一种环路频率响应测试电路制造技术

本发明专利技术提供一种环路频率响应测试电路，其包括一个示波器，所述示波器具有波源接口、第一输入接口和第二输入接口，所述示波器的第一输入接口与所述被测环路的输出端连接，所述示波器的第二输入接口与所述被测环路的反馈输入端连接，并且所述示波器的波源接口通过波纹注入模块连接所述示波器的第二输入接口，所述波纹注入模块包括隔离耦合器件。本发明专利技术的环路频率响应测试电路采用隔离耦合器件，通过电容隔离耦合的方式注入激励信号到环路中，其成本较低，并且能够轻易实现较宽的带宽和易于制作测试电路和搭建测试环境。测试电路和搭建测试环境。测试电路和搭建测试环境。

【技术实现步骤摘要】
一种环路频率响应测试电路


[0001]本专利技术涉及一种环路频率响应测试电路。

技术介绍

[0002]众所周知，在电器工程反馈环路控制系统中其频率响应特性曲线又称作波特图，是设计环路的重要一环，反馈系统的增益裕度（gain margin）及相位裕度(Phase margin)，确定了系统的稳定性，而测试环路是验证或分析所设计环路的一种重要手段，传统测试环路当下是使用变压器隔离把激励信号注入到环路中，测试电路制作相对复杂且成本较高，并且变压器难以实现宽带宽。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种环路频率响应测试电路，其通过电容隔离耦合的方式注入激励信号到环路中，其成本较低，并且能够轻易实现较宽的带宽和易于制作测试电路和搭建测试环境。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种环路频率响应测试电路，其用于测试一个被测环路，所述被测环路具有输出端和反馈输入端，所述环路频率响应测试电路包括一个示波器，所述示波器具有波源接口、第一输入接口和第二输入接口，所述示波器的第一输入接口与所述被测环路的输出端连接，所述示波器的第二输入接口与所述被测环路的反馈输入端连接，并且所述示波器的波源接口通过波纹注入模块连接所述示波器的第二输入接口，所述波纹注入模块包括隔离耦合电容。
[0005]所述被测环路还包括一个反馈网络，所述第二输入接口通过该反馈网络与所述被测环路的反馈输入端连接。
[0006]该反馈网络的高压侧连接所述示波器的第二输入接口并通过一隔离电阻连接所述被测环路的输出端，该反馈网络的低压侧接地，且该反馈网络的分压侧连接所述被测环路的反馈输入端。
[0007]所述反馈网络由彼此串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻组成，第一反馈电阻和第二反馈电阻的连接点为反馈网络的分压侧，第一反馈电阻的连接点以外的一端为反馈网络的高压侧，第二反馈电阻的连接点以外的一端为反馈网络的低压侧。
[0008]所述隔离电阻的电阻值在5.1Ω~51Ω之间，并且小于第一反馈电阻的1%。
[0009]所述隔离耦合电容的电容值在47μF到1000μF之间。
[0010]所述波纹注入模块还包括高通滤波电路，所述高通滤波电路包括彼此串联的第一滤波电容和第一滤波电阻以及彼此串联的第二滤波电容和第二滤波电阻。
[0011]所述第一滤波电容为1nF，第一滤波电阻为100Ω，第二滤波电容为1nF，第二滤波电阻为1Ω。
[0012]所述波纹注入模块还包括高通滤波电路，所述高通滤波电路包括彼此串联的第一滤波电容和第一滤波电阻以及彼此串联的第二滤波电容和第二滤波电阻；
[0013]被测环路的带宽为：
[0014]，
[0015]其中，//表示并联计算，s为中间参数，s=jω，j为虚数符号，ω为角频率，ω=2πf，f为频率，C1是第一滤波电容，C2是第二滤波电容，R1是第一滤波电阻，R2是第二滤波电阻，R
IN
是隔离电阻，Ccouple是隔离耦合电容。
[0016]本专利技术的环路频率响应测试电路采用隔离耦合电容，通过电容隔离耦合的方式注入激励信号到环路中，其成本较低，并且能够轻易实现较宽的带宽和易于制作测试电路和搭建测试环境。
附图说明
[0017]图1是现有的一种环路频率响应测试电路的电路图。
[0018]图2是根据本专利技术的一个实施例的一种环路频率响应测试电路的电路图。
[0019]图3是示波器所采集的来自第一节点和来自第二节点的信号的波形图。
[0020]图4是本专利技术的环路频率响应测试电路所得到的增益随频率的变化示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0022]图2是根据本专利技术的一个实施例的一种环路频率响应测试电路的电路图。如图2所示，本专利技术的环路频率响应测试电路用于测试一个被测环路100。
