Analizzatore Di Spettro Per Analisi Pcb

[giolaser]

Salve, qualcuno ha mai utilizzato l'analizzatore di spettro per un'analisi dettagliata delle armonice su una pista PCB? (esempio tipico l'uscita di un DAC o l'alimentazione del processore)

Se fosse possibile avrebbe di certo un grande interesse visto che l'analizzatore di spettro è molto più preciso ed efficiente per un'analisi dei disturbi....

Da quanto ho letto sembra invece che ahimè sia fatto solo per l'analisi RF.....

E se così anche fosse, esisterebbe un modo per "adattarlo" ai segnali analogici a bassa tensione nei PCB?

[Livio Orsini]

Sarà l'età ma non riesco a capire la tua domanda.

Un analizzatore di spettro analizza tutte le frequenze presenti entro la sua gamma di lavoro.

Ha dei parametri di livello d'ingresso minimo e massimo. Segnali maggiori del livello massimo danneggiano lo strumento, segnali inferiori al minimo si confondono con il rumore.

In quanto ai segnali analogici sono i segnali di elezione per questo tipo di anlisi, con questo nulla vieta di analizzare segnali impulsivi periodici.

[giolaser]

certo questo è sicuro.....

Scendo un po' più nel dettaglio magari con un esempio pratico mi faccio intendere meglio.

Ho sottomano un gwInstek gsp 830 9kHz-3Ghz.... un magnifico modello di analizzatore di spettro.

Il suo terminale d'ingresso riporta RF input 50ohm, DC +-25V MAX, +30Db max.

L'ho sempre visto usare per l'analsi RF ove in effetti detto spettroscopio porta con sè a corredo una serie di antenne a cui collegare il terminale d'ingresso.

La boccola d'ingresso dello strumento infatti è tipicamente quella che si usa per le antenne.

Ho trovato un adattatore per poterci collegare i puntali di un oscilloscopio e mi sono chiesto: si potrà usarlo in pratica come quest'ultimo (cioè collegarlo con il puntale su un'alimentazione +5V e ilcoccodrillo a massa) per vedere però l'analisi spettrale?

Ho cercato in rete usi di questo genere ma non ne ho trovati...

Ho chiesto un po' in giro e, oltre a non ricevere risposte precise, mi hanno detto che l'analizzatore di spettro non si può usare così...(cioè con i puntali dell'oscilloscopio)

L'unico puntale che è a corredo dello strumento è però un puntale privo del collegamento a massa.... sembra più una penna ..... cioè un'antenna.

Da cui la domanda iniziale.

Mi piacerebbe poter analizzare lo spettro di un seganle che prelevo da un circuito (esempio un'alimentazione o un'uscita analogica) al fine di vedere lo spettro dei disturbi in un determinato range....

Modificato: 21 marzo 2012 da giolaser

[Livio Orsini]

Sempre con l'intento di farmi capire più facilmente ti racconto qualche nia vecchia esperienza di quando mi occupavo di apparati radio professioanli; si ritorna ai primi anni '70.

Analizzatore di spettro HP; magnifico strumento che si ritrova dai surplussari, se funzionante, a prezzi notevoli ancora oggi perchè va dalla banda audio a qualche giga sostituendo i cassetti.

Stavo sviluppando un sintetizzatore di frequenza da 13.000 canali per un Rx-Tx per la benemerita. Per verificare la purezza del segnale generato non facevo altro che prendere il mio segnale, di ampiezza corrispondente a circa 3 dBm (in volt 0 dBm = 5.477 V so 50 ohm) e infilarlo nell'ingresso dell'analizzatore tramite un cavo RGU ed un bel BNC. Compariva la riga corrispondente alla fondamentale, di ampiezza pari a circa 3 dBm, poi attenuate di oltre 65 dB le righe corrispondenti ai 100 khz della frequnza di comparazione del PLL, stringendo il filtro ed aumentando la sensibilità si vedevano le 2 righe del ripple direte, distanziate di 50 Hz dalla fondamentale, sotto di oltre 70 db, poi, ancora più sotto, quello che gli yankee definiscono "clutter", l'erbetta dovuta al rumore casuale.

