “A Brief HowTo: Analyzing control loop stability with Bode plots using modern oscilloscopes”. Molemmat työskentelevät Rohde & Schwarzilla. Artikkelin voi lukea uudesta ETN-digilehdestä.

MORE NEWS

Yokogawa istutti datankeruunsa PC:n kylkeen

Mittaus- ja testausyritys Yokogawa Test & Measurement on julkaissut uuden SL2000 High-Speed Data Acquisition Unit -laitteen, joka tuo perinteisen ScopeCorderin tehon suoraan PC:n ohjaukseen. Käytännössä kyse on siitä, että aiemman DL950:n ydin on siirretty PC-pohjaiseen järjestelmään, ilman omaa näyttöä, mutta varustettuna tehokkaalla datansiirrolla ja kehittyneillä ohjelmistoilla.

Oikein tehtynä jokainen NFC-liitos on erittäin turvallinen

NFC-teknologia (Near Field Communication) on jo pitkään mahdollistanut langattoman, nopean ja helppokäyttöisen yhteyden esimerkiksi maksutilanteissa, älylaitteiden yhdistämisessä ja tuotteiden tunnistamisessa. Viime vuosina turvallisuusnäkökulma on noussut keskiöön, ja oikein toteutettuna NFC-yhteydestä voi tulla paitsi vaivaton myös erittäin turvallinen.

Läpimurto akkuteknologiassa – litiumionien liike paranee 30 prosenttia

Tutkijat Münchenin teknillisestä yliopistosta (TUM) ovat kehittäneet uuden materiaalin, joka mahdollistaa litiumionien liikkeen yli 30 prosenttia aiempaa nopeammin. Kyseessä on maailmanennätys ionien johtavuudessa ja samalla merkittävä askel kohti tehokkaampia ja turvallisempia kiinteäakkuja.

OnePlus ottaa tietoisen riskin: tilakytkin vaihtuu monitoiminappiin

OnePlus on päättänyt luopua yhdestä tunnistettavimmista ominaisuuksistaan eli fyysisestä Alert Slider -tilakytkimestä ja korvata sen uudella ohjelmoitavalla Plus Key -painikkeella. Muutos on osa yhtiön uutta tekoälystrategiaa, jonka keskiössä on ”käyttäjäkohtaisesti mukautuva älykkyys”.

Nokia tappaa kuparin kuluttajien yhteyksistä

Nokian eilen julkistaman uuden 25G PON -linjakortin voi sanoa merkitsevän kuparikaapelointiin perustuvien kuluttajalaajakaistojen lopun alkua. Yhtiön mukaan uutuus tuo todelliset 10 gigabitin yhteydet koteihin kustannustehokkaasti. Tämä tekee kupariyhteyksistä teknisesti ja taloudellisesti vanhentuneita.

Xiphera palkittiin laitepohjaisesta salauksestaan

Suomalainen Xiphera on voittanut arvostetun ECSO STARtup Award 2025 -palkinnon Euroopan kyberturvallisuusjärjestön järjestämässä kilpailussa Haagissa. Palkinto myönnettiin yrityksen huippuluokan laitteistopohjaisista kryptografiaratkaisuista, jotka tarjoavat korkean turvallisuustason kriittisille toimialoille, kuten energia-, puolustus- ja tietoliikennesektorille.

Jokainen pörssiasiakas on 65,1 metrin kuituyhteyden päässä

Pörssikauppa Pohjoismaissa toimii yhä tarkasti säädellyissä olosuhteissa, vaikka teknologia loikkaa pilveen. Nasdaqin ja AWS:n huhtikuussa julkistama yhteistyö vie markkinainfrastruktuurin uudelle aikakaudelle, mutta yksi asia pysyy: jokaisella kaupankäyntiosapuolella on edelleen yhtä pitkä matka pörssijärjestelmään – kirjaimellisesti.