[0023]被测环路100具有输出端VOUT和反馈输入端FB。在本专利技术中，被测环路100必须是一个非线性时变系统，它满足其输出端VOUT的输出不与其反馈输入端FB的输入成正比的特点，同时，当系统中某个参数值随时间而变化时，整个特性也随时间而变化。非线性时变系统的主要表示方式有状态方程和结构图，它的主要特征有能控性、能观性和稳定性分析，其中稳定性分析即为本专利涉及到的频率响应分析。具体的非线性时变系统包括各类DC
‑
DC转换器，运算放大器等。
[0024]在本实施例中，被测环路100为被测的buck拓扑电路，即buck降压转换器。因此，被测环路100还具有电源输入端VIN，电源输入端VIN输入一个直流电压，通过被测环路100降压稳压到一个输出端VOUT的电压；被测环路100包括与反馈输入端FB依次连接的误差放大器和控制器，通过栅极与控制器连接的高侧MOS管和低侧MOS管，高侧MOS管与电源输入端VIN的连接点处设有一个接地的输入电容C
IN
，高侧MOS管的远离电源输入端VIN的一端为开关节点SW，该开关节点SW与低通滤波器连接，低通滤波器由储能电感L和输出电容C
O
组成，低通滤波器的输出端是被测环路100的输出端VOUT。储能电感L、输入电容C
IN
、和输出电容C
O
是buck拓扑电路的外围电路，起到滤波效果。由此，被测环路100的反馈输入端FB依次连接误差放大器和控制器，以通过控制器控制两个开关MOS管的导通和关闭，高侧MOS管导通时电源输入端VIN的电压经过高侧MOS管对储能电感L储能同时对输出电容C
O
充电，高侧MOS管关闭低侧MOS管导通时，储能电感L通过低侧MOS管续流，输出端VOUT的电压=高侧MOS管的导
通占空比
×
电源输入端VIN的电压。本实施例中，两个MOS管都为NMOS管，但不代表其他实施例中也只能用NMOS管。
[0025]被测环路100可能是一个电源芯片，但不局限于buck拓扑电路，其他的非线性时变系统也需要对自身进行频率响应分析的测量。
[0026]如图2所示，本专利技术的环路频率响应测试电路包括一个示波器1，所述示波器1具有波源接口wavegen、第一输入接口CH1和第二输入接口CH2。其中，所述示波器1的第一输入接口CH1与所述被测环路100的输出端VOUT（即第一节点T1）连接，所述示波器1的第二输入接口CH2与所述被测环路100的反馈输入端FB连接，并且所述示波器1的波源接口wavegen通过波纹注入模块2连接所述示波器1的第二输入接口CH2。
[0027]示波器的波源接口wavegen的作用是提供正弦波波源。由此，本专利技术的环路频率响应测试电路通过示波器中波形发生器经由波源接口wavegen发出特定幅度的正弦波，正弦波的波形频率能够从低频扫到高频，即能够输出不同频率的正弦波。随后，正弦波通过波纹注入模块2后注入到被测环路中，再由CH2和CH1分别采集被测环路100的输入信号和输出端VOUT处的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环路频率响应测试电路，其用于测试一个被测环路，所述被测环路具有输出端和反馈输入端，其特征在于，所述环路频率响应测试电路包括一个示波器，所述示波器具有波源接口、第一输入接口和第二输入接口，所述示波器的第一输入接口与所述被测环路的输出端连接，所述示波器的第二输入接口与所述被测环路的反馈输入端连接，并且所述示波器的波源接口通过波纹注入模块连接所述示波器的第二输入接口，所述波纹注入模块包括隔离耦合电容。2.根据权利要求1所述的环路频率响应测试电路，其特征在于，所述被测环路还包括一个反馈网络，所述第二输入接口通过该反馈网络与所述被测环路的反馈输入端连接。3.根据权利要求2所述的环路频率响应测试电路，其特征在于，该反馈网络的高压侧连接所述示波器的第二输入接口并通过一隔离电阻连接所述被测环路的输出端，该反馈网络的低压侧接地，且该反馈网络的分压侧连接所述被测环路的反馈输入端。4.根据权利要求3所述的环路频率响应测试电路，其特征在于，所述反馈网络由彼此串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻组成，第一反馈电阻和第二反馈电阻的连接点为反馈网络的分压侧，第一反馈电阻的连接点以外的一端为反馈网络的高压侧，第二反馈电阻的连接点以外的一端为反馈网络的低压侧。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘苏宁，林振北，
申请(专利权)人：钰泰半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：