电子发烧友网 > 电源/新能源 > 电源设计应用 > 正文

关于开环增益测试方法的问答详解

2018年01月12日 09:10 次阅读

在使用反馈的系统中,反馈网络是一种经过配置而获得特定增益和相位关系的电路,比如,一个可调节的比例积分差分(PID)控制器,用于调整环路的增益或相位以保证稳定性(见图1)。我们往往需要对这个反馈网络在特定配置下的性能进行测量,以便对它的开环特性建立模型。但这样的测试通常总是很困难的。例如,积分器的低频增益可以非常高,一般会超出常用测试仪的测量范围。所以,这些测试的目的是,使用现有的工具和少量的专用电路,以最小的工作量,快速地得到网络频率响应的特性。

图1 一个基本的反馈系统

问:您说得有道理。我有一个实际的项目,希望得到您的建议。

答:请讲。

问:为了验证最近一个项目是否合格,我一直在使用一个可编程反馈网络,并且要求收集实际的数据,以验证其是否达到了所要求的性能。为了收集数据,我估算了一下已有的测试设备,然后把它们连接起来,组成了一个简陋的开环测试系统,其中使用了一个通用接口总线IEEE-488接口板,一个简单的数字示波器,一个任意函数发生器(见图2)。

图2 测试系统的功能模型

我使用了现有的GPIB 接口开发软件库,写好了程序,以此来收集绘制伯德图所用的数据点,这非常象我们在工科大学中学到的手工绘制伯德图。将函数发生器设置为输出正弦波,逐渐改变正弦波的频率,以此作为系统的“输入”。然后,用示波器测量出系统的输入和输出,并以此计算出给定频率点上的增益。

答:那么结果怎样?

问:在对被测器件经过反反复复的多次测试之后,利用标准的实验室设备进行开环测量而超出预定时间的问题就显现了出来。高精度的测量需要许多数据点,而对于每个数据点,仅仅为了在软件和测试设备之间交换数据,就需要花费大量的时间。示波器的分辨率也成为其中的一个原因:在输入幅度很小的时候,由于噪声占据了系统的主要成分而使触发变得非常困难。我也观察到了间歇性的错误样点(见图3)。对错误样点进行分析,我发现这些错误的样点是在测试设备完成更新之前出现的,这实际上是一个系统稳定时间的问题。到最后,每个测试不可思议地花费了大约35分钟的时间。在分析测试中如何使用这些时间的时候,我发现,对于每个数据点,大部分时间是用于主机与测试设备之间的通讯,而不是用于实际的测试。

图3 同一结构的三个不同测试中所采集到的数据样点

答:如果用硬件功能来代替软件程序,那么,执行时间将可得到改善。例如,在可编程器件上使用已有的I2C串行总线,那么,在传送ASCII 字符以形成文本式命令消息的时候就会占用较短的时间。这样调整之后,测试环路中省去了几个抽象层和命令解释的操作,结果是实现了对系统操作精确和直接的控制。

问:那么,实现这样的测试方式将需要哪些硬件电路呢?

答:使用宽带直接数字频率合成器(DDS),例如AD59321以取代函数发生器。这个DDS可以给你的设计提供极好的频率范围和高品质的正弦波输出。当使用AD83072对数放大器和一个差分放大器之后,增益的测量就变得非常简单。而最后一个关键性的采集系统硬件是一个模数转换器,用以取代数字示波器。利用一个多通道输入的ADC,比如AD79923或者AD79944将会降低系统的总费用,这样,我们可以使用其中的两个已有通道来采集对数放大器的结果,然后用软件来完成差值计算。改变之后的测试结构如图4 所示。

图4 新的测试系统框图

问:采用对数放大器的增益测量方法是如何进行的?

答:在ac输入的情况下,低成本和使用方便的对数放大器AD8307会在50欧姆的负载上产生一个dc输出,该输出等价于25mV/dB的输入功率(0.5V每十倍电压)。AD8307具有92 dB的动态范围,可以用来测量高增益开环电路中存在的非常小的输入信号。当你实际上不是去驱动50 欧姆负载的时候,这个方案将允许你使用两个AD8307器件的输出之间的差值来计算增益(以dB计算),而这两个放大器所测试的是信号的输入和输出。

问:你可否对此作更为详细的解释?

