罗德与施瓦茨示波器电源控制环路分析

电子设备对电源的基础要求是保证在设备负载变化的情况下仍保持输出电平不变。为了监测输出电平，电源需要通过闭环控制电路获得近实时的电平反馈。电源需要快速响应负载变化，并且不能产生过度的振铃现象（信号持续表现出过冲和下冲）。反馈质量对于电源性能至关重要。

开关电源(SMPS) 是一种通用的电源设计，小巧轻便，物美价廉，非常适合各种输入电压量程。为了测量开关电源能否在不同条件下正常工作，需要在宽频率范围内测量控制环路的增益和相移，同时输入受控的激励信号，使控制环路中产生响应。

波特图是用于分析电源控制环路的理想工具，能够同时显示增益（单位为 dB）和相移（单位为度）。利用波特图可以了解激励信号频率变化时环路的性能（调节速度）和系统的不稳定趋势。将增益突破 0 dB 阈值时对应的频率与相位进行比较，可以了解系统变得不稳定之前剩余的相位裕量。

示波器是一款理想的测量仪器，非常适合使用波特图分析控制环路，原因有以下几个方面：

测量控制环路响应时，频率范围为接近 DC 到数兆赫兹，示波器非常适合这个范围。

分析波特图的结果非常简单。波特图中同时显示随频率变化的增益和相移，设计人员可以清楚看到设计是否满足交叉频率下的相位裕量和 –180° 相移时的增益裕量目标，从而满足性能和稳定性要求。

通用台式示波器支持高性能频率响应测量，可以满足严苛要求，而且价格远低于其他测量仪器。示波器还可以处理各种其他日常测量任务。

波特图电子指南

电源控制环路测试挑战

激励信号需要有适合的电平。如果注入电平过低，增益就会过高，在低频下会产生噪声。除此之外，一些控制环路对注入电平非常敏感：如果电平过高，增益就会过低，从而导致非线性问题或较大的信号效应。

所需的激励信号电平还可能因频率而变。一般而言，低频下需要较高的信号电平，高频下需要较低的信号电平。

对于 电压在毫伏范围内、频率在千赫兹范围内的控制环路信号，探头必须具有合适的低本底噪声，保证高灵敏度和低信噪比。

为了不改变电路行为，环路前向阻抗必须远大于后向阻抗。

我们的控制环路分析测试解决方案

罗德与施瓦茨提供四种不同系列的示波器，均具备所需特性、功能和性能，非常适合分析功率电子的频率响应：R&S®MXO4、R&S®RTB2000、 R&S®RTM3000和 R&S®RTA4000。

R&S®MXO4 的波形捕获率高达 450 万波形/秒，在业内出类拔萃，12 位模数转换器提供高分辨率，特有的罗德与施瓦茨数字触发架构实现 0.00001/div 垂直触发灵敏度，并推出经济型版本。

三种 RTx 示波器系列均具备 1280 × 800 分辨率的 10.1" 电容式触摸屏、10 位模数转换器、10 秒快速启动时间和 16 个数字信道（可选），并集成一系列可选仪器，例如逻辑、频谱和协议分析仪、任意波形和码型发生器以及数字电压表。

R&S®RTx-K36选件适合所有这些示波器，能够提供波特图分析功能：示波器的内部信号发生器可以生成 10 Hz 至 25 MHz 的激励信号。所有这些示波器都可以配备低衰减比探头。