Se i 30 dB son riferiti ai canonici 600 mW su 50 ohm, o 5.477 V su 50 ohm, significa che puoi entrare con 173 Vpp alternati, quindi puoi analizzare la tua uscita anlogica. Qttenzione al livello di continua, però sul +5V, stando alle specifiche che riporti, non dovrebbero esserci problemi. Solo che parti da 9 kHz, quindi ti perdi tutto il ripple di rete.

[giolaser]

perfetto..... grazie mille.

Si è un peccato per la frequenza di rete!!!!!

Avevi quindi il cavo RGU + connettore BNC e il puntale??? quello tipico dell'oscilloscopio?

Io a corredo dell'analizzatore a parte le antenne, ho anche questa specie di penna con la punta dorata a cui si collega il cavo RGU che poi va al BNC quindi all'ingresso dello strumento. Manca però della connessione a massa.... E' solo una penna.... Questa come si usa???

Mi sembra strano usarla come puntale visto che non ha il terminale di massa

(in questo caso quindi la massa comune tra ciruito di test e strumento sarebbe solo quella che proviene dal collegamento a terra ... poi immagino anche circuiti isolati in cui manca anche questo)....

[Livio Orsini]

Avevi quindi il cavo RGU + connettore BNC e il puntale??? quello tipico dell'oscilloscopio?

Quasi mai, solitamente saldavo il cavo direttamente sul circuito, avendoi cura di tenera la parte prinva di schermo ridotta ai minimi termini proprio per evitare l'effetto antenna.

Comunque, se il segnale è robusto, puoi usare anche una sonda per oscilloscopio. Se poi disponi di una sonda X1, cioè senza attenuazione, non perdi molto in sensibilità.

Rimane l'inconveniente che la sonda è compensata per l'ingresso dell'oscilloscopio, quindi potrebbe attenuare alcune frequenze e/o esaltarne altre.

Mi sembra strano usarla come puntale visto che non ha il terminale di massa

Non è strano, non va usata in quel modo. Anche nel caso di una sonda con ilsuo cavetto di massa è opportuno avvolgere il cavetto sulla sonda e pinzare la massa vicinissimo al punto di misura. l'ideale, se si vuole usare una sonda, è togliere il cappuccio con il gancio a molla ed usare la forchettina con le due punte: una per il segnale e l'altra per la massa. (Se hai una sonda seria trovi questo adattatore nella bustina degli accessori.)

[giolaser]

ok grazie

allora come va usata quella "penna" ?

[Livio Orsini]

allora come va usata quella "penna" ?

Sembra evidente, a mio parere, che non assolutamente usata per lo scopo che ti prefiggi.

Modificato: 22 marzo 2012 da Livio Orsini

[giolaser]

bhè si questo l'avevo capito..... hai un'idea di come e in che contesto si possa utilizzare?

[giolaser]

ho trovato su internet un utilizzo di quella penna da un application note nel sito della GW instek: Si usa sulle piste dei pcb per le misure RF della pista.... Mah... mi sembra tanto strano (visto che il puntale tocca la pista) !!!

Una domanda:

(in volt 0 dBm = 5.477 V so 50 ohm)

ho fatto due conti ma non mi ritrovo: 0 dbm = 1 mW, ma applicando 1 mW ad una resistenza di 50 ohm ottengo V²= 10^-3*50 cioè 0.22 Volt.....

Immagino che non siano questi i conti da fare.... potrersti darmi un chiarimento?

[Livio Orsini]

Ho fatto un bel po' di confusione, chissà a cosa stavo pensando!

Lo 0 dBm corrisponde a 1mW su 600 ohm per la BF (telefonia) ad 1mW su 50 ohm per HF e oltre. Forse ho associato, in modo inconsulto, i 600 ohm a 600mW! boho

Quindi avrai 100 mW = V² * Z == V² / 50 => V² = 0.1 / 50 = 0.5 ==> V = 2.236 V.

Riassumendo.

0 dBm ==> 1mW su 50ohm se si opera in potenza, oppure 2.236 V su 50 ohm, se si opera in tensione.

Mah... mi sembra tanto strano (visto che il puntale tocca la pista) !!!

Anche a me. Per fare una misura coerente è necessario che la sorgente sia terminata sulla sua impedenza caratteristica e la misura va fatta sulla terminazione.

