logotypen
 
 

IN FOCUS

IP suojaan ulkoiseen muistiin

Monet markkinoilla olevat mikro-ohjaimet tarjoavat tallennuskapasiteettia muutamien megatavujen verran, mikä vaikuttaa merkittävästi tuotteen hintaan. Sopiva vaihtoehtoinen ratkaisu on käyttää ulkoista muistia, jota voidaan hankkia suuremmissa määrissä selvästi edullisempaan hintaan ja useilla eri kapasiteettivaihtoehdoilla – yleensä muutamasta megatavusta satoihin megatavuihin.

Lue lisää...

Modernit puolijohteet mahdollistavat aikaisemmin saavuttamattomissa olleet hyötysuhteet ja tehotiheydet. Samanaikaisesti ne asettavat tehoelektroniikan kehittämisessä käytettäville testaus- ja mittauslaitteille suurempia vaatimuksia. Kelluvilla mittauskanavilla varustetut oskilloskoopit ovat ihanteellisia mittauslaitteita, jotka tarjoavat laajan kirjon laboratoriotason oskilloskoopin analysointimahdollisuuksia.

Artikkelin on kirjoittanut Markus Herdin, joka toimi Rohde & Schwarzin oskilloskooppien tuotepäällikkönä Münchenissä.

Erittäin nopeat nousuajat ja pienet häviöt ovat SiC- ja GaN-puolijohteisiin perustuvan tehotransistorin kaksi pääasiallista etua, jotka näkyvät erityisesti korkeampana tehokkuutena ja tehotiheytenä. Samanaikaisesti tällaiset modernit puolijohteet mahdollistavat korkean kentän voimakkuuden, millä on merkitystä erityisesti suunniteltaessa suuritehoisia muuntimia. Tämä koskee erityisesti sähkökäyttöjä ja tehomuuntimia. Puolijohteille määriteltyjä jänniterajoja on kuitenkin noudatettava tarkoin rikkoutumisriskin vuoksi.

Suunnittelijat kohtaavat seuraavia haasteita:

  • 10 nanosekuntia merkittävästi nopeammat kytkentäajat edellyttävät käytännössä yli 200 megahertsin mittauskaistanleveyttä. Tämä on enemmän kuin mihin tämänpäiväiset suurjänniteprobet kykenevät.
  • Kytkinmuuntimien optimoimiseksi on välttämätöntä, että useampia eri potentiaalissa olevia signaaleja voidaan näyttää ja analysoida samanaikaisesti.
  • Differentiaalisten signaalien mittaus erittäin suurella yhteismuotoisella komponentilla vaatii korkean yhteismuotoisen vaimennuksen. 

Erikoismittapäät ovat turhan kalliita

Suuri kaistanleveys ja korkea yhteismuotoinen vaimennus voidaan aikaansaada esimerkiksi käyttämällä optisesti eristettyjä probeja. Kuitenkin tällaiset erikoismittapäät maksavat tyypillisesti enemmän kuin varsinainen oskilloskooppi ja kustannukset kasvavat, mikäli vaaditaan monikanavaisia mittauksia. Lisäksi näiden mittapäiden sisääntulojännitealue on rajallinen, joten vain tiettyjen mittausten tekeminen on mahdollista. Monille tehoelektroniikan kehittäjille tämä ei ole varteenotettava vaihtoehto.

Kustannustehokkaat vaihtoehdot

Kehittyneet oskilloskoopit, joissa on kelluvat mittauskanavat, tarjoavat edullisen, mutta kuitenkin tehokkaan vaihtoehdon. Kannettava R&S Scope Rider –oskilloskooppi on hyvä esimerkki tällaisesta laitteesta. Siinä on neljä kelluvaa mittauskanavaa, joita voidaan käyttää erilaisten mittausten suorittamiseen maks. 1000 V (RMS) potentiaalierolla – eikä siihen tarvita kalliita differentiaaliprobeja. Koska kaistanleveys on 500 megahertsiä, se soveltuu kehittyneiden Sic- ja GaN-puolijohteiden mittauksiin. Se soveltuu myös kenttäkäyttöön, sillä siinä on akku. Toisin kuin muissa kelluvilla mittauskanavilla varustetuissa oskilloskoopeissa, R&S Scope Riderissa on laboratoriotason oskilloskoopin analysointiominaisuudet. Siinä on erittäin suuri näytteenottotaajuus, jopa 50 000 aaltomuotoa sekunnissa, joustavat triggaustoiminnot ja runsaasti automaattisia mittaustoimintoja. 


