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如何为波特图设置频率响应分析仪

2015-10-16 11:17
风频浪劲
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  环路增益是描述开关模式电源特性的一个重要参数。使用频率分析仪来测定环路增益能让您稳定电源并优化瞬态响应。

  在测定波特图之前,您需先断开环路并在断点处插入一个小型电阻器,如图1所示。该频率分析仪有一个信号源,可跨该小型电阻器注入交流(AC)干扰信号vds。

如何为波特图设置频率响应分析仪

  图1:典型的波特图测定设置

  其结果是,AC波动出现在跨该断点的两个节点(A和B)处。该频率分析仪具有两个接收器,能测量节点A和节点B处的信号vA和vB。您可用方程式1计算出该系统环路增益TV:

  方程式1如何为波特图设置频率响应分析仪

  为了准确测量TV,该分析仪必须准确测量vA和vB。频率分析仪接收器已限制了信号测量分辨率。在本文中,笔者将用来自AP Instruments公司的AP300(一款被广泛使用的频率响应分析仪)作为一个设置示例。图2展示了AP300的接收器技术规格,图3则展示了信号源技术规格。

如何为波特图设置频率响应分析仪

  图2:AP300频率响应分析仪的接收器技术规格(图片来源:AP Instruments公司)

如何为波特图设置频率响应分析仪

  图3 AP300频率响应分析仪的信号源技术规格(图片来源:AP Instruments公司)

  干扰注入信号幅度

  根据接收器技术规格,可测量的信号应大于5μV。为准确测量vA和vB的电压,这两种信号的幅度均应大于该频率响应分析仪可测量的信号振幅。

  vA和vB的电压与干扰注入信号及环路增益本身都有关联(方程式2):

  如何为波特图设置频率响应分析仪方程式2

  求解方程式1和方程式2可得出方程式3和方程式4:

  如何为波特图设置频率响应分析仪方程式3

  如何为波特图设置频率响应分析仪方程式4

  当频率比交叉频率低时,环路增益的量值|TV|会远远大于1。信号vB接近于vds/|TV|。为确保信号vB/大于5μV的可测量幅度,干扰信号vds应大于5μV × |TV|。具备严格调节功能的电源转换器通常拥有大于60dB的直流(DC)增益。根据经验法则,vds在100Hz的频率下起始值应为50mV。

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