任務(wù)

為確保電壓穩(wěn)壓器和開關(guān)電源的穩(wěn)定性，必須測(cè)量和表征控制環(huán)路特性。進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償?shù)碾妷?a target="_blank">控制器可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電壓，并降低負(fù)載變化和供電電壓變動(dòng)的影響。控制電路的質(zhì)量決定整個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

海洋儀器解決方案使用RTx-K36頻率響應(yīng)分析(波特圖)選件，在示波器上輕松快速地分析低頻響應(yīng)：表征多種電子設(shè)備的頻率響應(yīng)，包括無源濾波器和放大器電路；測(cè)量開關(guān)電源的控制環(huán)路響應(yīng)和電源抑制比(PSRR)。RTx-K36頻率響應(yīng)分析(波特圖)選件使用示波器內(nèi)置信號(hào)源來生成10Hz～25MHz的激勵(lì)信號(hào)；通過測(cè)量每個(gè)測(cè)試頻率下被測(cè)設(shè)備的激勵(lì)信號(hào)與輸出信號(hào)之比，示波器屏幕上的波特圖會(huì)以對(duì)數(shù)方式顯示增益和以線性方式顯示相位。RTx-K36頻率響應(yīng)分析(波特圖)選件可快速確定開關(guān)電源或線性穩(wěn)壓器的增益和相位裕度，這些測(cè)量有助于確定控制環(huán)路的穩(wěn)定性。RTx-K36頻率響應(yīng)分析(波特圖)選件可顯示針對(duì)操作條件變化下的系統(tǒng)響應(yīng)，例如：電源電壓變動(dòng)或負(fù)載電流變化。測(cè)試裝置電源控制環(huán)路對(duì)比參考電壓 (Vref) 和反饋電壓 (Vfeedback)，并生成負(fù)反饋以確保穩(wěn)定的輸出電壓。控制環(huán)路響應(yīng)測(cè)試需要在頻帶中將誤差信號(hào)注入到控制環(huán)路的反饋路徑。要注入誤差信號(hào)，必須在反饋環(huán)路中插入一個(gè)小電阻。如下圖所示，與R1和R2串聯(lián)阻抗相比，5 Ω注入電阻微不足道。部分用戶會(huì)選擇始終采用這種低值注入電阻 (Rinjection) 進(jìn)行測(cè)試。注入變壓器(如J2100A)可隔離交流失真信號(hào)，并消除任何直流偏置。

測(cè)量電源抑制比（PSRR）時(shí)，使用接地彈簧，提供最佳信噪比注入點(diǎn)和探測(cè)為測(cè)量電壓反饋環(huán)路的環(huán)路增益，需要在適當(dāng)?shù)奈恢命c(diǎn)斷開環(huán)路，在這個(gè)位置點(diǎn)注入失真信號(hào)，失真信號(hào)將分布在環(huán)路中。注入的失真信號(hào)將被放大或出現(xiàn)衰減和相移，具體取決于環(huán)路增益。對(duì)于RTx-K36選件，示波器內(nèi)置發(fā)生器可生成失真信號(hào)，這樣示波器可測(cè)量環(huán)路的傳遞函數(shù)。為確保控制環(huán)路增益測(cè)量值與實(shí)際值相等，需要選擇合適的位置點(diǎn)：

?尋找環(huán)路被限制到單一路徑的位置點(diǎn)，確保沒有并行信號(hào)流過。

?確保環(huán)路方向的阻抗遠(yuǎn)大于此位置點(diǎn)的反向阻抗。反向阻抗與變換器的輸出阻抗相等，僅為幾mΩ。環(huán)路方向的阻抗源自補(bǔ)償器和分壓器，為幾kΩ。準(zhǔn)確的控制環(huán)路響應(yīng)特性測(cè)量取決于良好的探測(cè)操作。在部分測(cè)試頻率下，Vin和Vout的峰值幅度會(huì)非常小。這些數(shù)值會(huì)被掩蓋在示波器的底噪和/或被測(cè)設(shè)備的開關(guān)噪聲中。因此，提高測(cè)量信噪比(SNR)將極大改善頻率響應(yīng)測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍。大多數(shù)示波器通常會(huì)配備噪聲較大的10:1無源電壓探頭。使用低噪聲1:1無源電壓探頭將降低測(cè)量噪聲，并提高信噪比。在此應(yīng)用中，海洋儀器推薦使用具有38MHz帶寬的RTZP1X1:1無源電壓探頭、或經(jīng)濟(jì)型40MHz帶寬的OI10401:1無源電壓探頭。

減少探頭的接地長(zhǎng)度可以最大程度地減少感應(yīng)接地環(huán)路。探頭標(biāo)配接地線有時(shí)會(huì)起到天線作用，放大無用的開關(guān)噪聲。確定Vin和Vout測(cè)試點(diǎn)周圍的接地端子。使用RTZP1X和OI1040示波器探頭的接地彈簧縮短接地（見下圖），這將為測(cè)量提供理想的低噪聲接地。

操作步驟

將示波器連接到被測(cè)電路后，開始測(cè)量：

? 將起始頻率和終止頻率設(shè)置為10Hz～25MHz，并確定發(fā)生器的輸出電平。

?設(shè)置十倍程頻率點(diǎn)以提高和調(diào)整采集分辨率。示波器每十倍程至多可采集500個(gè)頻率點(diǎn)。

?設(shè)置發(fā)生器輸出的幅度（最高16步長(zhǎng)），以抑制被測(cè)電路的噪聲特性。

?按運(yùn)行(Run)，以開始測(cè)量。測(cè)量結(jié)果顯示為相對(duì)于頻率的增益/相位圖。在感興趣的頻率點(diǎn)處設(shè)置標(biāo)記。

測(cè)量結(jié)果

波特圖中顯示的曲線代表電路的傳遞函數(shù)，有助于驗(yàn)證電路環(huán)路系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一張圖顯示頻率范圍內(nèi)的幅度特性（以dB為單位），另一張圖顯示頻率中的相位特性（以°為單位）。直接在圖中跡線上將標(biāo)記拖拽至所需位置。圖例可顯示標(biāo)記坐標(biāo)。為確定交叉頻率，將一個(gè)標(biāo)記設(shè)置為0dB，將另一個(gè)標(biāo)記設(shè)置為-180°相移，現(xiàn)在可輕松確定相位和增益裕度。在表格中查看結(jié)果。測(cè)量結(jié)果表格包含每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的詳細(xì)信息（頻率、增益和相移）。使用標(biāo)記時(shí)，結(jié)果表格中的相關(guān)行將高亮顯示。可將屏幕截圖和/或表格結(jié)果快速保存至USB設(shè)備以生成測(cè)試報(bào)告。