是的,它'是时候抓住一些戏剧性的时间

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在这个帖子中,我们将拆除
Keysight Technologies B2980A系列 包括四种型号的仪器,从基本的高性能PicoAmmeters(B2981A和B2983A)到具有集成的高压源和高途径电压输入(B2985A和B2987A)的全功能电镜。

在本文中,我们将看看顶级SKU - 型号B2987A电镜/高电阻表。

要了解为什么电压表的高阻抗可能很重要,我们可以尝试将便携式DMM和高端DMM与电压测量装置的作用进行比较。作为正在测试的设备,我们选择一些高阻抗输出源,例如光传感器或湿度传感器。为了解决这个思维实验,我们选择了Zsource = 100莫姆。

上面的值不是完整的准确性规范,而不包括测量设置的所有错误贡献者,但是给出了具有米的DUT加载如何影响测量结果的基本观点。
手册参考文献对于我们的不幸,任何B2980A系列仪器都没有提供服务或校准手册。
B2980A系列数据表B2980A用户指南,2016年3月4日第4版B2980A编程指南,第2版,2016年3月B2980A SCPI命令参考,2016年3月3日第3版B2980A配置指南B2980A产品实况表AN:使用B2985A / 87A可靠的高电阻测量AN:使用B2980A系列电流表的低电流半导体测量AN:使用B2985A / 87A和N1424测量绝缘材料电阻率N1414A高电阻测量通用适配器简介N1420A设置完整性检查功能简介离子束电流测量 - 产品实况表AN:从μOHM到POHM的各种电阻测量溶液AN:电容漏电流使用B2985A / 87A的电流测量技术AN:B2980A中的实时噪声监视器功能N1424,N1425,N1427,N1428用于Keysight B2985A / B2987A的N1428附件外部的仪器围绕共用半架格式设计,具有大显示和可编程前面板按钮。所有输入和连接端口都位于仪器后侧。可选电池安装在位于顶部的特殊托架中。前后塑料挡板框架通过相当巨大的橡胶靴免受损坏。用于机架安装,可以轻松移除靴子和可调节手柄。

该电计静音100%,因为它不含任何风扇。风扇产生振动,这可能导致敏感仪器的大问题。振动将通过在陶瓷基组件中的电缆和压电效应中的摩擦效应转化为电噪声,如表面上安装电容器。当施加到电缆导体和绝缘体的摩擦应力时产生摩擦电荷,导致存储在绝缘体表面上的电荷。当耦合到电缆中的振动时,可以看到这种效果,因此可能存在许多风险来遭受这种噪音。测试设置和互连的任何电缆都可以充当由于摩擦电解引起的噪声源。
由于此仪表运行某种RTOS(实时操作系统),因此在它之前启动大约53秒'准备好操作。它'对于典型的工作流程并不重要,因为您需要几个小时的热身时间来达到特定的准确性,但有些工程师出于某种原因更快地启动启动时间。前面板运动全彩TFT面板没有触摸屏,落在现代趋势与大量液晶显示器,而不是昂贵和脆弱的高对比度VFD显示器。当然,两种显示类型都具有强弱斑点,但不可能使用TFT面板进行VFD的对比度和可见角度。 OLED也提供了巨大的对比,但其中许多人的生命周期低。昂贵的测试设备几十年来没有断电,昂贵的测试设备并不罕见,因此显示生命是要考虑的参数之一。
也用于显示的字体......我们对Keysight工程师的道歉,但仪表
至少五 在UI中使用的不同字体,因为它们不确定哪一个看起来更好。为什么,keysight?
Coulier新字体在我看来不是相对较小的LCD显示的最佳字体。现代Keithley LCD GUI设计在这方面更加令人愉悦,即使整体彩色TFT LCD在专业的乐器中显示出更多的噱头,而不是必要的功能。 LCD也总是在照片上出来丑陋,只是一个评论者注意。
整体UI性能相当强劲,在从前面板上的标准操作期间,它不会花费大量时间来注意滞后和大量接口怪癖。是的,是的,这个乐器应该放在机架里,连接在GPIB / LXI上,再也没有见过,但它'展会预计Wee Bit措施将更多的努力投入11000美元..