答:我们简单地回顾一下对数的计算方法:

技术专区

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

对于功放自身增益不一致的问题探讨

发表于 2018-03-23 17:36 144次阅读
对于功放自身增益不一致的问题探讨

【HX711】电子秤AD增益芯片,我的输出为什么不稳定呐?

发表于 2018-01-30 09:17 263次阅读
【HX711】电子秤AD增益芯片,我的输出为什么不稳定呐?

设计单位增益FIR IP核

发表于 2018-01-27 13:53 509次阅读
设计单位增益FIR IP核

用实例深入阐述双端口分析和回归比分析

负反馈电路分析最常用的方法是双端口分析 (TPA) 和回归比分析 (RRA),两者之间的不同之处及相...

发表于 2018-01-26 16:01 869次阅读
用实例深入阐述双端口分析和回归比分析

ad620的放大倍数是怎么计算的

AD620是一款单芯片仪表放大器,采用经典的三运放改进设计。开环增益提升以提供更大的编程增益,从而减...

发表于 2017-12-07 15:55 745次阅读
ad620的放大倍数是怎么计算的

限流电路的设计原理

发表于 2017-07-30 09:54 895次阅读
限流电路的设计原理

针对下一代高带宽通信系统优化的 IDT 模拟可变...

加利福尼亚州圣何塞,2017 年 5 月 xx — Integrated Device Techno...

发表于 2017-05-12 17:19 393次阅读
针对下一代高带宽通信系统优化的 IDT 模拟可变...

反向衰减器,G=-0.1……会不稳定吗?

翻译: TI信号链工程师 Michael Huang (黄翔) 单位增益稳定的运放在增益大于等于1的...

发表于 2017-04-08 08:17 269次阅读
反向衰减器,G=-0.1……会不稳定吗?

信号链增益提高将改善精密小信号处理

翻译: TI信号链工程师 David Zhao (赵大伟) 低噪声,低偏移电压,低漂移-当你把信号链...

发表于 2017-04-08 04:07 255次阅读
信号链增益提高将改善精密小信号处理

高增益与高带宽电路设计,如何实现?

由于我们必须采用多个功率级,因而同时实现高增益(1000 V/V 或更高)和高带宽(数十 MHz)可...

发表于 2017-04-08 02:45 556次阅读
高增益与高带宽电路设计,如何实现?

仪表放大器(INA)偏移电压与增益之间的关系

你是否曾经想过为什么一个传统3运放(3-op amp)仪表放大器的偏移电压会随着增益的变化而变化?图...

发表于 2017-04-08 01:31 315次阅读
仪表放大器(INA)偏移电压与增益之间的关系

光电开关发光与接收电路图

本文介绍了一种高可靠性的光电开关(光电传感器)电路,带有稳频调制光以抗各种干扰,具有大功率驱动电路和...

发表于 2014-09-22 15:58 6774次阅读
光电开关发光与接收电路图

控制系统的稳定性标准

在电子领域,振荡器是一种能够产生自激正弦信号的电路。在多种多样的配置中,振荡器的加速过程牵涉到采用振...

发表于 2013-12-25 10:25 1173次阅读
控制系统的稳定性标准

TDA7294标准应用电路原理图

TDA7294标准应用电路如图3-11所示,电路闭环增益为30dB,增大R3或减小R2可以提高放大器...

发表于 2012-07-12 14:58 6949次阅读
TDA7294标准应用电路原理图

差分输入单端输出放大器电路图

该电路是一款用于将一个差分输入转换为一个单端输出的电路。当增益等于 1 时 (R1 = R2 = 6...

发表于 2012-07-10 13:56 4458次阅读
差分输入单端输出放大器电路图

增益增强共源共栅放大器的设计

本文设计了一种采用增益增强结构的带开关电容共模反馈的折叠式共源共栅跨导运算放大器,可用于流水线结构的...

发表于 2011-06-29 09:45 2451次阅读
增益增强共源共栅放大器的设计

VCA822增益整定电路

VCA822增益整定电路

发表于 2011-03-21 10:53 1488次阅读
VCA822增益整定电路

增益为1/2的差分输出放大器系统

  采用小尺寸工艺设计的高性能ADC通常采用1.8V至5V单电源或±5V双电源供电。为了处理±10 ...