Siirtyminen 22 nanometriin on Silicon Labsille iso askel

Silicon Labs on julkistanut uuden sukupolven järjestelmäpiirit (SoC), jotka merkitsevät merkittävää teknologista harppausta yhtiön historiassa. Uudet Series 3 -piirit, SiXG301 ja SiXG302, valmistetaan edistyksellisellä 22 nanometrin valmistustekniikalla, mikä parantaa huomattavasti suorituskykyä, energiatehokkuutta ja integroitavuutta aiempiin sukupolviin verrattuna.

Arm-pohjainen prosessori pidentää selvästi läppärin käyttöikää

Uuden sukupolven kannettavat tietokoneet hyötyvät nyt merkittävästi Arm-pohjaisten prosessoreiden energiatehokkuudesta. HP:n uusimmat OmniBook 5 -sarjan mallit osoittavat, että kannettavan akunkesto voi yltää jopa 34 tuntiin. Tämä tarkoittaa useita päiviä tavallisessa käytössä ilman lataustarvetta.

Tekoäly tekee kyberhyökkäyksistä automatisoituja

Kyberhyökkäysten tahti kiihtyy globaalisti tekoälyn ja automaation myötä. Fortinetin kyberturvatutkimusyksikkö FortiGuard Labsin tuoreen Global Threat Landscape 2025 -raportin mukaan rikolliset hyödyntävät yhä enemmän automatisoituja työkaluja haavoittuvuuksien etsimiseen ja hyödyntämiseen, mikä lyhentää merkittävästi aikaa ensimmäisestä skannauksesta varsinaiseen hyökkäykseen.

Rustin rooli Linuxissa kasvaa

Uusimman Linux-ytimen version 6.15 myötä Rust-ohjelmointikielen tuki ottaa seuraavan askeleen ytimeen integroinnissa. Vaikka Rustin osuus on edelleen pieni, sen laajentaminen esimerkiksi ajastinjärjestelmään (hrtimer) ja ARMv7-arkkitehtuurin tuonti mukaan kertoo, että Rustille on löytymässä todellista käyttöä maailman tärkeimmässä avoimen lähdekoodin ohjelmistoprojektissa.

Mobiilinetti on kaupungeissa selvästi parempi

Liikenne- ja viestintävirasto Traficomin mukaan mobiiliverkon laatu vaihtelee Suomessa huomattavasti alueittain. Bittimittari.fi-palvelun mittausten perusteella suurimmat erot näkyvät yhteysnopeuksissa kaupunkien ja maaseudun välillä.

Telian datakeskus lämmittää 14 000 kerrostalokaksiota

Telian Helsinki Data Center pystyy nyt lämmittämään jopa 14 000 kerrostalokaksiota. Tämä on mahdollista, kun datakeskuksen hukkalämmön talteenoton kapasiteetti nostettiin keväällä 2025 peräti 90 prosenttiin aiemmasta 60 prosentista.

Tekoäly pysäyttää junan vaaratilanteissa

VTT ja teknologiayhtiö ToolTech ovat kehittäneet tekoälypohjaisen sensorijärjestelmän, joka parantaa turvallisuutta ja tuottavuutta haastavissa ympäristöissä – aina sumuisista rautateistä pölyisiin kaivoksiin. Uusi järjestelmä kykenee havaitsemaan esteet, kuten ihmiset ja eläimet, jopa 200 metrin etäisyydeltä ja ilmoittamaan niistä ajoneuvon kuljettajalle reaaliajassa.

Siemens tuo tekoälypohjaisen piirikorttisuunnittelun myös pienemmille yrityksille

Siemens on julkaissut uudet PADS Pro Essentials ja Xpedition Standard -ohjelmistot, jotka tuovat tekoälyavusteisen piirikorttisuunnittelun (PCB) myös pienempien yritysten ja suunnittelutiimien ulottuville. Työkalut ovat tuttuja Mentorilta, jonka Siemens osti jo vuosia sitten.

