在這份應(yīng)用指南中憾赁，我們使用Moku:Lab頻率響應(yīng)分析儀來(lái)測(cè)量線性電壓調(diào)節(jié)器在不同頻率激發(fā)下的增益與相位。我們將使用一個(gè)注入變壓器把微小信號(hào)注入一個(gè)反饋回路散吵，觀察兩個(gè)不同負(fù)載電容的相位裕度
電源穩(wěn)定性分析
Moku：Lab 頻率響應(yīng)分析儀應(yīng)用指南
在這份應(yīng)用指南中龙考，我們使用Moku:Lab頻率響應(yīng)分析儀來(lái)測(cè)量線性電壓調(diào)節(jié)器在不同頻率激發(fā)下的增益與相位。我們將使用一個(gè)注入變壓器把微小信號(hào)注入一個(gè)反饋回路矾睦，觀察兩個(gè)不同負(fù)載電容的相位裕度晦款。
頻率響應(yīng)分析儀
Moku:Lab的頻率響應(yīng)分析儀(FRA)通過(guò)輸出正弦掃頻信號(hào)對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行激發(fā)，同時(shí)使用混頻法來(lái)測(cè)量反饋信號(hào)的增益與相位枚冗，從而得到設(shè)備的傳遞函數(shù)缓溅。在這個(gè)應(yīng)用指南中，我們會(huì)把一個(gè)周正弦掃頻信號(hào)通過(guò)注入變壓器注入到一個(gè)線性電壓調(diào)節(jié)器的反饋回路中赁温，并得到這個(gè)系統(tǒng)的相位裕度坛怪。
線性電壓調(diào)節(jié)器通常使用一個(gè)反饋回路來(lái)保持電壓的額穩(wěn)定性。我們需要人為注入一個(gè)干擾信號(hào)股囊，從而測(cè)量控制回路的響應(yīng)袜匿。通常情況下，我們通過(guò)在其反饋回路中加入一個(gè)小的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)注入與測(cè)量稚疹。這個(gè)電阻也被叫做注入電阻（Rinj）居灯。
同大多數(shù)的測(cè)量設(shè)備一樣，Moku:Lab帶有接地的輸入輸出端贫堰。但Rinj通常并不接地穆壕，因此，我們需要使用注入變壓器來(lái)隔離兩個(gè)電路其屏。這個(gè)應(yīng)用指南中喇勋，我們使用了來(lái)自Picotest的J2101A型注入變壓器。
試驗(yàn)儀器設(shè)置
在這個(gè)試驗(yàn)中偎行，我們使用Picotest VRTS 1.5版本的測(cè)試電路板進(jìn)行測(cè)試川背。圖一為該電路電路圖。這個(gè)電路使用一個(gè)分流調(diào)節(jié)器（U1）來(lái)控制一個(gè)雙極型晶體管（Q1）蛤袒，將7-10伏左右的電壓轉(zhuǎn)換到3.3 伏熄云，到R3與R4上。此測(cè)試電路提供了多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)妙真，以及一個(gè)4.99歐姆的注入電阻R2缴允。測(cè)試點(diǎn)TP3與TP4則用來(lái)連接注入變壓器以及測(cè)量探頭。
開(kāi)關(guān)S1可將切換使用不同的兩個(gè)100微法的輸出電容珍德。其中练般，C2為鋁電解電容矗漾，C3為鉭質(zhì)電容器。LED指示燈則是用來(lái)顯示該電路是否已導(dǎo)通及正常工作薄料。
圖 1 : VRTS 1.5 設(shè)計(jì)圖
圖 2 : 實(shí)驗(yàn)設(shè)置
圖3 : VRTS 1.5近距離放大圖