Kuva 1: Kuvassa mitataan resonanssimuunninta. Oskilloskoopin kanavalla 1 gate-mittaus, kanavalla 2 source-mittaus ja kanavalla 3 nähdään ulostulojännite (lähde: Rohde & Schwarz).

Kuva 2: GaN-pohjaisen tehokerroinkorjaimen (PFC) lähtöasteen kytkentähetken mittaus (lähde: Rohde & Schwarz).

Oikeat liitännät tärkeitä

Tehoelektroniikan mittaaminen laadukkaasti edellyttää oikeanlaista mittalaitetta, probea ja proben ja mitattavan laitteen välistä liitosta. Passiiviprobet ovat omiaan kelluvilla mittauskanavilla varustetulla oskilloskoopilla tehtävissä mittauksissa. Tällöin signaalin ja maadoituksen välisten liitäntöjen tulee olla mahdollisimman lyhyitä, jotta soiminen olisi mahdollisimman vähäistä ja saataisiin aikaan korkein mahdollinen yhteismuotoinen vaimennus. Yleensä paras tulos saadaan aikaan käytettäessä mittapään kärjessä olevaa maadoitusliitäntää. Vaarallisia jännitteitä mitattaessa on kuitenkin turvallisuussyistä oltava esivalmistellut kontaktipisteet. Tavallisesti pienet johdinsilmukat on juotettu kontaktipisteisiin, jotta passiivimittapäät voidaan yhdistää niihin. Tietyissä tilanteissa BNC-liittimen asennus on vaihtoehtoisesti mahdollista. BNC-adaptereja voidaan tällöin käyttää proben kanssa, jolloin aikaansaadaan lähes ihanteellinen liitos.

Kuva 3: Esivalmistellut johdinsilmukat mitattaessa vaarallisia jännitteitä passiiviprobeilla ja kelluvilla mittauskanavilla varustetulla oskilloskoopilla (lähde: Rohde & Schwarz).

Piiriin kytkettävien differentiaalimittapäiden sijaintia ei yleensä ole rajoitettu. Kuitenkin kelluvilla mittauskanavilla mitattaessa signaalijohtimen ja maadoituksen liitäntäpaikalla on merkitystä. Kelluvien mittauskanavien signaali- ja maaliityntöjen erilainen kapasitanssi maapotentiaalia vasten vääristää mittaustulosta. Tyydyttävien mittaustulosten aikaansaamiseksi signaalipolku tulisi yhdistää sopivaan mittauspisteeseen.

Kuva 4: Kelluvilla mittauskanavilla mitattaessa signaalijohdin tulisi aina olla yhdistettynä sopivaan mittauspisteeseen (lähde: Rohde & Schwarz).

Kriittiset parametrit

Sähkökäyttöjen taajuusmuuttajat toimivat kytkentätaajuuksilla 10-100 kilohertsin alueella. Jotta tämänkaltaisille taajuusmuuttajille voisi tehdä luotettavia mittauksia, kriittinen parametri on mittajärjestelmän maksimijännite. Taajuuden noustessa suurin sallittu jännite alenee mittauskytkennässä. Jos sallittu jännite ylittyy, käyttäjä voi joutua vaaraan. R&S Scope Riderilla voi tehdä mittauksia täydellä signaaliamplitudilla 100 kilohertsiin asti, mikä tekee laitteesta erittäin sopivan käytettäväksi tässä sovelluksessa.

Kuva 5: Maksimijännitteen alennus oskilloskoopin mittauskanavan ja maapotentiaalin välillä R&S Scope Riderissa. Kytkentätaajuus 100 kilohertsiin asti voidaan mitata turvallisesti suurinta sallittua syöttöjännitettä käyttäen (lähde: Rohde & Schwarz).

Jos mitattava laite (DUT) on kytketty yleiseen sähköverkkoon, mittauskategoria on myös otettava huomioon. Mitattavan laitteen kytkentäpaikasta sähköasennuksessa riippuen mittausjärjestelmän tulee kestää eritasoisia ylijännitteitä sisääntulokanavassa ilman, että käyttäjä vaarantuu läpilyöntien tai oikosulkujen takia. Mitä lähempänä sähköasennuksen pääsyöttö on, sitä korkeampia ylijännitteitä voi esiintyä, mikä puolestaan kasvattaa vaadittavaa suojausluokkaa. Oskilloskooppi, jonka suojausluokka on 4 (CAT IV -luokka) tarjoaa riittävän suojan. R&S Scope Riderin ylikuormitussuoja on 8000 V ja siten se soveltuu 600 V (RMS) CAT IV –luokan ympäristöön tai 1000 V (RMS) CAT III –luokan ympäristöön.

