频域中 DC/DC 开关电源的稳定性分析

您的任务

由于电路参数会随着老化或温度变化而更改，因此需要测定稳定性。频率响应分析是一个重要的电路设计和验证工具。电源抑制比、组件阻抗和开环增益等多种测量有助于判定电路的整体稳定性。此类测量通常使用低频矢量网络分析仪， 也可以使用 R&S®RTM3004 等常用于实验室应用的示波器。

罗德与施瓦茨解决方案

使用 R&S®RTx-K36 频率响应分析（波特图）选件轻松快速地在示波器上进行频率响应分析。R&S®RTx-K36 选件使用示波器的内置波形发生器生成 10 Hz 至 25 MHz 的激励信号。通过测量每个测试频率下被测设备的激励信号与输出信号之比，示波器波特图会以对数方式显示增益和相位曲线。

0 dBm 输入信号时 R&S®RTx-K36 的动态范围典型值超过 70 dBc，幅度噪声小于 1 dB，相位噪声小于 5°。要使用 R&S®RTM3000 示波器的 10 位模数转换器实现此动态范围，需使用离散傅里叶变换的滤波和平均功能消除宽带噪声。

应用

使用安装了波特图选件的 R&S®RTM3004 示波器测量 DC/DC 降压开关电源的控制环路。发生器信号通过变压器注入开关电源的反馈环路，并在注入位置 (CH1) 和输出端 (CH2) 进行测量。

测量结果

如右侧屏幕截图所示，开环增益（红色曲线）随频率上升而几乎呈单调递减。由于降压开关电源输出端的电解电容器过大，开环相位（蓝色曲线）呈现非单调特性。

频率响应一般使用专用的低频矢量网络分析仪 (VNA) 进行测量。要对比 R&S®RTM3004 示波器的测量结果，使用低频 VNA 和 R&S®RTM3000 系列示波器执行相同测量。

以下对比结果显示 R&S®RTM3004 的分析结果与低频矢量网络分析仪的分析结果非常一致。

总结

工程师主要使用示波器来测试与测量电路设计。在电源应用中，开发工程师通常会额外使用专用的低频 VNA 分析频率响应。R&S®RTx-K36 频率响应分析（波特图）选件适用于 R&S®RTM3000、R&S®RTB2000 和 R&S®RTA4000 示波器，能够同样精确地执行频率响应分析。

这些示波器具备低噪声前端和内置波形发生器，非常符合频率响应分析任务要求且优化成本，可代替专用的低频网络分析仪。