RMS es uno de los parámetros más comunes en instrumentos de test y medida. Matemáticamente, es la media cuadrática de valores que varían constantemente (traza). Especialmente cuando se cuantifica potencia, el valor cuadrático medio simplifica el cálculo ya que se ignoran la polaridad de la tensión y la dirección de la corriente.
Cuando se evalúa la calidad de la corriente o de las señales de tensión, algunas cantidades como el pico y la frecuencia pueden determinarse directamente a partir de la señal. Otros, como la potencia de cresta, se deben calcular. A menudo, el cálculo se expresa mejor mediante el valor cuadrático medio. Con un voltímetro o medidor de corriente, se puede utilizar un circuito analógico para aplicar la función de transferencia de ley del cuadrado y el promedio de tiempo para determinar los valores del valor cuadrático medio. Sin embargo, dichos circuitos tienen un ancho de banda limitado y no resultan adecuados para trabajar con radiofrecuencia.
Los osciloscopios con un convertidor A/D rápido superan esta limitación. Las muestras digitalizadas son la base para el cálculo del valor cuadrático medio y, a menudo, se ofrece como una medición automática en el osciloscopio. Debido a las diferencias de implementación, los resultados pueden diferir. Por ello, es importante comprender los métodos y las asunciones para seleccionar el método que mejor se adapta y obtener un resultado más cercano al preciso o, incluso, el exacto. El R&S®RTM2000 ofrece tres métodos automáticos con sus puntos fuertes particulares:
Cálculo del valor cuadrático medio muestreado del convertidor A/D
Medición del valor cuadrático medio de osciloscopios digitales
Los osciloscopios funcionan mediante el muestreo de señales analógicas con un convertidor A/D que, a continuación, se almacena como valor digitalizado en la memoria de búfer. Cuando una traza cumple con una condición de disparo, las muestras en la memoria búfer se pasan a la memoria de adquisición para que se reconstruyan y se muestren alrededor del punto de disparo. El osciloscopio repite este proceso y la traza se actualiza en pantalla con cada nuevo conjunto de valores que cumplen con la condición de disparo. Para la medición de valor cuadrático medio, los osciloscopios utilizan muestras de traza de la memoria de adquisición para realizar el cálculo. Es una función de medición estándar que se encuentra presente en casi cualquier osciloscopio digital. La velocidad de medición puede ser tan rápida como la de adquisición de traza ya que los datos provienen de la memoria de adquisición.
Impacto del muestreo del osciloscopio sobre la medición de valor cuadrático medio
Como la medición se realiza a través de la memoria de adquisición, los cambios en el método de muestreo ocasionados, por ejemplo, por una decimación distinta y la forma general de la traza en la memoria de adquisición, afectan profundamente al resultado. Es mejor tener trazas repetitivas y muestras adecuadas. Los modos de decimación, que almacenan muestras del convertidor A/D seleccionadas en la memoria de adquisición, pueden limitar el cálculo y causar una posible reducción de la exactitud de medida y del ancho de banda. En algunas arquitecturas de osciloscopio, las mediciones se realizan en muestras de visualización (tras la pixelización) que causa una mayor degradación de la exactitud de medida del valor cuadrático medio.
Medidas R&S®RTM-K32 y RMS mostradas en un bloque de procesamiento
Opción del voltímetro digital R&S®RTM-K32
A diferencia de las mediciones automáticas, que se basan en las muestras de memoria de adquisición, el R&S®RTM-K32 calcula el valor cuadrático medio directamente a partir de las muestras del convertidor A/D independientemente de la adquisición de traza. El resultado no depende de la forma de la traza ni del método de muestreo de la memoria de adquisición. El convertidor A/D R&S®RTM2000 opera con 5 Gmuestra/s, por lo que el voltímetro digital puede medir señales de hasta 2,5 GHz (Nyquist). El cálculo se realiza en cada una de las muestras del convertidor A/D por lo que es posible la medición incluso sin una adquisición completada.
Otra ventaja clave de esta implementación es que el R&S®RTM2000 está equipado con un convertidor A/D para cada canal. El voltímetro digital R&S®RTM-K32 permite la toma de hasta cuatro mediciones paralelas por cada canal. Además de la medición del valor cuadrático medio, también puede realizar mediciones directas en corriente continua, pico, cresta y en frecuencias basadas en muestras del convertidor A/D.
Precisión del voltímetro digital R&S®RTM-K32
Uno de los parámetros clave de un voltímetro es la precisión. La precisión normalmente se especifica en el número de dígitos del resultado medido. El R&S®RTM-K32 utiliza las muestras del convertidor A/D directamente y ofrece una precisión de hasta tres dígitos para lecturas de amplitud y siete dígitos para contadores de frecuencia. Esta precisión es suficiente para la mayoría de las aplicaciones y, la flexibilidad de tener múltiples canales y mediciones de parámetros simultáneos es más importante.
R&S®ProbeMeter
Si le preocupa la precisión, el usuario puede pasarse al R&S®ProbeMeter para obtener una mayor precisión. Está equipado con un convertidor A/D de 24 bits que proporciona una exactitud de medida del 0,1 %. Como se muestra en la figura a continuación, el R&S®ProbeMeter puede circunvalar el convertidor A/D terminal osciloscopio, con lo cual no dependería de los ajustes de canal del instrumento y siempre proporcionaría una lectura de rango dinámico completa.
El R&S®RTM2000 proporciona diversas opciones para la medición de valor cuadrático medio. La función de medición automática incorporada es fácil de activar, pero se ve limitada por la capacidad de repetición de la traza, la velocidad de muestreo y los efectos de decimación. La opción de voltímetro digital R&S®RTM-K32 ofrece la alternativa de utilizar datos muestreados del convertidor A/D directamente para una mejor medición de valor cuadrático medio, con una velocidad de muestre de hasta 5 Gmuestra/s y la capacidad de realizar cuatro mediciones de tensión y dos de contador. Si se requiere una mayor precisión, los usuarios pueden considerar el uso de sondas activas Rohde & Schwarz que se incluyen en el R&S®ProbeMeter, para obtener una precisión sin precedentes del 0,1 % del rango dinámico completo de la sonda.