Kuva 6: Suojausluokat EN 60664-1 –standardin mukaisesti  (lähde: Rohde & Schwarz).

Lisätoiminnot helpottavat päivittäisiä mittauksia

Nykyaikaisissa oskilloskoopeissa on koko joukko päivittäisiä mittauksia merkittävästi helpottavia toimintoja. Tehoelektroniikan käyttökohteissa tämä tarkoittaa automaattisia mittaustoimintoja näennäistehon, pätötehon ja loistehon laskemiseen, joustavia triggausominaisuuksia erilaisille signaaleille, dataloggeri tai historiatoiminto tiettyjen mittaustulosten tai signaalien pitkäaikaista seurantaa varten.

 

Kuva 7: Automaattiset mittaustoiminnot laskevat näennäistehon, pätötehon ja loistehon sekä tehokertoimen mitatusta jännitteestä (kanava 1) ja virrasta (kanava 2) (lähde: Rohde & Schwarz).

Kätevä analysointitoiminto on myös harmonisten analysointi. Harmoniset ovat muunninten ei-toivottuja sivutuotteita, joiden täytyy pysyä tietyissä raja-arvoissa, jotta ne eivät heikentäisi verkon laatua. Muita tärkeitä parametreja ovat erilaisten harmonisten vaiheet sekä THD-särö.

Nämä parametrit voidaan mitata R&S Scope Riderin harmonisten analysointitoiminnolla. Mittaaminen ja vertaaminen kaikilla neljällä kanavalla yhtäaikaisesti ennalta määritettyjä raja-arvoja vasten onnistuu automaattisesti.

Kuva 8: Kolmivaiheisen 100 V signaalin harmonisten analysointi. Siniset viivat osoittavat virran EN50160-mukaisen raja-arvon. Mittaukseen on valittu 13. harmoninen, kolmen kanavan tasot ovat alueilla -56,5 dB, -54,0 dB ja -51,0 dB (lähde: Rohde & Schwarz).

R&S Scope Rideria (R&S RTH) voidaan käyttää tarvittaessa myös etänä turvallisesti WLAN-yhteyden kautta, mistä on hyötyä erityisesti mitattaessa kriittisissä olosuhteissa.

Yhteenveto

Suunnittelijoiden mielestä kelluvilla mittauskanavilla varustetut oskilloskoopit tarjoavat tehokkaan ja edullisen vaihtoehdon tehoelektroniikan moduulien turvalliseen mittaamiseen. Modernin etuaste- teknologian, maksimissaan 500 megahertsin kaistanleveyden ja tehokkaan signaalinkäsittelyn ansiosta nämä oskilloskoopit soveltuvat nyt myös GaN- ja SiC-pohjaisten puolijohdepiirien mittaamiseen. R&S Scope Rider on vakuuttava luokkansa edustaja, joka on omiaan myös oskilloskoopin perinteisessä käytössä juuri sen kattavien analysointikyvykkyyksien vuoksi.

Kuva 9: R&S Scope Riderin etäkäyttö WLAN-yhteyden kautta mitattaessa kriittisissä olosuhteissa (lähde: Rohde & Schwarz).

 

Artikkelin käännös: Rohde & Schwarz Finland Oy

MORE NEWS

Uusi fotonipiiri kiihdyttää tekoälyn prosessoinnin huippunopeuteen

Amerikkalainen teknologia-alan yritys Lightmatter on julkaissut uudenlaisen fotoniikkaan perustuvan superpiirin, joka lupaa mullistaa tekoälyn infrastruktuurin. Passage M1000 -niminen piiri mahdollistaa ennennäkemättömän nopean tiedonsiirron tekoälylaskennassa, avaten tien entistä suuremmille ja tehokkaammille AI-malleille.