Potrebbe esserci una speigazione però. Si potrebbe considerare la pista come una linea, ovviamente termianta da entrambi i lati, e il puntale lo si usa a mo di captatore sulla linea. Non so che affidabilità può dare, non ho ami fatto prove di questo genere.

Modificato: 26 marzo 2012 da Livio Orsini

[giolaser]

In effetti è una misura che non ho mai visto e nè sentito dire....

Magari provo a mandare una mail alla casa madre per chiedere chiarimenti in merito...

Tornando a noi.... hai usato 100mW per il calcolo (cioè 20 dBm) non 1 mW (cioè 0 dBm)

Mi spieghi come sei arrivato a 2.236 Volt?

100 mW = 20 dBm; V²= 0.1 / 50 = 0.002 (non 0.5) quindi V = 0.0447 .... Mi sembra davvero poco però!!!

Seguendo questa linea allora 30 dBm max su 50 ohm corrispondono ad 1 W su 50 ohm quindi V² = 1/50 = 0.02 quindi 0.141 V che m'impedirebbe di usare il mio analizzatore di spettro con qualsiasi circuito..... (senza un attenuatore)

[sx3me]

0dbm sono come detto 1mW, ovvero 223,61mV su 50 ohm; ovvero 0,223V

30dbm sono 1W, ovvero 7,07V su 50 ohm

[Livio Orsini]

100 mW = 20 dBm;....

Non so cosa mi capita in questi giorni... forse un principio di demenza senile o, speriamo, sian solo i primi caldi uniti all'ora legale.....

E si che l'ho anche scritto: "Lo 0 dBm corrisponde a 1mW su 600 ohm per la BF (telefonia) ad 1mW su 50 ohm per HF e oltre." Poi ho fatto i conti con 100 mW (però ho scritto 100mW)

Quindi riprovando 1 mW = V² / 50 ==> V² = 1 mW * 50 = 0.001 * 50 = 0.05 ==> V = 0.2236 V; ovviamente partendo con una potenza 100 volte maggiore la tensione sarà 10 volte maggiore.

[giolaser]

qui il caldo da alla testa a molti !

Ok capito..... quindi:

il fatidico analizzatore di spettro ha un massimo in ingresso di:

7,07 volt Vpp (visto che ha in impedenza d'ingresso di 50 ohm) e 25 volt DC.

Qui però c'è qualcos'altro che non mi convince:

come è possibile che la tensione variabile sia MINORE di quella max ammissibile in continua????

A ragion di logica mi verrebbe da dire che la tensione max in continua deve sicuramente minore della Vpp......

[Livio Orsini]

Normalmente in un analizzatore di spettro non si fa analizzare la continua.

Però può capitare di dover analizzare un segnale sovrapposto ad una base di corrente continua, ecco la ragione di quei 25V come valore limite alla corrente continua.

Comunque è buona prassi, quando si ha un piedistallo in continua, di disaccoppiare con una capacità.

Il limite di 7.07 V non è poco, copre la maggior parte delle applicazioni. Nel caso di segnali maggiori si può sempre far ricorso ad una sonda esterna. Se usi una sonda da oscilloscopio X10, arrivi a 70.7 V !

[Fabriblu]

Ho letto con interesse i vs commenti. Tuttavia vorrei porre l\'attenzione anche sull\'impedenza d\'ingresso dell\'analizzatore che solitamente è bassa attorno ai 50 ohms. Se adopero una sonda per oscilloscopio ha un\'impedenza di almeno 1 Mohm e in questo caso i valori si falsano. A meno che non si tratti di una sonda attiva.

Sempre considerando i 50 ohm di ingresso dell\'analizzatore se vado a misurare un punto di un circuito ad alta impedenza (ad esempio sul collettore di un npn o drain di un mosfet) l\'ingresso carica il circuito falsando altrettanto la misura.

Saluti.

Inviato dall'app. Mobile di PLC Forum da iPhone4,1

[Livio Orsini]

Se adopero una sonda per oscilloscopio ha un\'impedenza di almeno 1 Mohm e in questo caso i valori si falsano.

E perchè mai i valori misurati dovrebbero essere falsati da una sonda ad alta impedenza? Se vai a misurare un circuito in una condizione che prevede un carico, carichi appropriatamente il circuito e poi misuri.

