波德圖與補償網路- 電子技術設計 - EDN Taiwan

從這些圖產生了補償網路；補償網路的目的是在增益超過零0dB (增益為1)的那一點具有足夠的相位邊限(phase margin)，對於大多數脈衝寬度調變轉換器，這遠低 ... 【3/24直播】靈動微電子新產品MM32F5系列MCU的典型工業應用！報名抽開發板>> 登入 註冊 聯繫 首頁 新聞 TechRoom IC/電路板/系統設計應用 消費性電子 工業控制應用 軍事應用 電腦/周邊應用 通訊/網路/無線應用 汽車電子 設計揭密 設計實例 產品新知 下載 線上研討會 小測驗 視訊 申請中心 研討會與活動 EEAwardsAsia 全球雙峰會 雜誌 各期雜誌線上看 2022年1月雜誌 編輯計劃表 訂閱雜誌 X 首頁»設計實例»波德圖與補償網路 波德圖與補償網路 作者:ScottDeuty,PlanetAnalog專欄作者 類別:設計實例 2018-08-29 (0)評論 波德圖可用於測量增益和頻率隨頻率對數刻度的變化。

這些測量資料提供了大量有關系統性能的資訊，包括穩定性和響應時間；振鈴其他可能性顯示在性能曲線中。

一位技術雜誌編輯曾告訴我，由於讀者在不斷變化，所以雜誌文章的選題每隔八個月要重複一次；而因為我上次發表關於波德圖(BodePlots)的文章已經有一段時間了，我認為現在是時候機來更新一下這個基本的穩定性工具了。

波德圖可用於測量增益和頻率隨頻率對數刻度(logarithmicfrequencyscale)的變化。

這些測量資料提供了大量有關系統性能的資訊，包括穩定性和響應時間；振鈴(ringing)和其他可能性顯示在性能曲線中。

【白皮書免費下載】時域2階段ADC的快速且準確的變異感知混合訊號驗證 圖1：波德圖與系統暫態響應直接相關。

波德圖大多可以使用基本的代數來創建。

為了做到這一點，我們可透過拉普拉斯轉換(Laplacetransform)實現內建的轉換，從而簡化數學運算。

來自Microsemi的降壓穩壓器傳遞函數如圖1所示。

圖2：來自Microsemi的降壓穩壓器傳遞函數。

ωo項是電路元件的轉角頻率(cornerfrequency)，本文稍後將會介紹；透過查看方程式中的相應項並理解一些簡單的規則可以估算波德圖： 分母中的「s」一次方項 o從轉角頻率處開始，增益以20dB/decade滾降(rolloff)； o從轉角頻率以上的十倍頻(decade)率點開始，直到轉角頻率以下的十倍頻率點，相位以45°dB/decade滾降。

分母中的「s」平方項 o從轉角頻率處開始，增益以40dB/decade滾降； o從轉角頻率以上的十倍頻率點開始，直到轉角頻率以下的十倍頻率點，相位以45°dB/decade滾降。

平方項是「雙極點」(doublepoles)，總相位延遲180°。

一次項是「單極點」(singlepoles)，總相位延遲0°。

分子中的項在線形圖中增加而不是減少了。

增益和相位的例外是右半平面零點(RightHalfPlaneZero)，由於「s」是負值，因而增益增加、相位減小。

圖3：右半面零點(RHPZeo)方程式和線形圖。

基本的L(電感)和C(電容)元件如圖4所示。

圖4：基本降壓穩壓器電源和控制元件。

從這些圖產生了補償網路；補償網路的目的是在增益超過零0dB(增益為1)的那一點具有足夠的相位邊限(phasemargin)，對於大多數脈衝寬度調變轉換器，這遠低於只有開關頻率一半的奈奎斯特率(Nyquistrate)。

相位邊限其實就是180°相移之間的度數差，大多數情況下，45°的相位邊限被認為是穩定的；30°的相位邊限也有可能，但它的穩定可能是有條件的。

典型的補償網路分為類型1、類型2和類型3，如圖5所示。

圖5：三種常見的補償網路類型。

圖6：基本的運算放大器補償。

有時運算放大器的計算會令人困惑，特別是對初學者而言，訣竅是將運算放大器的負輸入視為固定的直流(DC)電壓，將其當做交流接地(ACground)，然後用阻抗代替電阻，使Rf變為Zf，Rin變為Zin；我們知道交流電流從Vin流向Vout，方程式變為： 交流電流=Vin/Zin=-Vout/Zf 求增益的值，得到Vout/Vin=-Zf/Zin。

