回路稳定性测量逾越PC仿真当今的测量仪器已使有效的实际测试非常方便。------------------------------------------------------------------------------工程师设计了在电源、电动机驱动器或几乎任何功率电子产品内的一个控制回路以后,必须证实回路稳定性已达到规定的技术指标。与在回路上加瞬时负载之后进行纹波、噪声、电压偏移或恢复时间测量不同,你无法用传统的测试仪器,如电压表或示波器,有效地测试回路稳定性。工程师要使用
回路稳定性测量逾越PC仿真 当今的测量仪器已使有效的实际测试非常方便。
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工程师设计了在
电源、电动机驱动器或几乎任何
功率电子产品内的一个控制回路以后,必须证实回路稳定性已达到规定的技术指标。与在回路上加瞬时负载之后进行纹波、噪声、电压偏移或恢复时间测量不同,你无法用传统的测试仪器,如电压表或
示波器,有效地测试回路稳定性。
工程师要使用
多种独立的仪器或昂贵的专用设备来进行漫长而又复杂的测试,因此他们常常认为电路仿真能真实地反映制成品的特性。然而,尽管一种表面稳定的设计是以软件仿真为基础的,但工程师们却会发现,印制电路板寄生电抗、生产中的元器件公差以及正常使用时的负载条件变化都会使制成品达不到预期的性能、工作不稳定甚至出故障。
软件仿真虽然是一种有用的工程工具,但它仅仅根据编程员输入程序中的信息,对系统响应进行近似。因此,用软件仿真代替实际测量是不可靠的。如今,现代仪器技术为工程师提供的测试仪器能对这一关键设计特性进行直接测量,而且经济实惠。眼下已有一系列经济实用的技术可用来简化环路稳定性测试（见附文“控制理论是起步之源”）。
从测试点开始
在闭路环境中进行实际测试的第一步是注入一个干扰信号。为达到这一目的,就要在环路中插入一个 10 Ω～ 100Ω 的
电阻器,而所选的插入点要使这个小电阻产生的影响可以忽略不计,如与反馈电阻串联（图 1）。如果你正在设计一块新印制电路板,最好把这个电阻器永久性地加到电路板的布局里,这样就可以在任何时侯进行这些测试,而不会打乱电路板布线。
为了确定控制环路的增益和相角裕度,要使用一个
隔离变压器把一系列离散频率干扰信号加在这一插入的电阻器上,以保证控制回路不会被下拉至地电平（图 2）。在每一个被注入的频率点上,要测量插入电阻器两端的相对振幅（单位为
dB）和相应相位（单位为度）。这两个测量值反映相应测试频率上的闭环增益和回路延迟,并产生一个回路频响图,你依据频响图就可以确定回路稳定性。
为了有效地测量注入信号的相对增益和相位,测量仪器必须抑制除注入频率以外的其它频率成份。实现这种抑制的最好办法,就是在你注入每一个选定的频率时,对在检测电阻器高端（即第1通道）和在检测电阻器低端（即第2通道）测得的数据进行一次 DFT（离散傅立叶变换）（图 3）。只要在频率扫描期间直接将经过 DFT 处理的 第 1 和 第2 通道的测量结果绘制成图像,你就不必用 PC 进行处理就可以得到一个完整的频响波德图。例如,尽管图 4 所示系统有好的增益裕度和相角裕度,但却具有很低的增益和交叉频率,从而在负载快速变化时调整率不佳,稳定性降低。与之相反,在满负载时,虽然增益裕度比轻负载时小,但仍然足够大,因而在很宽的频率范围内具有高得多的增益（图 5）。这一增益使系统即使在负载快速变化时仍具有出色的调整率和更高的稳定性。
