Misura di impedenze Impedenza

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Orlando Gallo
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1 Misura di impedenze Impedenza in un bipolo misura opposizione al passaggio di corrente. Im Re anche in quadripoli o in sistemi a più terminali: Es.: impedenza di trasferimento: è espressa da un numero complesso. Misura di impedenze p.1/37

2 Coefficiente di qualità impedenza parallelo: impedenza serie: Esprime la purezza di un elemento reattivo. Misura di impedenze p.2/37

3 Coefficiente di dissipazione/perdita impedenza parallelo: impedenza serie: Misura di impedenze p.3/37

4 Non esistono impedenze pure Impedenze reali Misura di impedenze p.4/37

5 Modelli di impedenze Misura di impedenze p.5/37 Esempio:

6 Modelli di impedenze Esempio: Misura di impedenze p.6/37

7 Modelli di impedenze Analogamente: Misura di impedenze p.7/37

8 Impedenze reali Strutture composite, tessuti biologici...?? Misura di impedenze p.8/37

9 Impedenze reali Dipendenza (dei parametri) da: - frequenza - tensione applicata, corrente - livello di segnale - temperatura, umidità, tempo (invecchiamento) - campo magnetico -... Strumenti anche di elevata complessità Misura di impedenze p.9/37

10 Misura di impedenze Metodi di misura: - confronto di corrente/tensione; - metodi a ponte (derivati da p. di Wheatstone); - risonanza; - costante di tempo; - metodo voltamperometrico; - coefficiente di riflessione; ponte autobilanciato. Misura di impedenze p.10/37

11 Metodo di misura - imporre tensione - imporre corrente e misurare corrente e misurare tensione..! misure vettoriali (, ) Misura di impedenze p.11/37

12 Misura di impedenze p.12/37 Confronto di tensione ) e misurare (e basta conoscere basta misurare

13 Misura di impedenze p.13/37 Risonanza

14 Misura di impedenze p.14/37 Risonanza (2)

15 Misura di impedenze p.15/37 Costante di tempo

16 Metodo voltamperometrico anche con trasformatore (limiti alle bb. ff.) Misura di impedenze p.16/37

17 Coeff. di riflessione misura del rapporto tra segnale incidente e segnale riflesso in linea di trasmissione terminata con. Misura di impedenze p.17/37

18 Ponte autobilanciato (sch. di principio) Principio: metodo voltamperometrico: modulo e fase!! (strumento vettoriale); : fattore di scala. Misura di impedenze p.18/37

19 Ponte autobilanciato (sch. di principio) V metro vettoriale DISPLAY proc. Da utente:, serie/parallelo... necessità di misurare la tensione su ( ). Misura di impedenze p.19/37

20 Voltmetro vettoriale Conversione a campionamento CAMP. GEN. IMP. traslazione a freq. AC-DC DISPLAY CAMP. traslazione a freq. AC-DC Misura: - ampiezze, rapporto tra ampiezze, anche in db - sfasamento - Re e Im (fase e quadratura) Misura di impedenze p.20/37

21 Voltmetro vettoriale Conversione a campionamento CAMP. GEN. IMP. V. T. O. DISCR. DI FASE AC-DC DISPLAY CAMP. AC-DC Misura: - ampiezze, rapporto tra ampiezze, anche in db - sfasamento - Re e Im (fase e quadratura) Misura di impedenze p.21/37

22 Voltmetro vettoriale - impieghi Misure di trasferimento perc. di misura Voltmetro Vettoriale 1 2 perc. di riferimento Es.: HP 8508A (fuori produzione, dati del 1988): Processore numerico - Display numerico - Interfaccia HP-IB, uscite analogiche Misura di impedenze p.22/37

23 Ponte autobilanciato (limiti) A.O. solo per basse frequenze ( khz) altre soluzioni circuitali per più alte R.Z. X R.Z.: pilota Misura di impedenze p.23/37

24 Misura di impedenze p.24/37 Rivelatore di zero

25 Ponte autobilanciato (analisi) Misura di impedenze p.25/37 Th. di Miller:

26 Ponte autobilanciato specifiche - Range (per ), dipende da (!) - Accuratezza (dipende da, livello di segnale,...) - Livello di segnale (per talune applicazioni definito da normativa) - Tempo di misura (assestamento, bilanciamento,...): particolarmente significativo per misure in linea di produzione. - Temperatura di funzionamento. Misura di impedenze p.26/37

27 Agilent 4263B - specifiche - parametri misurati: - frequenze: 100 Hz, 120 Hz, 1 khz, 10 khz, 100 khz, (opt. 20 khz); - liv. segnale: mv 1 V, mv; - tempo di misura: 25 ms; - accuratezza (base): 0.1% lettura; - opt. Misure su trasformatori (,, ) Misura di impedenze p.27/37

28 Agilent 4294A - specifiche - parametri misurati: - range di frequenze: 40 Hz - livello di segnale: 5 mv 110 MHz, 1 V ; mhz; - range: 3 m ; - accuratezza (base): 0.08% lettura; - polarizzazione: ; - display grafico a colori, 6 cifre; - programmabile via GPIB. Misura di impedenze p.28/37

29 Ponte autobilanciato (collegamento del campione) Errori sistematici: 2 terminali: 3 terminali: V A V A Misura di impedenze p.29/37

30 Ponte autobilanciato (collegamento del campione) 4 terminali: Hpot Hcur V Lpot Lcur sullo strumento: Hcur Hpot A Lpot Lcur Misura di impedenze p.30/37

31 Ponte autobilanciato (collegamento del campione) inconvenienti (piccole ): V A Misura di impedenze p.31/37

32 Ponte autobilanciato (collegamento del campione) 4 coppie di terminali: V A Misura di impedenze p.32/37

33 Ponte autobilanciato (collegamento del campione) 2 terminali: Hcur Hpot V A Lpot Lcur 3 terminali: (cavo coassiale) Hcur Hpot V A Lpot Lcur Misura di impedenze p.33/37

34 Ponte autobilanciato (collegamento del campione) 4 terminali: Hpot V Lpot Hcur Lcur Hcur Hpot A Lpot Lcur Misura di impedenze p.34/37

35 Ponte autobilanciato (collegamento del campione) 4 coppie di terminali: Hcur Hpot V Lpot Lcur A Misura di impedenze p.35/37

36 Impedenzimetri Osservazioni: - nel caso di impedenze di strutture composite (materiali, tessuti biologici), più che parlare di misure di impedenza si dovrebbe parlare di misura di parametri (, ecc.) di impedenze; - importanza della test fixture; - calibrazione/compensazione (0, open, load); - collegamenti lunghi; - prove su wafer; - misure su giunzioni: (curve -, livello di segnale); - misure su trasformatori (,, capacità tra avvolgimenti,...) Misura di impedenze p.36/37

37 Impedenzimetri - errori Correzione dell errore senza correzione correzione short correzione open eventuali correzioni con impedenze standard Misura di impedenze p.37/37

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