Moku:Lab集成成示波器、頻譜分析儀、波形發(fā)生器、相位表、數(shù)據(jù)記錄器、鎖相放?器、PID控制器、頻率響應(yīng)分析儀、數(shù)字
濾波器、任意波形發(fā)生器、FIR濾波器生成器和激光鎖頻/穩(wěn)頻十二個(gè)專業(yè)儀器于一臺(tái)設(shè)備。適?于信號(hào)采集、處理分析、控制
系統(tǒng)等應(yīng)?。僅需通過軟件操控多儀器間功能切換，硬件便可以快速重新配置并執(zhí)?的儀器功能。同時(shí)我們?cè)诓粩嘣鰪?qiáng)當(dāng)
前儀器功能，客戶無需增加成本即可獲得更多強(qiáng)大功能及豐富的?戶體驗(yàn)。
可視化操作界面
iPad—Moku引以為豪的觸控操作界?，通過直觀統(tǒng)?的iPad界?實(shí)現(xiàn)?線配置和操控您的儀器。節(jié)省學(xué)習(xí)儀器操作時(shí)間，將精
力投?到實(shí)驗(yàn)的理解及結(jié)果分析。
多種連接方案
Python, LabVIEW, MATLAB—PC端使?
免費(fèi)下載升級(jí)Moku:Lab App
產(chǎn)品特點(diǎn)
節(jié)省工作臺(tái)空間、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)環(huán)境
可遠(yuǎn)程控制，滿足嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求
小巧輕便、隨時(shí)隨地戶外工作
Moku:Lab應(yīng)用于電源穩(wěn)定性分析
在分析電源穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中，本次案列使用Moku:Lab頻率響應(yīng)分析儀模塊來測(cè)量線性電壓調(diào)節(jié)器在不同頻率激發(fā)下的增益與相
位。在本次電源穩(wěn)定性分析中，將使用一個(gè)注入變壓器把微小信號(hào)注入一個(gè)反饋回路，觀察兩個(gè)不同負(fù)載電容的相位裕度。
Moku:Lab頻率響應(yīng)分析儀模塊
Moku:Lab的頻率響應(yīng)分析儀(FRA)通過輸出正弦掃頻信號(hào)對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行激發(fā)，同時(shí)使用混頻法來測(cè)量反饋信號(hào)的增益與相位，
從而得到設(shè)備的傳遞函數(shù)。在電源穩(wěn)定性分析中，我們會(huì)把一個(gè)周期正弦掃頻信號(hào)通過注入變壓器注入到一個(gè)線性電壓調(diào)節(jié)器
的反饋回路中，并得到這個(gè)系統(tǒng)的相位裕度。
線性電壓調(diào)節(jié)器通常使用一個(gè)反饋回路來保持電壓的穩(wěn)定性。我們需要人為注入一個(gè)干擾信號(hào)，從而測(cè)量控制回路的響應(yīng)。通
常情況下，我們通過在其反饋回路中加入一個(gè)極小的電阻來實(shí)現(xiàn)信號(hào)注入與測(cè)量。這個(gè)電阻也被叫做注入電阻（Rinj）。
同大多數(shù)的測(cè)量設(shè)備一樣，Moku:Lab帶有接地的輸入輸出端。但Rinj通常并不接地，因此，我們需要使用注入變壓器來隔離兩
個(gè)電路。這個(gè)應(yīng)用指南中，我們使用了來自Picotest的J2101A型注入變壓器。
實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置
在電源穩(wěn)定性分析中，使用Picotest VRTS 1.5版本的測(cè)試電路板進(jìn)行測(cè)試。圖一為該電路電路圖。這個(gè)電路使用一個(gè)分流調(diào)節(jié)
器（U1）來控制一個(gè)雙極型晶體管（Q1），將7到10伏左右的電壓轉(zhuǎn)換到3.3 伏到R3與R4上。此測(cè)試電路提供了多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，
以及一個(gè)4.99歐姆的注入電阻R2。測(cè)試點(diǎn)TP3與TP4則用來連接注入變壓器以及測(cè)量探頭。
開關(guān)S1可將切換使用不同的兩個(gè)100微法的輸出電容。其中，C2為鋁電解電容，C3為鉭質(zhì)電容器。LED指示燈則是用來顯示該
電路是否已導(dǎo)通及正常工作。
圖 1 : VRTS 1.5 設(shè)計(jì)圖
圖 2 : 實(shí)驗(yàn)設(shè)置
圖3 : VRTS 1.5近距離放大圖
圖二中展示了Moku:Lab，Picotest注入變壓器以及VRTS 1.5測(cè)試電路。圖三中近距離展現(xiàn)了VRTS1.5以及電源，探頭的連接
