Комплекс для измерений SMD-компонентов

Основные элементы комплекса

Назначение

Комплекс COBALT CTS предназначен для измерений S-параметров и импеданса пассивных SMD-компонентов на печатной плате в диапазоне частот от 100 кГц до 20 ГГц.

Применение

  • Валидация компонентной базы
    • входной контроль
    • приемка
    • характеризация (описание)
  • Производство компонентной базы
    • моделирование
    • построение эквивалентных схем
    • контроль технологических процессов
  • Производство радиотехнических устройств

Технические характеристики

Характеристика Значение
Типы измеряемых пассивных SMD-компонентов Резисторы
Конденсаторы
Катушки индуктивности
Типоразмер0402 (EIA)*
Схемы подключенияReflect
Shunt
Serial
Диапазон рабочих частот, МГцот 0,1 до 20000
Диапазон измерений модуля коэффициента отражения от 0 до 1
Диапазон измерений модуля коэффициента передачи, дБот –80 до 0
Параметры печатной платы:
- импеданс линии передачи, Ом 50 ± 1
- материал диэлектрического основания Rogers 4350B
Рабочие условия эксплуатации:
- температура окружающего воздуха, С от 18 до 28
- относительная влажность воздуха при температуре 25 С, %, не более 90
- атмосферное давление, кПаот 70,0 до 106,7

* - определяется при заказе

Документы

Описание комплекса, pdf формат, русский язык
Презентация, pdf формат, английский язык

Программное обеспечение

Измерение параметров компонентов выполняется с помощью программного обеспечения CTS TOOL. Для получения демонстрационной версии программы обратитесь в службу технической поддержки:
tairtomsk@gmail.com

Комплект поставки

  • Векторный анализатор цепей серии КОБАЛЬТ, обеспечивающий высокую стабильность измерений S-параметров; удаленное управление прибором осуществляться в соответствии с программной технологией COM
  • Печатные платы для подключения компонентов в соответствии с требуемой схемой измерений. Количество плат, включая запасные, определяется при заказе в зависимости от типоразмера компонентов
  • Программное обеспечение CTS TOOL, предназначенное для управления процессом измерений, обработки и анализа полученных данных
  • Вакуумный пинцет с диэлектрической насадкой для установки и надежного удержания компонента на печатной плате
  • Комплект калибровочных мер или автоматический калибровочный модуль
  • Фазостабильные измерительные кабели (кабели СВЧ) и коаксиальные переходы
  • Эксплуатационная документация
  • Инструкция по замене печатных плат измерительной оснастки
  • Платформа для ручного режима измерений (опция)
  • Комплект компонентов с измеренными параметрами (опция)
  • Комплект для подключения коаксиальных соединителей (опция)
  • Комплект для чистки контактных площадок печатных плат (опция)
  • Микроскоп (опция)
  • Персональный компьютер или ноутбук (опция)

По согласованию состав комплекса может быть изменен, добавлены печатные платы для измерений параметров SMD-компонентов разных типоразмеров

Возможен выезд специалистов для обучение персонала на территории заказчика.


Ключевые особенности

  • Измерение SMD-компонентов на печатной плате
  • Определение модуля и фазы S-параметров
  • Определение модуля и фазы импеданса
  • Диапазон рабочих частот от 100 кГц до 20 ГГц
  • Измерение в схемах Reflect, Shunt, Serial
  • Ресурс более 1000 подключений
  • Управление программным обеспечением CTS TOOL
    • автоматизация измерений
    • исключение влияния печатной платы (оснастки)
    • вычисление погрешности измерений
    • анализ данных
    • протоколирование
  • Встроенные инструкции

Описание

Комплекс для измерений SMD-компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, построен на базе отечественного векторного анализатора цепей серии КОБАЛЬТ и набора печатных плат. Для управления анализатором цепей во время измерений, а также обработки и анализа полученных данных используется программное обеспечение CTS TOOL.

Подключение компонента к анализатору цепей осуществляется с помощью печатной платы с характеристическим импедансом 50 Ом. Для установки и удержания компонента используется вакуумный пинцет — ручной или механизированный — с диэлектрической насадкой.

Измерительная оснастка (печатная плата, основание, переходы)
Механизированное приспособление для установки компонентов

Чтобы обеспечить отсчет параметров в месте подключения компонента, выполняется автоматическое исключение подводящих линий используемой платы, т.е. осуществляется перенос плоскости калибровки к контактным площадкам компонента. Алгоритм исключения реализован в программном обеспечении CTS TOOL. В зависимости от импеданса компонента и точности измерений доступны три схемы включения, реализованных на двух печатных платах.