Sarebbe cone sostenere che un voltmetro od un oscilloscopio falsano le misure perchè non caricano il circuito sotto misura. L'unico problema potrebbe essere dato dalla piccola capacità della sonda.

[Fabriblu]

Ciao Livio,

ti invito a fare questa prova per chiarire meglio il concetto. Se prendiamo un analizzatore di spettro con impedenza di ingresso di 50 ohm e lo colleghiamo al segnale di calibrazione dello strumento anch\'esso con impedenza d\'uscita di 50 ohm noterai che:

Se lo colleghi con un cavo a 50 ohm es. Rg58 ottieni una misura ( quella corretta)

Se invece lo colleghi con un cavetto di una sonda da oscilloscopio 1Mhom ottieni tutt\'altra misura falsata dal disadattamento di impedenza.

Provare per credere. Io ho fatto anche le foto ma non so come postale qui sul forum.

Ciao a presto.

Inviato dall'app. Mobile di PLC Forum da iPhone4,1

[Livio Orsini]

Tu non hai letto con attenzione quello che ho scritto nel # 18; mi autocito così, forse, ti sarà più chiaro il concetto.

Se vai a misurare un circuito in una condizione che prevede un carico, carichi appropriatamente il circuito e poi misuri.

Tu scrivi:

..lo colleghiamo al segnale di calibrazione dello strumento anch\'esso con impedenza d\'uscita di 50 ohm..

Caso che ricade giusto in quanto ho scritto io. Quindi la tua misura, per essere corretta, deve prevedere un carico da 50 ohm per terminare correttamente il generatore, poi puoi effettuare la misura con sonda ad alta impedenza.

Queste sono normali tecniche di misura.

Se avessi 1€ per ogni ora passata davanti all'analizzatore di spettro, negli anni della gioventù quando mi occupavo di telecomunicazioni professioanli, potrei permettermi .....uan decina di giorni alle terme.

[Fabriblu]

Allora oggi ho rifatto la prova caricando il generatore con i 50 ohm come dici tu, ovvero:

In uscita al bnc del segnale di calibrazione ho messo un tee-bnc, da un lato l\'ho terminato su una R50 dall\'altra ho messo il cavetto della sonda con impedenza 1Mohm e collegato l\'altro capo all\'ingresso del mio analizzatore hp8594e.

Risultato, la misura era 20 db in meno del valore di cal. Il problema è l\'abbinamento sonda 1Mohm e ingresso strumento di 50 ohm che non va d\'accordo.

Avresti ragione tu se fosse anche l\'impedemza d\'ingresso dell\'analizzatore pari a 1 Mohm.

Ciao

Inviato dall'app. Mobile di PLC Forum da iPhone4,1

[Livio Orsini]

Risultato, la misura era 20 db in meno del valore di cal. Il problema è l\'abbinamento sonda 1Mohm e ingresso strumento di 50 ohm che non va d\'accordo.

Se non scegli la sonda adatta sicuramente la misura la sbagli. Ma questo non giustifica la tua teoria. Anche un'oscilloscopio falsa le misure se la sonda non è adattata all'ingresso.

Inoltre ci sono tecniche di misura che ti permettono di compensare anche il disadattamento eventuale dovuto alla sonda.

Anche si mi sembra banale, hai fatto i conti dell'attenuazione della sonda? 20 db sono proprio l'attenuazione di una sonda X10.

Modificato: 8 febbraio 2013 da Livio Orsini

[Fabriblu]

Ho usato una sonda X1 del mio oscilloscopio.

Inviato dall'app. Mobile di PLC Forum da iPhone4,1

[Livio Orsini]

Allora hai fatto qualche altra cosa non corretta o la sonda è particolare. Un'attenuazione X10 non ha giustificazione.

[Fabriblu]

Secondo me la cosa non corretta è collegare una sonda ad alta impedenza ad uno strumento con ingresso a bassa impedenza. Dovrei andare a rispolverare la teoria delle linee di trasmissione e l\'equazione dei telegrafisti molto comoda in questi casi ma anche molto complessa.

Ciao Livio.

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Inviato dall'app. Mobile di PLC Forum da iPhone4,1