方法。使用Moku:Lab的輸入1的探頭連接至監(jiān)測(cè)點(diǎn)TP4，輸入2的探頭連接至探測(cè)點(diǎn)TP3。輸出1用來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)所用的掃頻正弦
波，輸入給注入變壓器中，并加載到Rinj上。輸出2并未使用。
為測(cè)量被測(cè)設(shè)備的傳遞函數(shù)，將輸入1與輸入2分別連接到注入電阻的兩端。然后，通過Moku:Lab的靈活便捷的iPad用戶界面，
即可快速設(shè)置數(shù)字通道，測(cè)量輸入2/輸入1的頻率響應(yīng)，從而得到被測(cè)儀器的傳遞函數(shù)。
起始結(jié)果
首先，將輸出頻率范圍調(diào)節(jié)至100赫茲至10兆赫茲，輸出振幅-15dBm。在測(cè)試中，首先使用鉭質(zhì)電容器。圖4展示了*掃頻
所得出的結(jié)果。
如果使用隨時(shí)間線性增長(zhǎng)的正弦函數(shù)，終得到的掃描圖案中點(diǎn)與點(diǎn)之間的間距會(huì)隨著振幅的增加而增加。因?yàn)樵谶@種情況下，
無論半徑大小，每圈的采樣點(diǎn)數(shù)量相同。隨著半徑的增加，點(diǎn)與點(diǎn)之間的間距自然會(huì)增大（圖1）。因此，需要一個(gè)隨著振幅
增加，頻率相對(duì)減小的函數(shù)。
通過MATLAB產(chǎn)生了這個(gè)等間距螺旋掃描所需的函數(shù)，并且將此函數(shù)的X-Y坐標(biāo)值數(shù)據(jù)導(dǎo)成csv文件，通過SD卡導(dǎo)入了Moku:lab
中，使用Moku:Lab讀取導(dǎo)入的數(shù)據(jù)，顯示效果如圖2中看到。
圖4: 起始結(jié)果
數(shù)學(xué)通道 (橙色) 展示了系統(tǒng)的Bode圖
輸入1 (紅色) 和輸入 2(藍(lán)色) 也分別展示在圖中
iPad用戶界面提供了方便實(shí)用的光標(biāo)功能。圖中較為明顯的三個(gè)峰分別被光標(biāo)標(biāo)注
圖中可以看到較為明顯的噪聲
實(shí)驗(yàn)優(yōu)化
在電源穩(wěn)定性分析中，通過提高提平均測(cè)量時(shí)間（至少200毫秒或100周期），并些許提高整定時(shí)間（至少20毫秒或20周期）
的方法提高信噪比。新得到的Bode圖中，信噪比明顯提高。
圖5: 噪聲明顯減少，有些許過載現(xiàn)象
調(diào)整平均測(cè)量時(shí)間與整定時(shí)間后，噪聲明顯減少
在0分貝增益點(diǎn)處，有些許非線性現(xiàn)象?？赡苁怯捎谶^高驅(qū)動(dòng)電壓所導(dǎo)致
在100-300千赫區(qū)間有較為明顯的相位噪聲
或可以通過減少驅(qū)動(dòng)電壓來提升測(cè)量質(zhì)量
圖6:鉭質(zhì)電容終Bode圖
我們將驅(qū)動(dòng)電壓改為-30dBm，并將輸入改為交流耦合，1伏峰-峰輸入范圍
0dBm點(diǎn)已經(jīng)趨于線性，大約在6.39千赫茲。所得36.9°左右相位裕度
后，切換開關(guān)并檢測(cè)鋁電解電容的響應(yīng)。圖7展示了該電容的Bode圖
圖7:鋁電解電容終Bode圖
0dBm在點(diǎn)大約在8.461千赫茲，相位裕度增長(zhǎng)到了75.295°
總結(jié)
在電源穩(wěn)定性分析應(yīng)用中，我們演示了如何使用Moku:Lab頻率響應(yīng)分析儀以及注入變壓器來測(cè)量線性電壓調(diào)節(jié)器的頻率響
應(yīng)。通過改變以及優(yōu)化分析儀的輸出電壓、平均時(shí)間，我們得到了高信噪比的Bode圖。通過Bode圖，可以看到兩種不同電
容的相位裕度。Moku:Lab擁有快捷方便的用戶操作界面，用戶可輕松將采集完數(shù)據(jù)或屏幕截圖直接上傳到云端或者通過郵
件等方式發(fā)送，或?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)直接上傳到電腦上進(jìn)行分析。
應(yīng)用案列
? 太赫茲時(shí)域光譜、時(shí)域熱反射測(cè)量（TDTR)
? 氣體諧波測(cè)量實(shí)驗(yàn)
? 激光器穩(wěn)頻/鎖頻實(shí)驗(yàn)
? 原子物理實(shí)驗(yàn)
? 飛秒脈沖受激拉曼損耗顯微成像
? 微弱信號(hào)測(cè)量
? 光聲粘彈性成像測(cè)量
? 光聲光譜測(cè)量
? 光電實(shí)驗(yàn)信號(hào)的分析和測(cè)量
? 電子工程類實(shí)驗(yàn)
? 邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)
? RC、RL電路實(shí)驗(yàn)
? 對(duì)有用信號(hào)與噪聲信號(hào)分離的數(shù)字濾波器實(shí)驗(yàn)
? 光速的測(cè)量
? 系統(tǒng)輸出信號(hào)的相位差測(cè)量以及幅值、頻率的同時(shí)測(cè)量