Trumpin politiikka voi nostaa seuraavan iPhonen hintaa jopa 40 prosenttia

USA Todayn mukaan Applen iPhonet saattavat kallistua jopa 43 prosenttia Yhdysvaltain presidentin Donald Trumpin uusien tullien seurauksena. Trump ilmoitti keskiviikkona laajasta uudesta tullisuunnitelmasta, jonka tavoitteena on vauhdittaa yhdysvaltalaista tuotantoa. Tämä sisältää 34 prosentin lisätullit Kiinasta tuotaville tuotteille, mikä nostaa kokonaistullin 54 prosenttiin – korkeimmaksi Yhdysvaltain historiassa Kiinaa kohtaan.

Tänä vuonna jo joka viides uusi auto kulkee sähköllä

Sähköautojen suosio jatkaa kasvuaan haasteista ja epäilyksistä huolimatta. Uusimpien tilastojen mukaan vuonna 2025 jo 18 % maailmanlaajuisista autokaupoista kohdistuu sähköautoihin – kolme kertaa enemmän kuin viisi vuotta sitten.

Microsoft lähti liikkeelle 50 vuotta sitten BASIC-tulkista

Microsoft juhlii tänä vuonna 50-vuotista taivaltaan, ja juhlan kunniaksi yhtiön perustaja Bill Gates julkaisi alkuperäisen ohjelmakoodin, joka käynnisti koko teknologiayrityksen – Altair BASIC -tulkin. Gatesin mukaan kyseessä on "siistein koodi, jonka olen koskaan kirjoittanut".

Rohde lisäsi tehoa EMC-mittauksiin

Rohde & Schwarz on julkaissut päivitetyn version ELEKTRA-ohjelmistostaan, joka tuo lisää tehoa ja automaatiota EMC-mittauksiin. Uusi ohjelmistoversio tukee kaikkia ajankohtaisia EMC-standardeja eri toimialoilla – mukaan lukien kaupallinen elektroniikka, autoteollisuus, langattomat järjestelmät, puolustus ja ilmailu.

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Tamperelaissiru purkaa useampia audiovirtoja kuin mikään muu prosessori

Tamperelainen VLSI Solution on julkaissut uuden sukupolven audioprosessorin, joka asettaa uudet standardit äänenkäsittelylle sulautetuissa järjestelmissä. VS1073-uutuuspiiri pystyy purkamaan ja käsittelemään enemmän äänenpakkausmuotoja kuin mikään muu prosessori markkinoilla – mukaan lukien uudet tuetut formaatit kuten ALAC, DSD, Opus ja AC-3.

Uusi LUMI-supertietokone yllättää: kylkeen tulee kvanttitietokone

Suomeen rakennetaan maailman tehokkainta tekoälysupertietokonetta, ja sen rinnalle kehitetään nyt myös täysin uusi kvanttilaskenta-alusta. LUMI AI Factory -hankkeen johtaja Pekka Manninen vahvistaa, että uusi huippuluokan laskentaympäristö käynnistyy keväällä 2027.

Samsungin uusin tuo tekoälyn jäässä oleville tablettimarkkinoille

Tablettimarkkinat hakevat suuntaa, mutta Samsung uskoo tekoälyyn. Yhtiö julkaisi 2. huhtikuuta uuden Galaxy Tab S10 FE -sarjan, joka tuo älykkäät ominaisuudet yhä useamman käyttäjän ulottuville. Vaikka markkina kokonaisuudessaan junnaa lähes paikallaan, Samsung pyrkii herättelemään sitä AI-pohjaisella tuottavuudella ja kevyellä muotoilulla.

Trumpin tullit aiheuttavat suurta epävarmuutta puolijohdealalla

Yhdysvaltain presidentti Donald Trump on ilmoittanut uusista tullipolitiikoista, jotka uhkaavat horjuttaa puolijohdeteollisuuden globaaleja toimitusketjuja. Trumpin hallinto on määrännyt 10 prosentin perustullin kaikkiin tuontituotteisiin ja jopa 32 prosentin tullit valikoiduille maille, kuten Taiwanille. Vaikka Taiwanin puolijohteet ovat toistaiseksi tullivapaita, alan toimijat elävät epävarmuudessa mahdollisista tulevista muutoksista.

Maailman ensimmäisessä MEMS-kompassissa ei ole liikkuvia osia

Ranskalainen teknologiayritys SBG Systems on esitellyt maailman ensimmäisen MEMS-pohjaisen gyrokompassin, joka kykenee määrittämään suunnan ilman GNSS-apua ja täysin ilman liikkuvia osia. Tämä inertianavigoinnin läpimurto avaa uuden luvun tarkassa ja kompaktissa paikannuksessa, erityisesti merenkulun ja robotiikan sovelluksissa.