只需根據補償類型(上面的類型1、2或3)替換Z值中的阻抗；這有助於瞭解阻抗： 電感=sL=jωL 電容=1/sC=1/jωC 電阻就是R 透過在功率級(powerstage)波德圖上繪製補償波德圖並添加兩個圖，可以相當容易地實現穩定性。

筆者修改過的Excel檔範例如圖7所示。

圖7：修改過的Excel檔範例。

該增益組合是系統的開路增益，用來確定穩定性和暫態響應。

我喜歡繪製各個分支阻抗(branchimpedance)圖，以查看電阻和電容之間的AC「轉角」或「短路」的位置。

可以透過更改分量值來查看頻率的改變，更重要的是，改變這些值可以改變波德圖，這有助於瞭解系統運作情況。

這裡的目標是在交叉頻率附近讓斜率為-1(-20dB/dec)，在這個頻率點上曲線越過0dB；一旦增益圖看起來不錯了，就可以添加補償網路和主功率級相位點陣圖，然後將它們加進來形成組合圖。

檢查交叉頻率的相位邊限以確保穩定運作，這樣就大功告成了！ 責編：JudithCheng (參考原文：BodePlotsandCompensationNetworks，byScottDeuty；本文原刊於EDN姊妹刊，ASPENCORE旗下PlanetAnalog網站，作者為電力電子專家) 訂閱EDNTaiwan電子報 加入LINE@，最新消息一手掌握！ 分享TwitterFacebookLinkedInMorePrintRedditTumblrPinterestPocketTelegramWhatsAppSkype Related 文章Tag: IC/電路板/系統設計應用平面精選技術文庫測試/量測技術設計實例電源技術 發表評論 取消回覆 YoumustRegisteror Logintopostacomment. 訂閱EDNTaiwan電子報 最新文章 最熱門文章 2022-03-01 自耦變壓器和風扇 2022-03-01 人工智慧電網為第二次電氣革命鋪路 2022-02-25 自耦變壓器SPICE建模 2022-02-25 用於狀態監測的高傳真振動採集平台 2022-02-25 NI台灣即將進駐台北101 2018-01-30 實作JFET電壓調諧文氏電橋振盪器 2020-10-27 在月球建網路　為何是4G雀屏中選？ 2019-12-24 智慧商店如何輕鬆搞定購物？ 2021-07-08 科技反制：美國警方用AM無線電緝毒 2016-09-26 醫療設備軟體不可或缺的安全性設計 2021-07-23 用塑料打造全球首個軟性32位元微處理器 2017-11-01 結合PFC圖騰柱架構和GaN以實現高功率 2018-08-08 智慧音箱拆解：對比EchoDot與HomeMini 2021-05-31 利用重力儲存能量可行嗎？ 2020-09-24 什麼原因殺死了這顆LED燈泡？ 最新文章 SPICE 2022-03-01 自耦變壓器和風扇 人工智慧 2022-03-01 人工智慧電網為第二次電氣革命鋪路 SPICE 2022-02-25 自耦變壓器SPICE建模 MEMS 2022-02-25 用於狀態監測的高傳真振動採集平台 測試/量測技術 2022-02-25 NI台灣即將進駐台北101 最熱門文章 IC/電路板/系統設計應用 2018-01-30 實作JFET電壓調諧文氏電橋振盪器 3G 2020-10-27 在月球建網路　為何是4G雀屏中選？ 人工智慧 2019-12-24 智慧商店如何輕鬆搞定購物？ RF/微波 2021-07-08 科技反制：美國警方用AM無線電緝毒 2016年9月號 2016-09-26 醫療設備軟體不可或缺的安全性設計 EET電子工程專輯©2022本網站內之全部圖文，係屬於eMediaAsiaLtd所有，非經本公司同意不得將全部或部分內容轉載於任何形式之媒體 關於我們 隱私政策 用戶協議 繼續瀏覽網站