Keysight,Teledyne LeCroy,Tektronix,Rohde & Schwarz (R&S)等厂商早已提供内置数字示波器Bode图分析功能,该功能现已逐渐下放到Siglent SDS2000X Plus和新款SDS814X HD等低成本数字示波器(DSO)上。这些DSO与配套的函数发生器(AWG)配合使用时,可实现内置Bode图分析功能,有时甚至会内置AWG(例如SDS2000X Plus),价格实惠。
DIY共模扼流圈
这种Bode图功能的一个有趣应用是研究闭环系统(例如振荡器)的开环响应。这通常需要昂贵的隔离变压器,这可能会造成限制。然而,对于具有DIY精神的人来说,重新配置的共模扼流圈可以作为Bode图分析的理想隔离变压器(图1)。
图1:重新配置的共模扼流圈隔离变压器,用于利用台式示波器的Bode功能研究闭环系统(例如振荡器)的开环响应。
隔离变压器的搭建很简单。交流电源中使用的体积更大的共模“扼流圈”(如图所示)是不错的选择,尤其是在较低频率下。
这里使用了5mH和2mH的Prod Tech PDMCAT221413型号的导线,它们经过了退绕和复绕。首先,退绕后,将两根导线拉直,然后将导线对绞合在一起(可以使用手钻)。这样就得到了一条较长的绞合线,并尽可能多地穿过铁芯。
如图2所示,缠绕后的铁芯现在两端都有双绞线,每端各有一对导线。每侧导线的两端与另一对导线的两端共用(使用万用表测量),从而成为初级线圈或次级线圈。由于隔离变压器的匝数比为1:1,并且是对称的,因此无论哪种形式都无所谓。初级线圈和次级线圈可以根据具体应用的需要采用电阻端接。
图2:DIY隔离变压器的侧视图,显示了缠绕的铁芯,并以四个2W、100Ω电阻器端接。
图3显示了利用DIY隔离变压器测量Peltz振荡器开环响应的测试设备。
图3:使用DIY隔离变压器测量Peltz振荡器开环响应的测试设备。
Peltz振荡器测试电路和结果
隔离变压器次级连接在Q2基极和Q1集电极之间。Q1和Q2均为2N3904,L为470µH,C为0.022µF,R为510Ω(图4)。
图4:Peltz振荡器电路的配置,其中隔离变压器连接在Q2基极和Q1集电极之间,以测量开环响应。
为了进行比较,我们创建了一个LTspice电路模型。使用SDS2504X Plus的仿真和测量结果如图5所示。
图5:仿真(顶部)和测量(底部)结果,图4中的被测电路采用以下值:L为470µH,C为0.022µF,R为510Ω。
将电感改为100µH(测得97.3µH),将中心频率移至34.4kHz(图6)。
图6:图4中被测电路的仿真结果(顶部)和测量结果(底部)采用以下值:L为100µH,C为0.022µF,R为510Ω。
通常,物理尺寸更大的共模扼流圈具有更高的电感量,这可以将测量范围扩展到更低的频率。更大的铁芯也能够有更多的匝数,这也有助于降低频率。
然而,更大的铁芯和更多的匝数也会限制频率上限,而使用更多铁芯(更小或更大)可以比单铁芯变压器覆盖更宽的频率范围。我用图中所示的铁芯测试了从低于100Hz到超过1MHz的频率,获得了不错的结果。
当然,这只是现代支持Bode的DSO以及配套AWG和一些DIY隔离变压器的众多用途之一。
责编:Ricardo