圖二中展示了Moku:Lab敞贡，Picotest注入變壓器以及VRTS 1.5測(cè)試電路。圖三中近距離展現(xiàn)了VRTS 1.5以及電源摄职，探頭的連接方法誊役。我們使用Moku:Lab的輸入1的探頭連接至監(jiān)測(cè)點(diǎn)TP4，輸入2的探頭連接至探測(cè)點(diǎn)TP3谷市。輸出1用來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)所用的掃頻正弦波蛔垢，輸入給注入變壓器中，并加載到Rinj上歌懒。輸出2并未使用啦桌。為測(cè)量被測(cè)設(shè)備的傳遞函數(shù)溯壶，我們將輸入1與輸入2分別連接到注入電阻的兩端及皂。然后，我們通過(guò)Moku:Lab的靈活便捷的iPad用戶界面且改，即可快速設(shè)置數(shù)學(xué)通道验烧，測(cè)量輸入2/輸入1的頻率響應(yīng)，從而得到被測(cè)儀器的傳遞函數(shù)又跛。
起始結(jié)果
首先碍拆，將輸出頻率范圍調(diào)節(jié)至100赫茲至10兆赫茲，輸出振幅-15dbm慨蓝。在測(cè)試中感混，我們首先使用鉭質(zhì)電容器。圖4展示了首次掃頻所得出的結(jié)果礼烈。
圖4: 起始結(jié)果
數(shù)學(xué)通道 (橙色) 展示了系統(tǒng)的Bode圖弧满。
輸入1 (紅色) 和輸入 2(藍(lán)色) 也分別展示在圖中。
iPad用戶界面提供了方便實(shí)用的光標(biāo)功能此熬。圖中較為明顯的三個(gè)峰分別被光標(biāo)標(biāo)注庭呜。
圖中可以看到較為明顯的噪聲。
實(shí)驗(yàn)優(yōu)化
我們通過(guò)提高提平均測(cè)量時(shí)間（至少200毫秒或100周期）犀忱，并些許提高整定時(shí)間（至少20毫秒或20周期）的方法提高信噪比。新得到的Bode圖中，信噪比明顯提高画侣。
圖5: 噪聲明顯減少尼桶，有些許過(guò)載現(xiàn)象
調(diào)整平均測(cè)量時(shí)間與整定時(shí)間后，噪聲明顯減少搀庶。
在0分貝增益點(diǎn)處拐纱，有些許非線性現(xiàn)象疯淫。可能是由于過(guò)高驅(qū)動(dòng)電壓所導(dǎo)致戳玫。
在100-300千赫區(qū)間有較為明顯的相位噪聲熙掺。
或可以通過(guò)減少驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)提升測(cè)量質(zhì)量。
圖6:鉭質(zhì)電容Z終Bode圖
我們將驅(qū)動(dòng)電壓改為-30dBm咕宿，并將輸入改為交流耦合币绩，1伏峰-峰輸入范圍。
0dBm點(diǎn)已經(jīng)趨于線性府阀，大約在6.39千赫茲缆镣。所得36.9°左右相位裕度。
Z后试浙，我們切換開(kāi)關(guān)并檢測(cè)鋁電解電容的響應(yīng)董瞻。圖7展示了該電容的Bode圖。
圖7:鋁電解電容Z終Bode圖
0dBm在點(diǎn)大約在8.461千赫茲田巴，相位裕度增長(zhǎng)到了75.295°钠糊。
總結(jié)
在這個(gè)應(yīng)用指南中，我們演示了如何使用Moku:Lab頻率響應(yīng)分析儀以及注入變壓器來(lái)測(cè)量線性電壓調(diào)節(jié)器的頻率響應(yīng)壹哺。通過(guò)改變抄伍，優(yōu)化分析儀的輸出電壓，平均時(shí)間管宵，我們得到了高信噪比的Bode圖截珍。通過(guò)Bode圖，我們可以看到兩種不同電容的相位裕度箩朴。Moku:Lab擁有快捷方便的用戶操作界面岗喉，用戶可輕松將采集完數(shù)據(jù)或屏幕截圖直接上傳到云端或者通過(guò)郵件等方式發(fā)送，或?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)直接上傳到電腦上進(jìn)行分析炸庞。
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