Medidas de estabilidad en bucle cerrado con diagramas de Bode
Para describir mejor la aplicación de los diagramas de Bode, se mide la estabilidad en el bucle cerrado de una fuente de alimentación de corriente continua determinando la respuesta de bucle cerrado. Esto se puede verificar utilizando el método de inserción de tensión. Este método consiste en incorporar una resistencia muy pequeña (generalmente del orden de los 10 ohmios) en el bucle de realimentación. Deberá elegirse un punto en el que la impedancia en dirección al bucle de realimentación sea mucho mayor que la impedancia en dirección de retorno. A continuación se inserta una pequeña señal interferente a través de la resistencia. Para ello se utiliza normalmente un transformador de inyección para impedir la repercusión en el bucle. Seguidamente se mide la respuesta y se generan los diagramas de Bode.
Instrumentos para medir la respuesta de bucle cerrado
Para medir la respuesta de bucle cerrado se pueden utilizar dos categorías de instrumentos diferentes. El primero es un analizador de redes vectorialeso VNA. Un VNA tiene generalmente un muy alto rango dinámico, lo que permite obtener medidas de impedancia muy precisas. Pero un inconveniente del VNA, aparte del gasto y su complejidad, es que está diseñado principalmente para la caracterización de componentes de 50 ohmios. Los osciloscopios, por otra parte, suelen utilizarse de forma habitual para el desarrollo de fuentes de alimentación, y permiten la caracterización directa del ruido y el rizado de la salida. Hoy por hoy, los osciloscopios también pueden ejecutar medidas de estabilidad, como el margen de ganancia y de fase, el factor de rechazo a fuente de alimentación, y la respuesta en escalón.
Configuración de medida: cómo medir la respuesta de bucle de control con un osciloscopio
Para medir la respuesta de bucle de la fuente de alimentación CC-CCes necesario insertar una señal interferente en el bucle. Para ello deberá elegirse un punto donde la impedancia en la dirección del bucle sea mucho mayor que la impedancia en dirección de retorno. Se coloca una pequeña resistencia en el punto de inserción y se aplica la tensión interferente en paralelo a la resistencia de inserción utilizando un transformador de inyección de banda ancha. La señal interferente se genera mediante el generador interno del osciloscopio. Dos canales del osciloscopio se conectan a cada lado del punto de inserción. A partir de los valores medidos, el osciloscopio genera y visualiza los diagramas de Bode.
Al medir la respuesta de bucle cerrado es importante utilizar las sondas correctas. Las amplitudes de pico a pico en los puntos de medida pueden ser muy bajas con determinadas frecuencias de medida. Por este motivo, se recomiendan sondas pasivas 1x frente a las sondas 10x más frecuentes. Si la señal se incrementa al factor de ruido, esto mejora también el rango dinámico de las medidas de respuesta en frecuencia. También es importante utilizar un muelle a masa o un cable a masa muy corto para reducir el ruido de conmutación y bucles de tierra inductivos.