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Circuito equivalente impedenzaQual è la differenza tra un analizzatore di impedenza e un misuratore LCR? Quale delle due tipologie di strumenti è la più adatta alla propria applicazione?

Vediamo come ottenere il meglio dei due mondi con un solo strumento.

I misuratori LCR (o tester LCR) e i misuratori di impedenza sono due strumenti simili. Entrambi permettono di misurare i parametri che caratterizzano l’impedenza elettrica: induttanza (L), capacità (C) e resistenza (R).

Il risultato viene ottenuto misurando il rapporto tra tensione e corrente, che è sensibile alla fase. Questo rapporto ci indica i valori fondamentali dell’impedenza, come l’impedenza assoluta e la fase, insieme alla parte reale e immaginaria dell’impedenza, che ricordiamo essere una quantità vettoriale complessa.

A partire da queste misure fondamentali, si possono ottenere i parametri che caratterizzano l’impedenza, considerando un modello di circuito equivalente personalizzato. Tali parametri comprendono la capacità, l’induttanza e la resistenza (da cui deriva la sigla LCR). Inoltre, si possono determinare altri parametri, come il fattore Q, la dissipazione e la conduttanza.

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Un analizzatore di impedenza offre tale funzionalità, ma permette anche di effettuare una scansione in frequenza e visualizzare graficamente i parametri dell’impedenza misurata. Al contrario, un misuratore LCR effettua una misura a frequenza fissa. Per la verità, alcuni misuratori LCR danno la possibilità di effettuare anche alcune misure a diverse frequenze fisse, dalle quali si possono interpolare i parametri dell’impedenza con passaggi successivi.

Schermata del software LabOne che visualizza in forma numerica le misure effettuate con l’analizzatore MFIAFigura 1: Schermata del software LabOne che visualizza in forma numerica le misure effettuate con l’analizzatore MFIA. Il dispositivo in prova è un’induttanza da 10 mH in formato SMD. Il segnale di prova è di 0,5 V e la frequenza di test è di 100 kHz.

Per accedere alla funzionalità di misuratore LCR dell’analizzatore di impedenza MFIA di Zurich Instruments, basta selezionare la scheda numerica come mostrato nella figura 1.

Le schede che riportano le misure in formato numerico possono essere liberamente configurate per visualizzare i parametri pertinenti del vostro esperimento, scegliendo un qualunque valore di frequenza del segnale di stimolo utilizzato durante il test tra 1 mHz e 5 MHz.

Installando nello strumento l’opzione MF-MD, è possibile effettuare le misure simultaneamente a due frequenze diverse.

I valori riportati nelle schede numeriche possono anche essere visualizzati graficamente nel dominio del tempo utilizzando la scheda plotter, come illustrato nella figura 2.

La visualizzazione plotter permette di osservare le variazioni di più parametri nel dominio del tempo. I risultati possono anche essere esportati sotto forma di grafico vettoriale o come tabella in formato .csv per effettuare ulteriori analisi.

Parametri selezionati dell’impedenza visualizzati in funzione del tempoFigura 2: Schermata del software LabOne che visualizza la scheda plotter. I parametri selezionati dell’impedenza vengono visualizzati in funzione del tempo, in questo caso abs(Z), fase e induttanza. Le scala orizzontale riporta il tempo (in secondi) dall’avvio della misura.

Per utilizzare lo strumento MFIA come analizzatore di impedenza basta aprire la scheda sweeper, come mostrato nella figura 3.

La scheda sweeper permette di effettuare una scansione della frequenza di stimolo durante la misura (o di altri parametri come l’offset bias) e di acquisire di conseguenza i parametri dell’impedenza in funzione della frequenza.

La funzione auto-range della scheda sweeper significa che è possibile effettuare una scansione continua da 1 mHz a 5 MHz mentre lo strumento adegua il range di ingresso come necessario durante la misura.

Scheda sweeper dello strumento MFIA di Zurich InstrumentsFigura 3: Schermata del software LabOne che visualizza la scheda sweeper dello strumento MFIA. Vengono visualizzati tutti i valori dei parametri abs (Z), fase e induttanza di un induttore da 10 mH in funzione della frequenza tra 1 Hz e 5 MHz.

Lo strumento MFIA di Zurich Instruments è pertanto sia un misuratore LCR, sia un analizzatore di impedenza, ed è possibile commutare tra le due modalità di funzionamento in qualunque momento senza alcuna fatica.

Inoltre, grazie al potente software LabOne, le due modalità possono essere utilizzate contemporaneamente, visualizzando più schede sullo schermo.

Ciò significa che non si è costretti a scegliere tra un misuratore LCR e un analizzatore di impedenza. Con MFIA potete averli tutti e due in uno strumento solo.

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