任務(wù)

為確保電壓穩(wěn)壓器和開關(guān)電源的穩(wěn)定性，必須測量和表征控制環(huán)路特性。進行適當補償?shù)碾妷?a target="_blank">控制器可實現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電壓，并降低負載變化和供電電壓變動的影響。控制電路的質(zhì)量決定整個DC/DC轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性和動態(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)置信號源來生成10Hz～25MHz的激勵信號；通過測量每個測試頻率下被測設(shè)備的激勵信號與輸出信號之比，示波器屏幕上的波特圖會以對數(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)選件可顯示針對操作條件變化下的系統(tǒng)響應(yīng)，例如：電源電壓變動或負載電流變化。測試裝置電源控制環(huán)路對比參考電壓 (Vref) 和反饋電壓 (Vfeedback)，并生成負反饋以確保穩(wěn)定的輸出電壓?？刂骗h(huán)路響應(yīng)測試需要在頻帶中將誤差信號注入到控制環(huán)路的反饋路徑。要注入誤差信號，必須在反饋環(huán)路中插入一個小電阻。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。部分用戶會選擇始終采用這種低值注入電阻 (Rinjection) 進行測試。注入變壓器(如J2100A)可隔離交流失真信號，并消除任何直流偏置。

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

?尋找環(huán)路被限制到單一路徑的位置點，確保沒有并行信號流過。

?確保環(huán)路方向的阻抗遠大于此位置點的反向阻抗。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償器和分壓器，為幾kΩ。準確的控制環(huán)路響應(yīng)特性測量取決于良好的探測操作。在部分測試頻率下，Vin和Vout的峰值幅度會非常小。這些數(shù)值會被掩蓋在示波器的底噪和/或被測設(shè)備的開關(guān)噪聲中。因此，提高測量信噪比(SNR)將極大改善頻率響應(yīng)測量的動態(tài)范圍。大多數(shù)示波器通常會配備噪聲較大的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)濟型40MHz帶寬的OI10401:1無源電壓探頭。

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

操作步驟

將示波器連接到被測電路后，開始測量：

? 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個頻率點。

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

?按運行(Run)，以開始測量。測量結(jié)果顯示為相對于頻率的增益/相位圖。在感興趣的頻率點處設(shè)置標記。

測量結(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記拖拽至所需位置。圖例可顯示標記坐標。為確定交叉頻率，將一個標記設(shè)置為0dB，將另一個標記設(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。測量結(jié)果表格包含每個測量點的詳細信息（頻率、增益和相移）。使用標記時，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)備以生成測試報告。