第一,原则上信号的注入不能影响环路的静态工作点,因此为了解决现实的电路中信号源和被测件共地的问题,往往需要使用注入变压器,或者使用带隔离的信号源,大家现在看到的这张图就是使用注入变压器的示意图。
第二,我们在这种闭环的情况下测量开环参数,测试结果的相位会从 180°开始逐步降到0°,这与理论上直接断开环路求环路增益得到的从 0°开始降到-180°不同,所以这种情况下我们计算相位裕度的时候参考的是 0°而不是-180°。
四、波特图测试实操
01 测试需使用的设备
1. 带有分析软件的示波器
鼎阳科技的大部分示波器都标配了波特图功能,此次我们使用的是鼎阳科技的SDS800X HD。
2. 隔离信号发生器SAG1021I
与普通台式信号源不同,这属于示波器的一个配件,由示波器控制发出的信号类型与频率,不仅能够满足隔离的要求,且体积小,操作方便,搭配SDS800X HD使用可发出最高25MHz的信号。
3. 已校准好的无源探头
由于在某些测试频率点上纹波电压非常小,很容易被示波器本底噪声或者待测电源自身噪声所淹没,因此需要提高测试的信噪比,建议使用1:1的无源探头,此时探头带宽通常只有6MHz。
4. 被测物
一块稳压电源测试板,其中TP3和TP4是注入点,R2为4.99Ω的注入电阻,输入电压建议在7-10V,输入电流小于100mA。
5. 电源
此次使用的电源是鼎阳科技SPD3303X。
02 如何连接
首先,将信号发生器与示波器通过USB线缆相连,然后将信号发生器的输出端与被测板的注入电阻并联,连接TP3、TP4,同时还需要使用无源探头将这两个注入点与示波器的测试通道相连,最后将测试板上的输入端与电源相连。
连接好之后开始设置,先进行示波器的设置。由于本次被测物的预期穿越频率在10kHz左右,因此测试频率范围可以设置在10Hz~100kHz,所以我们在进入波特图分析软件前需要先打开20 MHz带宽限制。
点击分析进入波特图界面后,点击配置信息。先是通道设置,按照刚才所连,DUT输入为C1,DUT输出为C2。通道增益可设置为自动或者保持,设置为自动时,示波器将根据信号幅度自动适配档位;设置为保持时,将始终保持运行前的档位进行测试。我们选择自动,接口选择USB,若是选择LAN接口,则还需进行IP设置并保存。然后点击连接测试检验示波器是否与SAG1021I连接成功。
扫描类型中有两种方式,一种恒定幅度扫描,一种可变幅度扫描。