测电流就宕机,万用表惹的祸? – 雷人的测试故事(3)

2015-01-27 11:38:32来源: eechina
有一位仁兄,从事军用计算机的测试工作。军用计算机的要求与我们民用的有很大的区别。如果我们自己选用的PC机,我们关心的可能是CPU的速度、存储器、内存、显卡等等。但军用计算机需要考虑的首要问题,就是可靠性。例如,工作温度可能要从零下十几度到零上几十度, 还要考虑防尘、防震、电磁干扰等等。

这位仁兄在做计算机的环境试验时,发现了一个问题。随着计算机的工作环境温度逐渐升高时,出现了不正常的工作状态, 而直接体现在了CPU 的工作电流出现异常的变化。

该计算机有几路不同的电压供电, 包括1.8V, 3.3V和 5V。他希望通过监测CPU在环境温度上升中的多路电流的变化过程,来判断温度、电流和失效状态的关系,进而改进设计,提高可靠性。但在具体实施过程中,就发现了问题。

相信众多的同仁们第一想到的是利用示波器加电流探头的方法。 但可惜的是,示波器电流测量分辨率和精度远远达不到要求, 况且,电流探头在长时间工作后,自己就会产生漂移;在温度箱中接入电流探头也不容易。

第二个方法就是串入数字万用表,这位仁兄开始也是这么做的。但没想到的是,当串入万用表后,CPU的温度还没开始变呢,系统就宕机了!对此他百思不可理解。于是,找到了老赤脚医生。

老赤脚医生通过诊断,判断这是由于万用表测电流时的内阻造成的。绝大多数万用表的电流测量,是利用内置的分流器, 通过测量电流产生的压降,获得电流值。例如,在Agilent 34401A 数字万用表中,最大的电流量程所用的内阻是0.1欧姆。实际上,如果输入电压比较高,例如在15V以上,内阻造成的压降,对大多数的测量来讲可能不是大问题。 这也是很多工程师平时不太在意这个问题的原因。 但在这个测量过程中,CPU的工作电压最小的只有1.8V, 如果通过3A的电流,将造成0.3V的压降,相当于输入电压被降低到了1.5V, 这样就可能会惹上麻烦了!

当然,遇到这种问题,老赤脚医生也感到很棘手。思考再三,拿出来了2 个偏方:用电源来完成CPU电流的长期监测和数据采集。

第一个偏方是采用N6705B 直流电源分析仪,配备了三个模块,包括2个N6752A(50V, 10A, 4mA 的电流回读精度)和1个N6762A 精密模块(50V, 3A, 0.16mA的电流回读精度)。将这3路电源直接替代CPU本身的供电电源,在为CPU供电的同时,连续监测CPU每一路的工作电流。由于电源输出的远端回读功能,无论工作电流怎么变,都能确保CPU端的电压精确控制在需要的工作电压。这样测量的还有一个好处,就是可以通过调整电源的输出电压,来评估CPU工作电源范围的容限。

第二个偏方就是利用一些特殊电源测量电流的特性, 例如Agilent N6782A SMU电源模块。它的内阻几乎是零,而且有无缝量程切换功能,测量精度可以到达8nA, 它在这里就充当了一个零内阻、高精度、高动态范围的安培计。 具体实施方案是这样的:在N6705B 直流电源分析仪中, 装入了3个N6782A SUM模块 (20V/3A, 8nA 电流回读精度)。 在测量电流的时候,将这几路模块串入了电流回路, 并设置了0V的输出电压。启动长时间数据采集功能,就可以非常顺利地、长时间精确检测电流。如图1所示。



这两个偏方都可以进行对电流长时间数据采集,而且无需计算机编程和控制。第二偏方的优势是非常精确,但成本也比较高。 最后,这位仁兄采用了第一个偏方,非常顺利地解决了这个问题。
了解关于N6705B的数据采集功能, 可以观看优酷上的视频

关键字:测电流  万用表

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0127/article_10731.html
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