Misurazione della stabilità ad anello chiuso con i diagrammi di Bode
Per descrivere meglio l’applicazione dei diagrammi di Bode, la stabilità ad anello chiuso di un alimentatore DC/DC viene misurata determinando la risposta ad anello chiuso. Ciò può essere verificato con il metodo dell’iniezione di tensione. Questo metodo aggiunge una resistenza molto piccola, di solito dell’ordine di 10 ohm, nell'anello di retroazione. Un punto va scelto in modo tale che l’impedenza guardando nella direzione dell’anello di retroazione sia molto più grande dell’impedenza guardando indietro. Un piccolo segnale interferente viene poi iniettato attraverso la resistenza. Ciò viene normalmente fatto utilizzando un cosiddetto trasformatore di iniezione per evitare di influenzare l’anello. Viene poi misurata la risposta e vengono generati i corrispondenti diagrammi di Bode.
Strumenti per misurare la risposta ad anello chiuso
Due diverse categorie di strumenti possono essere utilizzate quando si misura la risposta ad anello chiuso. Il primo di questi è un analizzatore di reti vettorialio VNA. Un VNA di solito ha una gamma dinamica molto alta, che gli permette di effettuare misure di impedenza molto precise. Uno svantaggio nell’uso di un VNA, oltre al costo e alla complessità, è che i VNA sono più adatti per la caratterizzazione di componenti a 50 ohm. Gli oscilloscopi, invece, sono già comunemente utilizzati nello sviluppo degli alimentatori e permettono di ottenere una caratterizzazione diretta del rumore e dell’ondulazione di uscita. Gli oscilloscopi possono ora anche effettuare misure di stabilità, come il guadagno e il margine di fase, il rapporto di reiezione dell’alimentazione e la risposta al gradino.
Configurazione del test: Come misurare la risposta dell'anello di controllo con un oscilloscopio
Per misurare la risposta dell’anello dell’ alimentatore DC-CC, un segnale interferente deve essere iniettato nell’anello. Pertanto, va scelto un punto in cui l’impedenza guardando in direzione dell’anello è molto più grande dell’impedenza guardando indietro. Una piccola resistenza viene inserita nel punto di iniezione e la tensione di disturbo è applicata in parallelo alla resistenza di iniezione utilizzando un trasformatore di iniezione a banda larga. Il segnale interferente è creato dal generatore interno dell’oscilloscopio. Due canali dell’oscilloscopio sono collegati a entrambi i lati del punto di iniezione. Sulla base dei valori misurati, l’oscilloscopio genera e visualizza i diagrammi di Bode.
Quando si misura la risposta ad anello chiuso, è importante utilizzare le sonde giuste. Le ampiezze da picco a picco nei punti di misurazione possono essere molto basse ad alcune frequenze di test. Per questo motivo, le sonde passive 1x sono raccomandate rispetto alle più comuni sonde 10x. Se il rapporto segnale/rumore è aumentato, ciò migliora anche la gamma dinamica delle misure di risposta in frequenza. È anche importante utilizzare una molla di massa o un collegamento di massa molto corto per ridurre la raccolta di rumore di commutazione ed evitare gli anelli induttivi di massa.