电路的稳定性是电子工程中一个至关重要的课题。使用适当的测量工具和技术,可以有效地评估和提升电路的稳定性。本文将详细介绍如何利用示波器等测量仪器进行电路稳定性分析。
一、准备工作
1. 了解电路设计: 首先需要对要测试的电路有一定的了解,特别是关键节点、频率响应和预期的信号特征。这可以帮助选择合适的测量点和测量方法。
2. 选择合适的示波器: 示波器是最常用的测量仪器之一。选择示波器时,需要考虑带宽、采样率和通道数等参数,以确保其能捕捉到电路中的所有关键信号。此外,还需配备相应的探头,如电压探头、电流探头等。
3. 其他测量设备: 除了示波器,频谱分析仪、信号发生器和网络分析仪也是很好的辅助工具。频谱分析仪可以分析信号的频域特性,信号发生器可以提供稳定的激励信号,而网络分析仪则可用于测量网络(如放大器)的增益和相位特性。
二、初步测量
1. 波形观察: 连接示波器探头到电路的关键节点,通过观察波形,可以初步了解电路的运行情况。注意查看波形的幅度、频率以及是否存在噪声或失真。
上图所示为RIGOL DHO4804测量两个正弦波相位差
2. 直流偏置和纹波测量: 使用示波器的直流耦合模式,测量电路各个关键节点的直流偏置电压。同时,可以切换到交流耦合模式,观察电源纹波和其他低频噪声。
上图为RIGOL DHO4804在交流耦合下测量的2Vpp,1V偏置正弦波,由于滤除了直流成分,因此最大值为1V
3. 交流响应测量: 利用信号发生器,输入不同频率的正弦波到电路中,逐步提高频率,同时在示波器上观察输出信号的变化。记录下每个频率点的增益和相位特性。
三、深度分析
1. 频谱分析: 通过频谱分析仪,可以进一步了解电路中的谐波、噪声和干扰。将探头连接到电路,观察频谱图,重点关注基波、谐波以及任何不希望出现的频率分量。
2. 环路增益和稳定性: 对于反馈系统,环路增益和相位裕度是衡量稳定性的重要指标。使用网络分析仪,连接在反馈回路中,测量环路增益和相位。根据奈奎斯特稳定性判据,如果在增益为1处,相位没有超过-180度,则系统稳定。
上图为普源精电MSO5000的环路分析功能
3. 瞬态响应测试: 瞬态响应是指电路对突变输入信号的反应,可以揭示出电路的稳定性。通过示波器,记录电路对阶跃信号或脉冲信号的响应,观察过冲、振荡和稳定时间。
4. 热稳定性测试: 电路在不同温度下的表现也会影响其稳定性。可以使用热风枪或热台,对电路加热或冷却,同时观察示波器上的波形变化,记录电路在不同温度下的特性。
四、问题排查与优化
1. 识别问题: 通过上述测量步骤,如果发现电路存在不稳定现象,需要深入分析原因。可能的原因包括元件参数漂移、布局不合理、电磁干扰等。
2. 优化设计: 根据测量结果,调整元件参数或重新设计电路。例如,增加滤波电容以减少纹波,调整反馈网络以提高相位裕度,或者优化PCB布局以减小寄生电感和电容。
3. 重复验证: 在完成优化后,再次进行全面测量,确保问题得到解决。特别是对于关键节点和高频信号部分,需要仔细检查,确认稳定性得到提升。
五、总结
使用示波器等测量仪器进行电路稳定性分析,是一个系统化的过程。从初步的波形观察,到深度的频谱和环路增益分析,再到问题的排查与优化,每一步都需要细致入微。在实际操作中,灵活运用多种测量设备和技术手段,可以有效地评估和提升电路的稳定性,为电路设计的成功打下坚实的基础。通过不断积累经验和改进方法,将能够更好地应对复杂的电路稳定性挑战。
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什么叫单稳态电路?如何判断他的稳定性?