Cadence demosi eurooppalaisvoimin kehitettyä ajoneuvojen SoC-piiriä

Euroopassa pitäisi vähentää riippuvuutta sekä kiinalaisesta että amerikkalaisesta tekniikasta. Muutaman viikon takaisilla Nürnbergin Embedded World -messuilla nähtiinkin tähän suuntaan kasvavia versoja. Esimerkiksi Cadence ja saksalainen Dream Chip Technologies esittelivät uuden sukupolven älykkään SoC-järjestelmäpiirin ajoneuvosovelluksiin.

LUMI-tekoälytehdas on yksi ensimmäisiä Euroopassa

LUMI-tekoälytehdas avaa uuden luvun eurooppalaisessa tekoälyn kehityksessä yhdistämällä huipputeknologian, asiantuntijuuden ja yhteistyön ainutlaatuiseksi kokonaisuudeksi. Tekoälyhubin fyysiset tilat sijoittuvat Espoon Otaniemeen Aalto-yliopiston yhteyteen, ja laskennan ydin toimii Kajaanissa, missä nykyinen LUMI-supertietokone tarjoaa maailmanluokan suorituskykyä tekoälykehitykselle.

Jyväskylän ylioppilaskylään maailman nopein opiskelijanetti

Kotimainen valokuituyhtiö Lounea toteutti Jyväskylän yliopiston ylioppilaskunnan Soihtu-asuntoihin huippumodernit nettiyhteydet. Opiskelijakylä nousi kerralla maailman kärkeen tarjoamalla asukkailleen poikkeuksellisen nopeat verkkoyhteydet. 

Painetun elektroniikan tutkija TactoTekin teknologiajohtajaksi

Oululaistaustainen elektroniikkayhtiö TactoTek on nimittänyt tekniikan tohtori Pälvi Apilon uudeksi teknologiajohtajakseen. Apilo on ollut osa TactoTekin asiantuntijatiimiä vuodesta 2018 ja toiminut viimeksi yhtiön ennakoinnin ja tutkimuksen johtajana.

Linuxista tulee parempi pelaajille

Linux-kernelin tuore 6.14-päivitys lupaa merkittäviä suorituskykyparannuksia Windows-pelejä pelaaville Linux-käyttäjille. Ytimeen on tuotu parannettu NTsync-ajuri, jonka ansiosta Wine- ja Proton-yhteensopivuuskerrosten kautta ajettavat pelit voivat hyötyä jopa satojen prosenttien teholisästä tietyissä tilanteissa.

Eficoden aprillijuttu oli hieno

Yli 600 koodaajan ohjelmistotalo Eficode päätti tänä vuonna aprillipäivän kunniaksi viedä kehittäjähuumorin uudelle tasolle julkaisemalla kuvitteellisen SUAMI-järjestelmän – Single Unified AI Metrics Indicator – joka mittaa kehittäjien tuottavuutta sielunmaiseman, eksistentiaalisen ahdistuksen ja astrologian avulla.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Taivuteltavien älypuhelimien markkina kutistuu ensimmäistä kertaa

Taivuteltavien älypuhelimien maailmanlaajuinen markkina kutistuu tänä vuonna ensimmäistä kertaa historiassaan, kertoo Counterpoint Researchin tuore ennuste. Vuonna 2025 odotetaan neljän prosentin laskua, mikä katkaisee segmentin tähän asti kasvaneen trendin.

Tekoäly havaitsee poikkeamat avaruudessa

AMD on julkistanut uuden avaruuskelpoisen järjestelmäpiirin, Versal AI Edge XQRVE2302:n. Se vie tekoälypäättelyn (AI inferencing) avaruuteen. Piiri on nyt saavuttanut Class B -luokituksen, joka perustuu Yhdysvaltain puolustusvoimien MIL-PRF-38535-standardin vaatimuksiin.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Lue lisää...

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
 R&S -seminaari: 5G Advanced & Beyond
Oulussa 13.5.2025
Espoossa 14.5.2025
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025

Seminaareihin ilmoittautuminen ja tiedustelut:
asiakaspalvelu@rohde&schwarz
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

ETNinsta

THIS SPACE TEMPORARILY LEFT BLANK
 
article