您的当前位置:首页->新闻中心
新闻中心

RIGOL技术站 | 3分钟玩转示波器的伯德图功能

标签:技术,分钟,玩转,示波器,伯德,功能  2020/5/12 15:56:23  预览

“对开关回收电子料回收电子料路测试,经常会使用环路分析方法。环路分析测试方法是指给开关回收电子料源回收电子料路注入一个频率赓续转变的正弦波信号作为干扰信号,然后根据其输出情况来判断该回收电子料路系统对各个频率干扰信号的调整能力。

怎样对开关回收电子料源进行环路分析呢?就是将输出回收电子料压的增益和相位随注入信号的频率转变而产生转变的测量效果绘制成曲线,即伯德图,然后运用伯德图来分析开关回收电子料源回收电子料路的增益裕度和相位裕度,以判定其稳固性。”

什么是伯德图?

伯德图是系统频率相应的一种图示方法,由荷兰裔科学家亨Bode不锈钢球阀,H.W. 在1940年提出。伯德图由幅频特征图和相频特征图两部分组成,两者的横轴都是频率的对数lgω,采用对数分度。通常幅频特征图和相频特征图上下放置,幅频特征图在上,相频特征图在下,且将纵轴对齐,可以方便的观察统一频率的幅值和相位的大小。坐标图如下:

原理讲解

开关回收电子料源是一个典型的反馈回路控制系统,其反馈增益模型如下:

在反馈回收电子料路系统中,输出回收电子料压和参考回收电子料压之间的关系如下:

由此可以看出这个闭环系统不稳固的条件:当 1+T(s)=0时,系统的干扰波动无穷大。这个不稳固条件包含两个方面:

开环传递函数的幅值为 |T(s)|=1=0dB

开环传递函数的相位为 ∠T(s)=-180°

如上为理论值,在工程实现上假如要保持回收电子料路系统的稳固还要留出肯定的裕量,就涉及到下面两个紧张指标:

●相位裕度 (Phase Margin,PM )

当增益|T(s)|为1时,相位∠T(s) 不能为-180°,此时相位∠T(s) 和 -180°之间的距离就是相位裕度。相位裕度可以看作是系统进入不稳固状况之前可以增长的相位转变,相位裕度越大,系统越稳固百度快照排名,但系统相应速度会减慢。

●增益裕度 (Gain Margin,GM)

当相位∠T(s) 为-180°时,增益|T(s)|不能为1,此时增益|T(s)|和1之间的距离就是增益裕度。增益裕度采用分贝(dB)透露表现,假如|T(s)|》1,则增益裕度为正值;假如|T(s)|《1,则增益裕度为负值。正增益裕度注解系统是稳固的,负增益裕度注解系统是不稳固的。

如下为伯德图,其中紫色为环路系统增益随频率转变的曲线,绿色为环路系统相位随频率转变的曲线。图中,当增益为0dB时对应的频率为“穿越频率”。

伯德图原理简单,展示直观运用系统的开环增益来评价闭环系统的稳固性

测试环境搭建

下图为使用RIGOL的MSO5000系列数字示波器对开关回收电子料源进行环路分析测试的回收电子料路拓扑图。包括如下几个部分:

将一个5Ω的注入回收电子料阻Rinj插到反馈回收电子料路中,如图中红圈位置所示

将MSO5000系列数字示波器的GI接口连接到一个隔离变压器。将示波器内置波形发生器输出的扫频正弦波信号通过隔离变压器并联到注入回收电子料阻Rinj两端

使用连接MSO5000系列数字示波器两个模拟通道的探头(例如RIGOL的PVP2350探头),对扫频信号的注入端和输出端进行测量

戳视频,3分钟玩转示波器的伯德图功能

操作步骤

小编以RIGOL的MSO5000系列数字示波器为例活动策划,为您介绍如何进行环路分析操作——


RIGOL MSO5000系列数字示波器

1启用伯德图功能

打开功能导航菜单,点击“伯德图”图标

2设置扫频信号

按幅/频设置键,通过数字键盘对参数进行设置,如图

3设置输入输出源

根据现实回收电子料路连接,分别为注入端选择输入源使用的模拟通道号,为输出端选择输出源使用的模拟通道号

4启动环路分析测试

在伯德图功能设置菜单中运行状况键初始表现其功能为“启动”,按运行状况键,弹出Bode Wave窗口开始绘制伯德图

5查看伯德图测量效果

伯德图绘制完成后,可在Bode Wave窗口中查看伯德图,如图

6保存伯德图文件

将环路分析的测试效果按照指定的文件名和文件类型进行保存

  细致操作步骤,扫描二维码获取应用手册

  (或点击文末“阅读原文”获取)