单稳态电路只有一个稳定状态,触发翻转后经过一段时间会回到原来的稳定状态,一般作固定脉冲宽度整形。 与双稳态电路不同,单稳态触发器只有一个稳定的状态,这个稳定状态要么是0,要么是1。 单稳态触发器的工作特点是:(1)在没有受到外界触发脉冲作用的情况下,单稳态触发器保持在稳态;(2)在受到外界...
什么是单稳态和双稳态
该电路在不触动按钮时总保持熄灭的一种状态,故可称之为单稳态电路。双稳态电路就是有二种稳定输出状态的电路,如自锁式按钮开关控制灯泡就是一个最典型、最简单的双稳态电路:当不按按钮时,自锁按钮将始终保持它现有状态不变(如处于按下位,灯泡亮,如处于抬起位,灯泡灭),当用手按一下按钮,按钮...
什么是单稳态双稳态无稳态电路
单稳态电路只有一个稳定状态。在外界触发脉冲的作用下,电路从稳态翻转到暂态,在暂态维持一段时间之后,又返回稳态,并在输出端产生一个矩形脉冲。双稳态电路有两个稳定状态,一个输出端和两个输入端(“+”、“-”端各一个),当输入端的“+”端有触发信号时,输出端不管原来是什么状态,都会立即...
单稳态电路的定义
单稳电路指的是该电路的输出信号只能在一种状态(逻辑高或低)下是稳定的,而当电路的输出处在另一种状态下时不能稳定的保持住,会自动的回到稳定的状态。当然,双稳电路就是说电路的输出信号在两种状态下(0或1)都可以稳定的存在。
单稳态电路的介绍
单稳态电路 (monostable circuit) 是一种具有稳态和暂态两种工作状态的基本脉冲单元电路。没有外加信号触发时,电路处于稳态。在外加信号触发下,电路从稳态翻转到暂态,并且经过一段时间后,电路又会自动返回到稳态。暂态时间的长短取决于电路本身的参数,而与触发信号作用时间的长短无关。
单稳态是什么
对于这种只有一个稳定状态的,我们称它为单稳态。3.双稳态电路:电路可以保持在两个稳态上,当施加触发脉冲时,电路翻转,变为另一个稳态。触发脉冲撤销后,能够保持在这个稳定状态上,直到下一个触发脉冲的到来,才再次改变状态。4.单稳态电路:电路只能保持在一个稳定状态上,当施加触发脉冲时,电路...
什么叫单稳态和双稳态电路?
单稳态电路在没有外加信号触发时,它处于稳定状态下,当加入触发信号后电路翻转到一个新状态,但不能持久,过一段时间电路又恢复至原来的状态。双稳态电路在外加触发信号时,由一种状态翻转至另一种状态。触发信号消失后,仍能保持这种状态不变。
单稳态电路工作的原理是什么
单稳态电路是一种电子电路,它只有一种工作状态。它通常由一个或多个电子元器件(如晶体管、三极管等)组成,它们可以控制电流或电压的流动。单稳态电路的工作原理是,在电路中的某些元器件的改变使得电路的状态改变,从而改变电流或电压的流动。
什么是数字单稳态电路
数字单稳态电路只有一个稳定状态,触发翻转后经过一段时间会回到原来的稳定状态,一般作固定脉冲宽度整形。电路:由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路,称为电路。在电路输入端加上电源使输入端产生电势差,电路连通时即可工作。电流的存在可以通过一些仪器测试出来,如电压表或电流表偏转、灯泡发光等;...
振荡系统电路--单稳态电路
在暂稳态分析中,C1电容的充电过程是决定电路命运的关键。当它使VT2饱和,电路即回归稳定的怀抱。从触发到稳定,单稳态电路经历了正反馈和再充电的循环,每一个环节都蕴含着电子世界的微妙平衡。触发方式的多样性 基极触发电路的正脉冲,仅需尖锐的正尖顶,就足以触发VT1的转换。而在集电极触发电路中,负...