后面板有很多各种界面和连接器:
*电压源HI / LO笼罩4mm香蕉端口
*模拟输出Hi / Lo笼罩4mm香蕉端口
*电流表镀金3耳三轴输入(2 pa至20 ma范围)
*电压表镀金3耳三轴输入(2和20V范围)
* GPIB遥控器端口
* USB设备遥控器端口
* LAN遥控器港口LXI支持
*触发进出BNC端口以进行精确定时
*数字I / O接口DUT夹具
* DUT夹具的互锁输入,在DUT替换期间安全地限制21V以下的电压源
*湿度数字接口端口,旨在支持E + E EE07探头
* k型微型热电偶输入CJC(冷结赔偿)感
*底盘连接的常见点

那些三轴输入看起来非常漂亮,表面镀金。我们还看到触发BNC端口,以允许仪表的同步与另一个实验设备进行精确定时。这款现代仪器还很高兴看到GPIB仍然存在于较旧的仪器内轻松集成。

用于三轴输入对于这样的敏感仪器至关重要,以防止输入信号端子与外屏蔽/公共返回之间的电流泄漏。在电路设计审查期间,我们将在文章中进一步介绍该主题的更多内容。电流表和电压源的操作通过自己的开/关按钮分离,以允许灵活的操作和易于偏移校正。
设计和内部设计评论
当操作危险甚至致命时,在该电镜内部存在-1200和+ 1200VDC电压。注意你正在做的事情,并保持所有连接良好和整洁。使用免提探测技术确保安全。使用CAT III操作的工具,同时在该仪器中维修高压实时电路。在拆除后挡板和金属盖后,典型的HP尺寸的帮助,TORX螺丝刀内容可供进货。顶部显示高压输出组件,电源AC-DC开关电源砖,电池充电器PCA和各种互连。这是现代仪器,所以大部分组件都按预期按照SMT安装。内部的一切都是组织和整洁的,正如您所期望的11K专业乐器。

电缆线束仔细固定到底盘部件,因此没有松动的电线遍布。本机背面的顶板是高压输出源。 B2981A和B2983A单位将没有此董事会存在。

底面揭示了主采集板的背面,小数字脑SOC模块和多个互连平板电缆。

模拟板具有完全屏蔽的区域,从两侧都固定,但上面的图像为清楚而拆除了盾牌。静电计输入电路非常敏感,必须保持清洁以维护仪器'性能,因此使用适当的手套来防止板污染在这里是强制性的。
电源AC-DC电源输入电源是高质量的开关模块是50W 24VDC输出,由TDK-Lambda制作,型号
ZWS50BAF-24。它零售价为80美元,从通用输入85-264 VAC主电源提供高达2.1A的输出电流。输出噪声和纹波最大规格为150 mV PK-PK,因此噪音不低。它'S不是问题,因为这个PSU输出将由主板上的板载POL(负载点)稳压器中的任何敏感电路调节和隔离。

前面板板也可见电源。我们不会脱掉那部分,因为前面板上没有任何有趣。只需Xilinx Spartan 6 FPGA,带DRAM芯片处理仪器数字域的彩色TFT接口和GUI刷新,键盘读数和相关的DC-DC电源。最有可能的这款前面板板也将设计与其他仪器的系列系列。

返回电源模块,电源输入从右侧连接器到达仪器,通过车载线熔断器,通过桥接和存储电容校正为高压DC,然后通过桥和AC控制器和电力整理到高压DC。 FET向开关脉冲变压器提供驱动器。 AC / DC模块在初级侧面具有顶级Chemicon KXJ + 105°C额定电容器,以及输出侧的一对Chemicon Lxz Low-ESR +105°C电容器。没有未知原创的便宜电容器,没有什么可以抱怨这里。

输出连接器附近很少有可调调节罐电阻。也许它'如果需要,可用于调节输出电压。

电源模块在马来西亚制造于2015年的第49周的第49周。底部用SMT组件包装,即使是一个微小的SOT-363装置也有空间。大部分表面贴装的无源是1206和0603尺寸。两个光耦合器向高侧提供反馈信号,以进行输出调节和保护。
有趣的细节在电源电缆上可见电源。进入PSU之前的线线具有小型电流互感器,辅助连接到前面板PCBA。也许这用于检测自动PLC定时设置的电源网格频率?我认为没有明显的理由为什么仪表可能需要测量它'否则自己的输入功率。
充电器板B2981-26603用于可选电池组(仅适用于B2983A和B2987A)查看充电器PCB也是显而易见的,为什么选择主AC / DC电源以提供+ 24VDC输出。众所周知,电池标称电压为14.4V,因此充电器电路应接收更高的电压,以获得良好的调节余量。基于Rev.003 Label Keysight工程师很少的修订,以便在本机进入生产之前将此小充电器模块正常工作。