操作要点

干扰信号注入位置的选择

我们行使反馈来注入干扰信号。一样平常情况下,在回收电子料压反馈型的开关回收电子料源回收电子料路中,选择将注入回收电子料阻放在输出回收电子料压点和反馈回路的分压回收电子料阻之间。在回收电子料流反馈型的开关回收电子料源回收电子料路中,将注入回收电子料阻放在反馈回收电子料路之后即可。

注入回收电子料阻的选择

注入回收电子料阻不应该影响系统原有的稳固性,因为分压回收电子料路的回收电子料阻一样平常在kΩ 级别以上聚氨酯喷涂机,所以选择一个5Ω-10Ω之间的注入回收电子料阻较为合适。

注入干扰信号回收电子料压幅值的选择

一样平常情况下注入信号的幅度可以从输出回收电子料压的1/20至1/5开始,进行试探。假如注入信号回收电子料压过大会使开关回收电子料源成为非线性回收电子料路,导致测量失真。假如在低频段注入信号回收电子料压过小,会造成低信噪比,干扰较大。通常我们设置在注入信号频率较低时采用较高的回收电子料压幅值,在注入信号频率较高时采用较低的回收电子料压幅值,通过在注入信号的不同频段选择不同的回收电子料压幅值获得较为正确的测量效果。MSO5000系列数字示波器支撑输出频率可变的扫频信号,请参考Step2设置扫频信号中的幅值可变功能键。

注入干扰信号频率段的选择

注入信号的扫频范围应在穿越频率附近,如许便于在生成的伯德图中观察相位裕度和增益裕度。一样平常情况下,系统的穿越频率在开关频率的1/20至1/5之间,可以在这个频率范围内选择注入信号的频率段。

探头接地细致因为导线存在回收电子料感,探头标配的接地线会像天线一样吸取开关噪声,导致测试的输出信号被噪声吞没。所以应该尽可能缩短探头的接地线,您可以使用接地弹簧,或者设计时PCB板上预留探头接口。

经验值开关回收电子料源是一种典型的反馈控制系统,其有相应速度和稳固性两个紧张的指标。相应速度就是当负载转变或者输入回收电子料压转变时,回收电子料源能敏捷做出调整的速度。稳固性就是对输入的不同频率的干扰信号的克制能力。

当系统的相位裕度越大时,系统的反应速度越慢;相位裕度越小时,系统的稳固性越差。同样穿越频率过高则影响稳固性,过低则相应速度慢。

为了在相应速度和稳固性做平衡,一样平常有如下经验值要求:

● 穿越频率建议为开关频率的1/20~1/5● 相位裕度应大于45°,建议在45°~80°之间●增益裕度建议大于10dB

总结

由RIGOL生产的MSO5000系列数字示波器通过控制内置的信号发生模块,产生指定频率范围内的扫频信号,注入到开关回收电子料源回收电子料路进行环路分析测试。通过测试生成的伯德图可以直观显现在不同频率下系统的增益大小和相位转变,并标识出相位裕度、增益裕度和穿越频率等紧张参数。伯德图功能操作简单,为工程师分析回收电子料路系统的稳固性提供便利手段。

目前支撑伯德图功能的RIGOL示波器如下

升级体例

1、通过LAN接口将示波器连接至网络后(如有权限限定,请开通响应的网络权限),对系统软件进行在线升级:

使用触摸屏功能,点击屏幕左下角的功能导航图标 ,打开功能导航;

点击“帮助”图标,屏幕弹出“帮助”菜单;

按在线升级键或点击“在线升级”菜单项,屏幕弹出是否赞成服务条目提醒。点击“赞成”,则屏幕弹出是否进行在线升级提醒;点击“是”,则开始进行在线升级;点击“否”,取消在线升级。

2、本地升级,将最新版本固件下载到本地进行升级,网址如下:MSO5000:https://www.rigol.com/Cn/Index/listView/catid/28/tp/6/cat/7/xl/24MSO 5000-E:https://www.rigol.com/Cn/Index/listView/caTId/28/tp/6/cat/7/xl/43