发表于 2010-10-26 09:56 558次阅读
增益为1/2的差分输出放大器系统

MAX2062高线性度,双模拟/数字可变增益放大...

  在MAX2062高线性度,双模拟/数字可变增益放大器(VGA)的工作在每个有两个独立的信号通道衰...

发表于 2010-10-08 09:30 323次阅读
MAX2062高线性度,双模拟/数字可变增益放大...

差分单位增益缓冲器LTC6416

描述 LTC®6416 是一款差分单位增益缓冲器,专为以极低的输出噪声和卓越的线性 (在超...

发表于 2010-09-13 10:26 242次阅读
差分单位增益缓冲器LTC6416

具有高共模抑制比,高增益数控可显的测量放大器设计

  测量放大器也称为仪表放大器或数据放大器,它是一种可以用来放大微弱差值信号的高精度放大器,在测量控...

发表于 2010-08-19 15:22 645次阅读
具有高共模抑制比,高增益数控可显的测量放大器设计

全差分连续共模反馈增益提高电路图

设计Booster时候,Booster不能太快,如果超过主运放的第二个极点,则会出现超调现象,同样也...

发表于 2010-08-16 10:48 948次阅读
全差分连续共模反馈增益提高电路图

高增益50W GaN HEMT功率放大器

Toshiba推出C-BAND SATCOM应用的高增益50W GaN HEMT功率放大器,东芝美国...

发表于 2010-06-10 10:47 425次阅读
高增益50W GaN HEMT功率放大器

自制2.4G WIFI高增益天线心得

心得:1.该天线的确适合初学者业余制作,大家不要被未尝试过的制作而难倒,要相信自己相信科学。mr...

发表于 2010-06-04 09:47 20862次阅读
自制2.4G WIFI高增益天线心得

基于LMP8358的高精度可编增益仪表放大器设计...

基于LMP8358的高精度可编增益仪表放大器设计方案 NS 公司的LMP8358是高精度可编增益仪...

发表于 2010-04-09 11:42 399次阅读
基于LMP8358的高精度可编增益仪表放大器设计...

增益和噪声,什么是增益和噪声

增益和噪声,什么是增益和噪声 放大器的增益指放大器输出功率和输入功率的比值,单位常用“dB”(分贝...

发表于 2010-03-22 13:43 451次阅读
增益和噪声,什么是增益和噪声

失调与增益调整

失调与增益调整 问:我想向你请教有关失调与增益调整问题。 答:一般不用调整,除非你必须调整。有...

发表于 2010-01-04 17:40 507次阅读
失调与增益调整

用厨具打造最强增益天线的制作方法

国外强人用厨具打造最强增益天线     最近在国外网站上看到了一些很...

发表于 2010-01-04 10:30 3471次阅读
用厨具打造最强增益天线的制作方法

用两个放大器加倍增益范围的应用电路

用两个放大器加倍增益范围的应用电路 如图4所示,AD605的两个通道并联可以将总增益范围扩

发表于 2009-12-08 10:09 242次阅读
用两个放大器加倍增益范围的应用电路

可变增益放大器电路

可变增益放大器电路 ?   选择双数字电位器将可变增益差分放大器设计成图1(c)的形式[

发表于 2009-10-13 19:06 656次阅读
可变增益放大器电路

可变增益放大器直流偏移调零电路原理图

可变增益放大器直流偏移调零电路原理图

发表于 2009-09-02 15:33 1267次阅读
可变增益放大器直流偏移调零电路原理图

可变增益放大电路

可变增益放大电路 具体实现时采用了两级AD603级联的方式实现可变增益放大,

发表于 2009-09-02 15:28 1669次阅读
可变增益放大电路

时变增益放大器

时变增益放大器 所谓时变增益放大器简而言之就是放大器的增益是时间的函数。由于在探地雷达系统中,时间...

发表于 2009-09-02 15:25 815次阅读
时变增益放大器

天线增益、水平/垂直波束宽度、单/双极化的概念?

天线增益、水平/垂直波束宽度、单/双极化的概念? 天线增益:某一方向的天线增益是指该方向上的功率通...

发表于 2009-06-15 09:46 3029次阅读
天线增益、水平/垂直波束宽度、单/双极化的概念?

一种视频自动增益控制(AGC)电路的应用?