董事会仍然有安捷伦徽标,以及线性的日期代码(今天的模拟设备的一部分,可悲的是)
LTC4100EG. 充电器控制器揭示了2014年第16周的制造期。
LTC4100EG. 是智能电池充电器控制器,具有数字SMBus遥测支持,宽3.5至26V输出电压范围,最多4A的充电电流能力。它在一个芯片中相当复杂,具有许多功能和保护可用于安全充电和电池管理。

董事会后侧也有填充部件。这些包括对在SEMI FDS5672 60V N沟道MOSFET上,三个在半FDD4685 -40V P沟道MOSFET上,剪刀电感器,一些1210尺寸的MLCC(金属层陶瓷电容器)S和两个分流器用于电流监测。有电荷指示的微小DS201绿色LED,以及测试点几个,标记为SDA和SCL。这些与SMBus接口有关,可轻松探测。
Keysight确实提供电池作为选择N1418A,
售价871美元USD,这几乎五次超过原始RRC2024包。基于Keysight的Benchtop充电器,
选项n1419a. 达到1081美元,明确针对企业/商业市场客户。
来自OEM制造商的原装电池,用于B2987A的键读数使用
锂离子包RRC2024。该电池的容量为6600 MAH,额定为14.4V,高达4.6A充电电流。它具有内部小区4系列3平行(4S3P)拓扑。我们已经订购了第三方电池,以独立操作中的单位尝试。

使用刀片式连接器的电池和充电器接口,典型的电源包。有五个触点可以在单元和电池组之间提供电源和遥测连接。根据用户'S手动操作时间为电池供电,全功能B2987A列为5小时。 Picoampeter B2983A没有高压源指定为7小时的电池寿命。这给了我们一些有趣的数学数学。米电源消耗= 95.0 WAH / 5小时= 19 W.单位之间有两个额外的小时,意味着高压输出选件板单独大约需要5.4W功率。如果一个人可以节省电力饥饿的TFT前面板界面及其相关的FPGA逻辑,可以节省能力节省会很有趣吗?暗示用于生产试验台仪器的NFP版本的Keysight


有趣的设计笔记 - 充电器板没有僵硬的坐垫,并且具有小的运动自由。两个塑料保持器将电路板保持到位,但允许弯曲防止电池组更换/安装期间接触损坏和过度应力。
主处理器板/模块P0500-63001数字子系统的核心是
Stmicro Spear Empu(ARM Cortex-A9) 支持
Xilinx Spartan-3e FPGA。 Xilinx FPGA为矛SoC提供加速和附加I / O,以帮助接通B2987A的所有这些外围设备。
处理器板不是本乐器的独特设计,而是共享模块设计。它还用于B2900A系列SMU,Agilent / Keysight 532xx系列频率计数器,任意信号发生器等其他Keysight仪器。某些键入1000x / 2000x / 3000 X系列示波器也共享类似的CPU拓扑。
小型调查工作揭示了keysight b2987a运行Windows嵌入式CE 6.0。一个硬件黑客甚至发现了如何运行传奇
他的钥匙击败dsox1102g游戏 示波器。也许下一步是在B2987A电镜上尝试Quake?