Uusi akku jopa kolminkertaistaa sähköauton kantaman

Sähköautojen toimintamatka voi tulevaisuudessa nousta täysin uudelle tasolle, kiitos uuden kiinteäelektrolyyttisen akun, jonka energiatiheys on huikeat 525 Wh/kg. Akun kehittäjä on kiinalainen Gotion, joka on osittain Volkswagenin omistama.

Kiinalaistutkijat kehittivät piilolinssin, jolla näkee pimeässä

Kiinalaiset tutkijat ovat onnistuneet kehittämään maailman ensimmäisen piilolinssin, jonka avulla ihminen voi nähdä pimeässä – ainakin tietyissä olosuhteissa. Innovaatio perustuu infrapunavaloon ja sen muuntamiseen näkyväksi valoksi silmälle.

ST:ltä kova saavutus: kaksi kiihtyvyysanturia samaan koteloon

STMicroelectronics on tehnyt merkittävän teknologisen läpimurron julkaisemalla uuden sukupolven älyanturin, joka yhdistää kaksi erillistä kiihtyvyysanturia samaan poikkeuksellisen pieneen (3 x 2,5 mm) koteloon. Tämä on ensimmäinen kerta, kun samassa moduulissa yhdistyy laajalle G-voima-alueelle skaalautuva mittauskyky, sulautettu tekoäly ja erittäin tarkka liikkeentunnistus.

Näin QR-huijaus toimii

QR-koodit ovat tulleet osaksi arkea: niitä käytetään ravintolamenuihin tutustumiseen, maksamiseen ja nopeaan kirjautumiseen eri palveluihin. Mutta juuri tämä tuttuus tekee niistä vaarallisia. Rikolliset ovat alkaneet hyödyntää QR-koodeja huijauksiin, joissa ihmiset johdatellaan huomaamatta väärennetyille sivustoille. Näillä sivuilla uhrilta kalastellaan henkilökohtaisia tietoja – kuten pankkitunnuksia – tai pyritään asentamaan haittaohjelmia hänen laitteelleen.

Halvoissa Android-televisiobokseissa vakavia tietoturvariskejä

Liikenne- ja viestintävirasto Traficom kehottaa kuluttajia olemaan tarkkana Android TV -medialaitteiden hankinnassa. Markkinoilla liikkuu erityisesti tuntemattomien valmistajien edullisia laitteita, joissa on havaittu vakavia tietoturvaongelmia – osa laitteista on jopa sisältänyt haittaohjelmia suoraan pakkauksesta.

3D-tulostus on tie kestävään elektroniikkavalmistukseen

ETN - Technical articlePerinteinen elektroniikan valmistus perustuu prosesseihin, jotka johtavat usein materiaalihävikkiin, korkeisiin työkalukustannuksiin ja merkittäviin varastointikuluihin. Viime vuosina lisäävä valmistus (additive), erityisesti 3D-tulostus, on kuitenkin alkanut nousta varteenotettavaksi vaihtoehdoksi elektroniikan valmistuksessa, sillä se tarjoaa lisää suunnittelun joustavuutta sekä mahdollisia ympäristö- ja taloudellisia etuja.

Lue lisää...

Näin otat tekoälyn käyttöön teollisuudessa

Vaikka monet organisaatiot ovat jo ottaneet käyttöön perinteisiä tekoälyagentteja, tie täysin autonomisiin tekoälyagentteihin voi sisältää haasteita. Tekemällä strategisia investointeja ja omaksumalla metodisen lähestymistavan agenttien skaalaamiseen, sekä niiden erityisten roolien määrittelyyn, teollisuusyritykset voivat päästä loputtomalta tuntuvien kokeilujen yli ja alkaa nauttia tekoälyagenttien hyödyistä todellisessa elämässä, kirjoittaa teollisuuden ohjelmistoja kehittävän IFS:n tekoälyjohtaja Bob De Cuax.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Aerospace & Defence Testing
Tampereella 5.6.2025. Tiedustelut asiakaspalvelu@rohde-schwarz.com
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 
 
article