Laboratoř diagnostiky elektrických součástek

Měřicí přístroje a zařízení laboratoře jsou orientovány na určování parametrů součástek nebo obvodových zapojení. Příkladně je možné měřit frekvenční závislosti parametrů jednotlivých pasivních součástek nebo frekvenční závislost přenosu filtru, kde jsou tyto součástky použity.

Ze změřených charakteristik pak lze vyhodnotit velikost parazitních parametrů součástek nebo jejich vliv na přenos obvodového celku (např. filtru). K tomuto účelu je laboratoř vybavena RLC můstky HP 4284A a Agilent E5062A. Oba přístroje jsou využívány při praktických cvičení některých předmětů. Způsob určování impedance se přitom v obou případech liší a studenti tak mají možnost se seznámit s různými metodami měření impedancí. Pro měření frekvenčních přenosů dvojbranů je v laboratoři k dispozici několik generátorů nebo přímo pro tento účel specializovaných přístrojů.

Dále je zde možné měřit šumové vlastnosti a nelinearitu především pasivních elektronických prvků. V praktických cvičeních se studenti mohou seznámit se stanovením nelinearity rezistorů pomocí indexu třetí harmonické. Ke stanovení šumových vlastností elektronických prvků je laboratoř vybavena analyzátorem Agilent N8973A měřící v rozsahu 10 MHz až 3 GHz. K dispozici jsou samozřejmě další zařízení nutná pro měření jako například zdroje referenčního šumu a útlumové členy.

Laboratoř je vybavena i celou řadou dalších přístrojů, které jsou určeny převážně pro výuku studentů. Samozřejmostí jsou osciloskopy, multimetry, můstky, oddělovací transformátory apod. Dále jsou zmíněny zajímavé přístroje a přípravky.

Analyzátor umožňuje určit přímo kmitočtovou závislost složek komplexní permitivity měřeného impedance nebo admitance. Dále přístroj slouží k měření impedančních (vysokofrekvenčních) vlastností dielektrik. Přitom je možné určit přímo kmitočtovou závislost složek komplexní permitivity měřeného vzorku dielektrika. Odtud lze snadno zjistit jaké polarizace je materiál schopen a jaké v něm vznikají ztráty v daném elektrickém poli. Měřící rozsah přístroje je od 1 MHz do 3 GHz.

Dalším unikátním zařízením je generátor proudových pulsů o hodnotě až 200 A s délkou trvání 1 μs. Napětí naprázdno lze regulovat otočným voličem na předním panelu zařízení a jeho hodnota může dosahovat až 6 kV. Impulsy se opakují s frekvencí 50 Hz. Tento generátor se využívá například při testování nelineárních vlastností lepených vodivých spojů součástek určených pro povrchovou montáž.

Zařízení umožňuje testování výkonových kondenzátorů při jejich zatížení střídavým proudem o velikosti až 100 A při frekvenci řádu jednotek až desítek kHz. Využívána je speciální metodika, která umožňuje přesnou kompenzaci jalového výkonu kondenzátoru a minimalizaci příkonu při testu. Zároveň je měřicí obvod automaticky stabilizován, aby byl minimalizován vliv možných změn parametrů měřeného kondenzátoru během testu.

Speciální zařízení pro stanovení napěťové závislosti kapacity kapacitoru nebo přechodu PN způsobené přiloženým stejnosměrným polarizačním napětím. Zařízení nahrazuje běžný měřič RLC, který je může být snadno poškozen nebo zničen vysokým polarizačním napětím které může způsobit vznik přepětí na jeho svorkách a při měření při napětí větším než několik desítek V vede obvykle ke zničení měřiče RLC. Principem realizovaného zařízení je nové technické řešení měřicího obvodu, spočívající v zařazení měřeného kapacitoru (přechodu PN jehož kapacita je měřena) do rezonančního obvodu u kterého je vyhodnocován rezonanční kmitočet a podle hodnoty rezonančního kmitočtu je vyhodnocována hledaná kapacita.

Měřicí systém, na rozdíl od běžných komerčních zařízení, přivádí elektrický výkon na svorky měřené součástky prostřednictvím dvou signálů různých kmitočtů a nelinearitu vyhodnocuje pomocí třetího signálu, jehož kmitočet je lineární kombinací kmitočtů budicích signálů. Zařízením lze vyhodnotit velmi malé nelinearity na úrovni –170 dBc, testované součástky lze zatěžovat výkony 50 W a proudy 2 A obou budicích signálů.

Termokamera EasIR 4 se používá ke snímání spektra v infračervené oblasti. Tedy v té části spektra, kterou vyzařují všechny předměty o  vyšší teplotě než je absolutní nula a které je pro lidský zrak neviditelná. Jeho účinky můžeme cítit ve formě tepla. V případě plošných spojů tak lze sledovat výskyt lokálních zdrojů tepla signalizující přetížení součástek nebo spojů či poruchu. Jiným využitím je bezdotykové snímání teploty sledovaných předmětů. Kamera je schopna snímat rozsah teplot od -20 °C do +250 °C s přesností 2 °C. Citlivost teplotního senzoru je 0,1 °C. přesnost měření 2 °C.

Do laboratoře zabývající se diagnostikou elektrických součástek se můžete podívat při výuce předmětů A0M13PRE (Průmyslová elektronika) a A1M13VES (Výroba elektrotechnických součástek), případně při práci na některé ze studentských pracích a projektech.