Рекомендуемая схемаКомпонент
Reflectимпеданс, близкий к 50 Ом: резисторы
Shunt импеданс низкого уровня: конденсаторы, резисторы
Serialимпеданс среднего и высокого уровня: катушки индуктивности, резисторы

Также платы могут быть использованы для измерений параметров именно в той схеме включения, в которой предполагается применение компонента.

Перенос плоскости калибровки
Схема подключения — Shunt. Фото под микроскопом
Схема подключения — Serial. Фото под микроскопом

Номинальные значения пассивных RLC компонентов представляют собой расчетные характеристики или данные, подтвержденные экспериментальным путем на постоянном токе или в узкой полосе частот. Каждый компонент, помимо номинального значения, имеет набор собственных паразитных параметров, таких как сопротивление, емкость и индуктивность, определяющих его частотную характеристику, при этом степень влияния того или иного параметра может значительно варьироваться в зависимости от частоты. При монтаже компонента на печатную плату к собственным частотно-зависимым параметрам добавляются «внешние» характеристики, присущие контактным площадкам печатной платы. В связи с этим возникает необходимость определения параметров компонентов в широком диапазоне частот, непосредственно установленных на печатную плату – в условиях близких к реальному применению.

Сложность определения параметров заключается в необходимости исключения влияния подводящих линий печатной платы на результаты измерений. Каждая плата состоит из двух коаксиально-микрополосковых переходов и линии передачи на диэлектрическом основании.

Для эффективной работы алгоритма исключения и снижения погрешности измерений предъявляются жесткие требования к точности изготовления топологии печатной платы. Каждая плата проходит проверку геометрических размеров и электрических характеристик, чтобы гарантировать значение характеристического импеданса линии (50 ± 1) Ом.

Для исключения влияния подводящих линий используется алгоритм совместного оценивания, который позволяет выделить сигналы, отраженные от входа и выхода коаксиально-микрополосковых переходов, а также оценить комплексный коэффициент передачи подводящих линий. После исключения подводящих линий плоскость калибровки, т.е. плоскость отсчета модуля и фазы комплексных величин, будет проходить в месте подключения контактных площадок компонента.

Программное обеспечение CTS TOOL позволяет провести оценку погрешности измерений параметров компонентов, которая включает погрешность векторного анализатора цепей, погрешность определения параметров печатной платы и погрешность используемых алгоритмов.

Пределы допускаемой относительной погрешности измерений модуля импеданса

Программное обеспечение CTS TOOL

Измерение параметров компонентов выполняется с помощью программного обеспечения CTS TOOL.

Программное обеспечение CTS TOOL
На графике изображен результат измерений импеданса
SMD-резистора 51 Ом в диапазоне частот до 20 ГГц.

CTS TOOL содержит все необходимые инструкции и схемы измерений. Программа автоматически устанавливает заданные параметры анализатора, такие как частотный диапазон, количество точек по частоте, уровень выходной мощности и полосу пропускания фильтра промежуточной частоты. В процессе измерений CTS TOOL автоматически вычисляет параметры оснастки и проводит коррекцию результатов измерений для отсчета комплексных параметров компонентов в месте их подключения.

Результаты измерений импеданса SMD-катушки индуктивности по схеме Serial с номинальным значением индуктивности 10 нГн в диапазоне частот до 20 ГГц
Результаты измерений импеданса SMD-катушки индуктивности по схеме Serial с номинальным значением индуктивности 10 нГн с отображением пределов погрешности. Для анализа используется функция масштабирования графика

CTS TOOL отображает результаты измерений в виде графиков. Все графики поддерживают возможность масштабирования. Для их анализа удобно использовать реализованные в программе маркеры. Полученные результаты могут быть сохранены в файл и (или) напечатаны в форме протокола.

Сравнения экспериментальных данных и результатов моделирования
для SMD-резистора с номинальным значением сопротивления 47 Ом,
установленного на печатную плату

Последовательность измерений

  • Калибровка ВАЦ в коаксиальном тракте
  • Тестирование оснастки без компонента
  • Автоматическое определение параметров оснастки и перенос плоскости измерений
  • Установка компонента в оснастку
  • Измерения параметров компонента
  • Анализ полученных результатов
  • Сохранение и печать результатов

Пробная эксплуатация

Для оценки работоспособности комплекса на Вашем рабочем месте, мы предусмотрели возможность пробной эксплуатации в течение одного месяца. Чтобы получить комплекс, отправьте запрос по электронной почте tairtomsk@gmail.com.

Описание в формате pdf

COBALT_CTS_Note