该板使用机械SO-DIMM型插槽与前面板PCBA接口。这允许在各种仪器中轻松开发和重用现有的设计,而不是混合信号仪器世界的概念。电路板有金属U形板粘在处理器(中央主BGA芯片)上,以提供额外的表面积以获得更好的热性能。

我们还可以找到63 VFBGA(9 x 11 mm)封装,标记NQ432是
Micron MT29F1G08abadah4-ITX:D NAND内存用1GB(128米x

容量和并行接口。它存储仪器的操作系统和固件代码。这个nand闪存已经是eol'D在2018年2月由制造商,但它的参考价格约为3.5美元。
TI DS90C385AMT. 在TSSOP包中是可编程LVDS发射器,旨在将并行24位RGB总线从Spear处理器转换为串行
平板显示链接。该界面与其他现代化的显示接口非常相似,但适用于平板互连。
另一个德州仪器部件 - TPS73725是1AMP LDO照顾内存总线终端电压和相关电源输送。
Vitesse vsc8641xko 是低功耗1GBE MAC + PHY接口芯片,用于处理仪器的LAN / LXI连接。

84-FBGA(8 x 12.5 mm)D9LHR隐藏在散热片下
微米MT47H64M16HR-3:H DDR2 SDRAM芯片,也具有1Gbit容量,组织为64M x 16位并行总线。这种最低级的3NS RAM额定在333 MHz(DDR-667有效)。
我们还可以找到各种支持组件,32768 Hz XO用于RTC计时功能和主电源稳压器,基于TPS65023 PMIC。该调节器具有三个单独的开关DC / DC调节器,用于SOC / FPGA电源和用于辅助电源的三个LDO稳压器。甚至有用于管理和遥测的串行I2C接口。
高压输出板B2981-66602(仅适用于B2985A和B2987A)该组件在具有两种可用范围内产生的可编程电压输出。只有1W的可用功率,它不高功率,但适用于许多偏置应用和测试条件。



HV源的互连通过位于侧面的两个100密耳间距10销标题进行并进入主模拟板。数字控制和编程通过FPC带状电缆进行,靠近数字隔离器。

所有有源电源设备都有散热器,安装在它们上以帮助热管理。单位没有风扇,如顶部的棋盘位置,底盘在底盘肯定有助于这里。

此PCBA使用6层,并在两侧填充组件。对高泄漏隔离没有特殊要求,因此我们不'在这里看到很多守卫或插槽。
高压簧片继电器由
TPM三义电机型UPM-16205YHL 专为1000V开关电压和绝缘电阻最小100伽漏而设计。继电器触点额定电流可在B2987A HV输出的规格上切换电流。继电器激活线圈电压为5V,这种类型是非锁定的。

高压组件与仪器的剩余仪器之间的电流隔离由一对德克萨斯乐器提供ISO7641FM 6kV [〜PK〜]低功耗数字隔离器。这些中的每一个都有四个独立的通道,并额定分离至少4200 VRM。这是一个相当快的隔离器,具有7个ns典型的传播延迟。

漂亮的磁性装置是定制平面变压器。它们从多层PCB和耦合磁芯中蚀刻的金属绕组制成的平面设计名称通过机械槽。这种施工类型的磁性和导体组件在传统的绕线变压器上具有一些明显的优点(和缺点)。优点是紧凑的占地面积,具有低高度,低漏电感和优异的热特性。缺点是电容耦合和更昂贵的制造和设计评估,但是所有这些因素都可以根据应用要求和设计而变化很多。
随着现代电子产品要求更高的功率密度和更好的效率,这仍然积极开发了领域。有
Ziwei欧阳有趣的博士论文论文 在这些设备类型上类型。值得读取,如果您进入DC / DC转换器和电源转换设计。

该板还具有FPGA,Xilinx Spartan-6 LX,XC6SLX9。二手版本具有9k逻辑元素,超过600千桶集成内存,16个DSP块,功能高达102个可配置的I / O引脚,用于使用TQFP-144封装。
在Dacout附近的微小QFN-14芯片,因为您可能已经猜到已经是
德州仪器 Dac8832. 电压编程DAC。该模型是低噪声16位电压输出单通道DAC,从外部参考操作。它具有良好的INL(1 LSB)和快速安定时间约为1μs,这对于快速响应很重要。它直接连接到FPGA I / O以进行快速接口。 TEXAS Instruments TPS54040旁边的L304 33NH电感为42V 0.5A降压降压稳压器,可调开关频率。较大的TSSOP封装是另一部分 - TPS54295。另一个具有内容FET和两个输出通道的同步降压降压切换器。该调节器旁边的电感器是微小的,几乎与0805无源部件包相同的尺寸,但更宽。 U303也抓住了眼睛,看起来像微小的8针DFN封装,但顶部有0805尺寸电容。它必须是一些本地LDO监管机构。