dataTec Applikationsbericht | Qualität einer Stromversorgung mit einem Oszilloskop messen

Applikationsschrift :: Qualität einer Stromversorgung mit einem Oszilloskop messen.

Mit Oszilloskop und Tastkopf lassen sich Stromversorgungen auch unter Spannung messen und eine Aussage über eine saubere Versorgungsspannung machen.

Wer elektronische Geräte entwickelt, muss besonders auf die Stromversorgung achten. Denn viele Geräte enthalten einen Mikrocontroller, der einerseits empfindlich auf Störungen reagiert, andererseits durch seine Taktung Störung auf die Versorgungsleitungen initiiert. Geräte aus Haushalt, Automobil, Medizin, des Internet of Things, Smartphones und alle Steuerungen und Regelungen im industriellen Umfeld fordern eine saubere Versorgungsspannung. Und eine wesentliche Voraussetzung ist, dass das Leistungs-Verteilungs-Netzwerk in der Geräteentwicklung beachtet wird. Um Aussagen über die Reinheit der Stromversorgung zu machen, werden oft Oszilloskope verwendet. Dabei ist es wichtig, dass man sich über ein paar Prinzipien im Klaren ist und danach die richtigen Werkzeuge wählt.

In der Elektronik-Industrie gibt es den feststehenden Begriff der Power Integrity oder auf Deutsch der Leistungsintegrität. Der Begriff beschreibt, wie effektiv und sauber die Versorgungsspannung der Geräte zur Verfügung gestellt wird. Die Versorgungsleistung wird dann in einem Gerät durch das Power Distribution Network an die einzelnen Module und darin an die einzelnen ICs und Komponenten verteilt. Daraus werden dann die Anforderungen an die Messtechnik gestellt: Gemessen wird von 0 Hz bis in GHz-Bereich. Hier spielt das Periodic and Random Deviation (PARD) oder auf Deutsch die periodische und zufällige Abweichung eine wichtige Rolle. Das ist die Abweichung vom Mittelwert der Soll-Gleichspannung und ist ein gebräuchlicher Begriff in der Industrie.

Gemessen wird die unerwünschte Abweichung, die der Gleichspannung überlagert ist und von der Netzwechselspannung und Rauschanteile nach der Spannungsregelung und Filterung herrühren. Der Wert wird als Effektivwert oder als Spitze-Spitze-Wert angegeben, wobei die Spitze- Spitze-Angabe für Werte im unteren Frequenzbereich von 20 Hz bis ungefähr 20 MHz genutzt wird. Werte unterhalb der 20-Hz-Grenze werden als Drift bezeichnet.

Saubere Signale bei einer Stromversorgung messen
Obwohl eine saubere Versorgungsspannungen gefordert wird, haben sich die Schaltgeschwindigkeiten, Taktfrequenzen und die Packungsdichte der Schaltungen erhöht. Dadurch haben sich Takt und Daten- Jitter erhöht. Ein kurzer Spannungseinbruch verzögert die Datenübertragung. Es kommt zu kürzeren Zeit-Toleranzen beim Design, um Bit-Fehler zu vermeiden. Zusammen führt das zu Toleranzen für die Spannungsversorgung von 5 Prozent. Nachdem die Schaltgeschwindigkeiten in digitalen Systemen erhöht wurden und damit auch...

Erschienen: Elektronik Praxis (S. 58-61) | 21/2015
Autor: Klaus Höing, Dipl.-Ing. | Presse- und Öffentlichkeitsarbeit bei dataTec