Análisis de estabilidad de convertidores DC/DC en el dominio frecuencial

Su tarea

Usted necesita determinar la estabilidad de los circuitos eléctricos, ya que los parámetros pueden verse alterados por el envejecimiento o cambios de temperatura. El análisis de la respuesta en frecuencia es una herramienta importante en el diseño y la verificación de circuitos. Diferentes mediciones, como el factor de rechazo a fuente de alimentación, la impedancia de componentes y la ganancia de bucle abierto pueden ayudarle a determinar la estabilidad en general. Típicamente se emplea un analizador vectorial de redes de baja frecuencia. También pueden llevarse a cabo estas mediciones con un osciloscopio como el R&S®RTM3004, que suele formar parte del equipamiento de laboratorio.

La solución de Rohde & Schwarz

Analice de forma rápida y sencilla la respuesta en frecuencia en su osciloscopio con la opción de análisis de respuesta en frecuencia R&S®RTx-K36 (diagrama de Bode). La opción R&S®RTx-K36 emplea el generador de forma de onda integrado en el osciloscopio para crear señales de estímulo de entre 10 Hz y 25 MHz. Al medir la relación entre la señal de estímulo y la señal de salida del objeto examinado en cada una de las frecuencias del ensayo, el osciloscopio traza la ganancia y la fase de forma logarítmica.

El rango dinámico de la opción R&S®RTx-K36 basada en una señal de entrada de 0 dBm es de típicamente > 70 dBc con un ruido de amplitud de < 1 dB y ruido de fase < 5°. Para alcanzar este rango dinámico con el convertidor analógico-digital de 10 bits del osciloscopio R&S®RTM3000 se elimina el ruido de banda ancha mediante las funciones de filtrado y promediación de la transformada Fourier discreta.

Aplicación

En el ejemplo, el bucle de control de un convertidor DC/DC reductor se ha medido con un osciloscopio R&S®RTM3004 con la opción de diagrama de Bode instalada. La señal del generador se inserta mediante un transformador en el bucle de realimentación del convertidor y la señal se mide en el punto de inserción (CH1) y en la salida (CH2).

Resultados de la medición

Como se muestra en la captura de pantalla, la ganancia de bucle abierto (curva en rojo) decrece prácticamente de forma uniforme a medida que aumenta la frecuencia. La fase de bucle abierto (curva en azul) muestra un comportamiento no uniforme causado por un condensador electrolítico demasiado grande en la salida del convertidor reductor.

Habitualmente, la respuesta en frecuencia se mide con un analizador vectorial de redes (VNA) de baja frecuencia dedicado. Para comparar los resultados del osciloscopio R&S®RTM3004 se realizó una medición idéntica con un VNA de baja frecuencia y el osciloscopio de la serie R&S®RTM3000.

La comparación que se ilustra más abajo demuestra que el análisis con el R&S®RTM3004 coincide en gran medida con el análisis del analizador vectorial de redes de baja frecuencia.

Resumen

Los ingenieros utilizan los osciloscopios como herramienta principal para medir y caracterizar diseños de circuitos eléctricos. Especialmente en aplicaciones de alimentación, los desarrolladores suelen analizar la respuesta en frecuencia con un equipo adicional dedicado, el VNA de baja frecuencia. La opción de análisis de la respuesta en frecuencia (diagrama de Bode) R&S®RTx-K36 para los osciloscopios R&S®RTM3000, R&S®RTB2000 y R&S®RTA4000 ejecuta análisis de la respuesta en frecuencia con una precisión comparable.

Gracias a su front-end de bajo ruido y el generador de ondas integrado, estos osciloscopios satisfacen a la perfección las exigencias del análisis de la respuesta en frecuencia y brindan una alternativa económica a los analizadores de redes de baja frecuencia dedicados en modo autónomo.