頻率響應分析

　　分析器件的頻率響應特性時，針對高頻信號一般采用矢量網絡分析儀 (VNA)，針對低頻信號一般采用頻響分析儀(或動態信號分析儀 、音頻分析儀 )(FRA)。矢量網絡分析儀適用于分析高頻無源或有源器件，如：濾波器、放大器、混頻器或多端口模塊等。但是，低頻器件設計人員要求較低的起始頻率，有時甚至需要低至幾Hz。而傳統矢量網絡分析儀的起始頻率通常處于kHz范圍內，這對測試低頻器件的頻率響應特性，提出了大的挑戰。這樣，分析低頻器件的頻率響應特性時，常用頻響分析儀來測試低頻器件的頻率特性，而且矢量網絡分析儀和動態信號分析儀一般成本很高，操作也麻煩，很多用戶往往不能承受。

　　具有示波器頻率響應分析功能的廠商，把此功能一般嵌入到中高檔示波器中，或者通過計算機接口和相應軟件傳送到PC機中、通過軟件算法實現此功能。以上這些做法，要不示波器的成本高，要不就是使用麻煩。

　　德國羅德與施瓦茨推出的RTx-K36系列頻率響應分析選件 ，用在了其性價比極高的RTB2002示波器 上，70MHz帶寬/2通道RTB2002入門級示波器再加上內置RTB-K36頻率響應分析選件，可測量低至10Hz的頻率響應，且價格僅為市場上其它產品的一半左右，市面價格不到2萬元人民幣。

　　電源設計和驗證

　　電源設計中的反饋環路設計決定著產品的質量，而頻率響應分析是設計閉環電路中必不可少的測試環節。控制環路響應分析(波特圖)和電源抑制比(PSRR)測量提供關鍵測量，確保實現穩定的低噪聲電源設計。雖然使用矢量網絡分析儀或專用頻響分析儀可實現這種分析，但這些儀器要求大量的設置時間和很長的學習周期。

　　示波器是電源測試和表征的最重要測量工具，配置頻率響應分析功能的示波器，除以往測量電源的紋波、幅度、頻率等電源特征外，還可表征電源的頻率響應特性：控制環路響應 (波特圖)和電源抑制比 (PSRR)，可以更好進行電源設計和驗證。配置頻率響應分析功能的示波器，可以取得被測設備(DUT)的頻率響應分析特性曲線圖(波特圖)，進行產品電路和器件性能的驗證和分析,例如：電路設計反饋、濾波器/放大器/諧振電路設計、電纜頻率響應和信號轉變的效能。

　　1、電源環路穩定性評價 ：控制環路響應(波特圖)繪制閉環電路的頻率和相位響應，自動計算增益和相位裕度

　　電源控制環路的穩定性對于評估電源性能至關重要，控制環路不穩定，會導致振動和效率下降。R&S示波器內置RTx-K36頻率響應分析選件后，通過波特圖和增益/相位裕度測量，設計人員可以確定電源控制環路的穩定性;濾波器設計人員還使用幅度和相位示圖測試濾波器性能。自動控制環路響應測量使用示波器內置的掃頻信號源，在掃描指定頻率范圍內激勵DUT，并繪制每個點上的幅度和相位圖。掃頻信號使用J2100A等注入變壓器引入到控制環路中，在示波器屏幕上得到的增益和相位圖(波特圖)，用來自動計算增益和相位裕度;應用示波器的光標可查看曲線中任意頻率上的增益和相位值。

　　2、分析DC/DC轉換器的紋波抑制功能 ：電源抑制比(PSRR)

　　電源抑制比描述輸出信號受電源影響的量，PSRR越大，輸出信號受到電源影響越小。通過電源抑制比測量，DC-DC轉換器和穩壓器設計人員可以量化器件在規定頻率范圍內衰減AC的能力。使用示波器內置的掃頻信號源和J2120A等線性注入變壓器，來調制穩壓器輸入，R&S示波器內置RTx-K36頻率響應分析選件后自動測量被調制的輸入和輸出上的AC電壓。在使用下述公式計算掃描的頻帶內每個頻率上的電源抑制比：PSRR=20Lg(紋波Vin/紋波Vout)，并用示圖表示結果。

　　三、 RTx-K36系列頻率響應分析（波特圖）：自動執行控制環路響應測量的示波器

　　執行控制環路頻率響應或電源抑制比(PSRR)測量，或進行無源器件特征表征時，使用矢量網絡分析儀通常無法涵蓋9kHz以下的頻率范圍，或使用獨立頻響分析儀的成本過高而超出預算。RTx-K36系列頻率響應分析(波特圖)選件擴展了RTB2002 、RTB2004 、RTM3002 、RTM3004 、RTA4004 系列示波器的應用范圍，解決了以上系列示波器在執行控制環路響應等頻率響應測量時較大的局限性。

　　配備RTx-K36選件后，示波器可顯示波特圖，可同時顯示相對頻率的相位和增益變化，是一款快捷進行低頻頻率響應分析的經濟型方案。執行控制環路響應或電源抑制比(PSRR)測量，或進行無源器件特征表征時，使用矢量網絡分析儀通常無法涵蓋9kHz以下的頻率范圍，或成本過高而超出預算。RTx-K36系列頻率響應分析(波特圖)選件配置相應示波器，且價格合理，可代替低頻網絡分析儀或專用的獨立式頻響分析儀。

　　RTx-K36是一款進行頻響分析的軟件選件系列，它們用于RTB2002、RTB2004、RTM3002、RTM3004和RTA4004系列示波器，可在購買了以上系列示波器后通過密鑰在用戶現場隨時隨地安裝。內置示波器中，用來測量從10Hz到25MHz頻率范圍內的有源和無源DUT的增益和相位傳遞函數。以上系列示波器內部集成任意波形發生器，以提供頻響分析的激勵信號;這樣把增益和相位與頻率的關系繪制為波特圖。RTx-K36特別適用于開關電源，用于測量和調整控制環路頻率響應和電源抑制比(PSRR)，其中幅度增益和相位裕度直接從波特圖中讀取。

　　RTx-K36系列頻率響應分析(波特圖)關鍵指標：FRA頻率范圍：10Hz～25MHz;每10倍頻測試點數量：10～500點;動態范圍：典型值>70dB。這樣頻率越高，測試點的數量越多，用戶就可以測試更大范圍的產品，并取得更高分辨率的FRA測試結果。

　　此外，RTB2002、RTB2004、RTM3002、RTM3004和RTA4004系列示波器具備10位ADC垂直分辨率、低噪聲和內置25MHz信號源等特點，在執行傳統的時域測量基礎上，支持廣泛的通用測量，借助此款RTx-K36波特圖應用選件執行增益和相位頻率響應分析，完全滿足此類測量任務的高動態范圍要求。雖然示波器的動態范圍和精度與低頻網絡分析儀(動態信號分析儀)相比不夠出眾，但實際上也是夠用的：配置RTx-K36選件后的示波器，在低噪聲直流輸出上表征線性電源時，測得的增益和相位測量結果非常接近于網絡分析儀。