Mediciones diferenciales con digitalizadores de alta velocidad

Las mediciones diferenciales precisas requieren un sistema de medición calibrado. Realice las siguientes tareas para calibrar su osciloscopio NI antes de realizar mediciones diferenciales.

Para mediciones diferenciales que involucran cableado coaxial o accesorios de prueba que se encuentran en la mayoría de los sistemas de prueba automatizados, es importante calibrar los errores de ganancia y compensación inducidos por el entorno de prueba y el cableado de prueba. En estos casos, calibre su osciloscopio para mediciones diferenciales usando el siguiente método:

1. Autocalibración del hardware (calibración interna)
2. Calibración de ganancia y offset

Para mediciones diferenciales que implican el uso de sondas de atenuación, calibre su osciloscopio utilizando el siguiente método:

1. Autocalibración del hardware (calibración interna)
   
2. Compensación de punta de pruebas
   
3. Calibración de ganancia y offset

Autocalibración de hardware

Todos los instrumentos de precisión sufren una deriva de medición ya que la precisión fluctúa con el tiempo y la temperatura. La autocalibración permite a su osciloscopio NI caracterizar esta deriva como un conjunto de constantes de calibración almacenadas en la EEPROM a bordo. El osciloscopio utiliza estas constantes de calibración para compensar automáticamente la deriva de la medición y devolver datos calibrados de alta precisión.

NI recomienda realizar frecuentemente la autocalibración para actualizar las constantes de calibración y garantizar la mejor precisión de medición posible. Puede realizar una autocalibración llamando a Cal Self Calibrate en NI-SCOPE o seleccionando Utilidad>>Self Calibration en el NI-SCOPE Soft Front Panel (SFP). Después de ser llamado, la autocalibración no requiere la intervención del usuario. Consulte el documento de especificaciones del osciloscopio para conocer los intervalos de autocalibración recomendados.

La calibración externa se realiza con menos frecuencia que la autocalibración y requiere una fuente de tensión externa precisa, como un calibrador de osciloscopio de alta precisión. Debido a que las fuentes de voltaje de precisión y los equipos de calibración son costosos, la calibración externa generalmente es realizada por un laboratorio de metrología o por National Instruments. Consulte el documento de especificaciones del osciloscopio para conocer los intervalos de calibración externos recomendados.

La siguiente figura ilustra el flujo de programación de autocalibración para los osciloscopios NI.

^{Figura 1: El flujo de codificación para la calibración incluye abrir una sesión al hardware, calibrar el osciloscopio y cerrar la sesión del instrumento.}

Calibración de ganancia y compensación

Las mediciones diferenciales requieren la coincidencia de ganancia y compensación entre los dos cables de prueba. Puede automatizar la calibración de sus cables de prueba utilizando el siguiente método:

1. Conecte ambas puntas de pruebas o cables BNC a la señal de compensación de punta de pruebas en la PFI 1, como se muestra en la siguiente figura.

^{Figura 2: La compensación de una medición diferencial en dos canales de entrada requiere varios adaptadores BNC para realizar.}

2. Ejecute el VI de calibración de la punta de pruebas, que se puede descargar en ni.com. El VI de calibración de la punta de pruebas devuelve las constantes de calibración necesarias para los ajustes de ganancia y offset para el canal 0. También puede ajustar manualmente los ajustes de ganancia y compensación de matriz en NI-SCOPE para que coincidan mejor con el canal 0 y el canal 1 como se describe a continuación.

NOTA: El VI de calibración de la punta de pruebas devuelve los datos de calibración de ganancia y offset para el canal 0 para que coincida de la mejor manera con la señal en el canal 1. Es importante conectar ambos canales a la misma señal antes de ejecutar la rutina de calibración.

Puede calibrar manualmente las diferencias de ganancia y compensación entre dos cables de prueba utilizando el siguiente método:

1. Adquiera la misma señal, como la señal de compensación de la punta de pruebas de PFI 1, en ambos canales del digitalizador.
   
2. Utilice la medición de la desviación estándar del histograma de voltaje (VHSD) directamente desde NI-SCOPE en el canal 0 y el canal 1 para calcular el ajuste de ganancia necesario.
   
3. Aplique el ajuste de ganancia a ese atributo/propiedad de ganancia de matriz del canal necesario.
   
4. Utilice la medición del voltaje promedio (VA) directamente desde NI-SCOPE en el canal 0 y el canal 1 para calcular el ajuste de compensación necesario.
   
5. Aplique el ajuste de compensación al atributo/propiedad de compensación de matriz del canal necesario.

Por ejemplo, el ajuste de ganancia en el canal 0 es igual a (canal VHSD 1)/(canal VHSD 0). El ajuste de desplazamiento en el canal 0 es igual a (canal VA 1) - (canal VA 0), después de que se haya aplicado el ajuste de ganancia adecuado.

NI-SCOPE le permite tomar mediciones diferenciales con relativa facilidad. NI-SCOPE incluye funciones de medición que devuelven rápidamente los resultados de su medición diferencial.

NOTA: Recuerde que debe calibrar el hardware del digitalizador de alta velocidad antes de tomar mediciones diferenciales (consulte la sección Calibración de mediciones anterior).

Para configurar el digitalizador de alta velocidad para mediciones diferenciales, establezca los atributos/propiedades activos y de otros canales. A continuación, llame a la función de medición de matriz de extracción NI-SCOPE con la medición de matriz establecida para restar canales y, a continuación, recupere sus mediciones diferenciales directamente.

Consulte los siguientes programas de ejemplo LabVIEW para adquirir mediciones diferenciales.

• Medidas diferenciales con digitalizadores de alta velocidad
• Adquisición del alcance diferencial de múltiples canales

NOTA: Cuando utilice el NI 5112 para medir señales diferenciales que tienen componentes individuales muy por debajo de 20 MHz, NI recomienda activar el filtro limitador de ancho de banda para rechazar cualquier ruido de alta frecuencia que pueda estar presente en su señal.

Al realizar mediciones diferenciales utilizando el método comentado anteriormente, es importante recordar las siguientes limitaciones.

Sin activación diferencial

El digitalizador de alta velocidad solo puede ser activado por uno de los dos canales en uso, una señal analógica de extremo único separada o un pulso digital. Por lo tanto, el osciloscopio no puede activar el nivel diferencial verdadero.

Configuración de rango vertical

Los ajustes incorrectos del rango vertical pueden dar lugar a mediciones diferenciales no válidas. La sustracción de canales tiene lugar en los datos adquiridos después de la conversión de analógico a digital (A/D), por lo que si la señal en cualquiera de los canales excede su rango vertical, los datos están incompletos y las operaciones de procesamiento dan lugar a resultados no válidos. Asegúrese de que la señal que está adquiriendo en cada canal de su osciloscopio no exceda el rango vertical establecido para ese canal. Por lo tanto, establezca su rango vertical de sus canales de entrada en función de los componentes individuales de la señal diferencial, y no en función del resultado diferencial.

• Productos y servicios: Punta de pruebas de osciloscopio
• NI PXI-5900 Preamplificador diferencial para los osciloscopios NI PXI-5922
• Especificaciones explicadas: Osciloscopios y digitalizadores de NI