原创 动态电流和电压的测量——电源技术和应用（21）

示波器广泛的被用于电路的电压或电流波形的测试和分析。但通常受到示波器的A/D位数的现实，往往测量精度较差，特别是测试电流时，还需要昂贵的电流测试探头。

现在的电源基本都具有电压和电流的测量（也称为回读）功能，而且精度和分辨率也比较高，A/D分辨率一般在12-28bit 之间，但基本都是的静态电压与电流。

但有些高性能电源，例如N6705直流电源分析仪 以及APS N7900先进直流电源系统，还能用内置的数字化仪测量动态电压与电流，电压测试分辨率在18比特，而采用特殊无缝量程技术的模块甚至高达28比特分辨率，采样速度也高达20万个读数/秒。这种电源使用内置数字化仪，这就像在电源内置了一台高分辨率的数字示波器，可以用于电压和电流的波形捕获，或者进行长期的数据采集和记录。

关于数字化仪

数字化仪不同于我们通常所说的A/D转换器。A/D转换器只是数字化仪的一部分，更重要的是，数字化仪包含可信号调理部分，它就像仪器的前端， 可以将输入的信号进行增益或衰减，抑制其噪声等，将信号调理成A/D转换器适用的输入信号。可以传统上，数字化仪可用于数据采集，以便捕获和存储模拟信号。与示波器类似， 使用数字化仪同样可以显示模拟信号。 电源的内置数字化仪能够捕获在输出端上的动态电压和电流波形。

图 1 显示了数字化仪将模拟波形转换为一组数据点。在触发的基础上，数字化仪能够测量采样点，并将其保存到缓存器。

图1数字化仪将模拟波形转换为采样数据点

与示波器类似，在执行数字化仪测量时，您可以设置以下三个参数的其中两个：

1.     时间间隔 – 采样的时间间隔

2.     采样数量 – 您想要获得的采样总数

3.     采集时间 – 用于采样的总时间

设置了两个参数之后，剩余参数可通过下面的公式确定：

采集时间 = 时间间隔 x （采样数量 –1）

与示波器类似的是，电源的内置数字化仪可配置电平触发，并捕获电源输出电压波形。但它还可以直接设置在电流上的触发， 这是示波器无法做到的， 对于被测件的电流特性分析，这一点是非常重要的。电源的数字化仪将会把波形数据点与读数保存到缓冲器。您可以检索数据，利用任意的标准软件进行分析。您还能使用定制程序或可用的器件表征软件，轻松地显示时域中的结果或执行统计分析， 显示非常类似示波器的显视或数据记录仪的显示图。

电源内置的数字化仪应用示例

如果您使用电源来替代电池，您能够捕获流入被测件的动态电流信息，从而更好地了解被测件电池的电流消耗。因此通过适当的设计调整，您将能够优化不同工作模式下的被测件电源管理。

图 2 显示了利用电源输出端的数字化仪和器件表征软件，对手机的电流消耗提取一个采样波形。 这就是安捷伦14585A器件表征软件的显示）。这个软件适用于安捷伦的N6705 直流电源分析仪。

图2：器件表征软件使用电源的内置数字化仪来捕获数据，显示了手机对电源的电流消耗。

使用器件表征软件时，捕获数据以图形的方式在时域中显示，与示波器显示信号的方式非常接近。 可以清晰看到手机的电流工作波形， 在空闲、接收、和发射状态的电流。当然，您也可以采取其它方式来分析这些数据。

利用这个软件，您可以使用PC与仪器的总线接口，如USB、LAN 或 GPIB）， 捕获数字化波形信息， 并传入PC。 获取的数据可用于电源上全屏幕显示波形的平均值计算，就像是前面板显示屏一样，或一段波形数据的计算。 您甚至能够通过改变触发偏置， 来采集预触发或后触发数据， 以捕获您感兴趣的波形，例如在测量直流浪涌电流时， 直接捕获峰值电流值。

了解更多电源内置数字化仪的工作方式，可以收看视频：

N6705 演示 - 电源，电表和示波器功能

APS演示 - 电源，电表和示波器功能