【摘 要】 结合视频图像接收原理及其在SGJ-5视频光接收机中的应用,介绍了一种峰值型AGC电路,分...

发表于 2009-05-22 20:32 2750次阅读
一种视频自动增益控制(AGC)电路的应用?

程控增益放大器的实现方法

【摘 要】 概述了程控增益放大器的基本原理,总结了当前程控增益放大器电路的实现方法及其特点。&nbs...

发表于 2009-05-10 20:08 16300次阅读
程控增益放大器的实现方法

自动增益控制技术应用?

【摘 要】 分析了自动增益技术原理,设计了应用于第三代移动通信模拟基站的自动增益控制电路。 ...

发表于 2009-05-10 19:53 1922次阅读
自动增益控制技术应用?

60MHz功率增益测试电路图

60MHz功率增益测试电路图

发表于 2009-04-06 09:17 230次阅读
60MHz功率增益测试电路图

具有增益的微微安电压变换器电路图

具有增益的微微安电压变换器电路图

发表于 2009-03-25 09:04 164次阅读
具有增益的微微安电压变换器电路图

增益可调同相放大器电路图

增益可调同相放大器电路图

发表于 2009-03-24 08:47 395次阅读
增益可调同相放大器电路图

增益为1000倍的放大器电路图

增益为1000倍的放大器电路图

发表于 2009-03-20 09:17 1362次阅读
增益为1000倍的放大器电路图

输入可选择的程控增益同相放大器电路图

输入可选择的程控增益同相放大器电路图

发表于 2009-03-20 09:11 307次阅读
输入可选择的程控增益同相放大器电路图

使用L161的100倍增益运算放大器电路图

使用L161的100倍增益运算放大器电路图

发表于 2009-03-20 09:11 1221次阅读
使用L161的100倍增益运算放大器电路图

使用L161的10倍增益运算放大器电路图

使用L161的10倍增益运算放大器电路图

发表于 2009-03-20 09:11 1902次阅读
使用L161的10倍增益运算放大器电路图

ispPAC芯片增益的调整

ispPAC芯片增益的调整 实验十一、ispPAC芯片增益的调整一  实验目的1掌握可编...

发表于 2009-03-13 19:32 265次阅读
ispPAC芯片增益的调整

掺铒光纤放大器(EDFA)增益控制与差错检测的功...

  WDM网络中差错检测对光传输系统是一个重要的问题。在WDM网络的功率监测中,使用光放大器,很难将...

发表于 2009-03-09 14:16 571次阅读
掺铒光纤放大器(EDFA)增益控制与差错检测的功...

可编程增益放大器实用电路

可编程增益放大器实用电路

发表于 2008-12-17 14:25 467次阅读
可编程增益放大器实用电路

可编程增益放大器

可编程增益放大器

发表于 2008-12-17 14:24 187次阅读
可编程增益放大器

程控增益放大部分电路

程控增益放大部分电路 为了改变放大器的增益,一般有两条

发表于 2008-12-01 16:55 563次阅读
程控增益放大部分电路

用于MMDS频段(2.65GHz)具有增益步进的...

用于MMDS频段(2.65GHz)具有增益步进的LNA 摘要:MAX2645为SiGe低噪声放大器...

发表于 2008-09-17 17:54 385次阅读
用于MMDS频段(2.65GHz)具有增益步进的...

带有步进增益调节的2.5GHz LNA, 用于8...

带有步进增益调节的2.5GHz LNA, 用于802.11b/g及Bluetooth系统 摘要:本...

发表于 2008-08-18 13:27 343次阅读
带有步进增益调节的2.5GHz LNA, 用于8...

单位增益缓冲器电路

单位

发表于 2008-06-14 12:23 426次阅读
单位增益缓冲器电路

单位增益缓冲器TTL驱动器电路

单位增益缓冲器TTL

发表于 2008-06-14 12:22 355次阅读
单位增益缓冲器TTL驱动器电路

60MhZ功率增益测试电路

60MhZ功率增益测试电路

发表于 2008-06-12 23:17 198次阅读
60MhZ功率增益测试电路

场效应晶体管增益自动控制测试仪

场效应晶体管增益自动控制测试仪

发表于 2008-02-25 21:08 210次阅读
场效应晶体管增益自动控制测试仪