Analog Discovery 2 测评(3) 频率响应测试利器
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我再来一些扫频功能的测试例子，向大家介绍这个小工具的用途。
上个帖子用的 “电阻+DUT法” 可以推算DUT元件的阻抗特性，这是最容易的电路接法。
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2019-11-18 23:33 上传
下面这个也是 “电阻+DUT法” 测试的结果，猜猜这是一个什么元件呢怪的响应吧。
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2019-11-18 23:42 上传
如此奇怪的阻抗特性，到底是什么元件呢试它之前也没预计到是什么结果。卖个关子，答案在本主题２楼揭晓。
“电阻+DUT法” 测试只是简单接法分析阻抗用的，使用 Analog Discovery 2 还有很多接法，原则就是将波形发生器电压输出转化为待测电路的激励——可以是直接电压加上去，也可以不是。两路模拟输入用来采两个不同地方的信 ，因为都是差分输入，可以不必是对地的信 。不过如果被测点阻抗高的话要考虑到模拟输入电路的阻抗，还有就是信 幅度要适中。
下面是测试了一个音频用的铁芯小变压器，1:1用于信 耦合隔离的。
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2019-11-18 23:53 上传
从低频响应看作为音频用够了(当然高保真要求不考虑这种廉价货)。接负载以后响应会有所下降，是因为变压器的损耗造成的。硅钢片铁芯变压器在高频损耗会加剧，于是输出阻抗增加，导致带负载情况下几十kHz以后输出幅度随频率升高下降。
下面测试的是两个晶振，第一个32.768k的RTC常用晶振，第二个是4.000MHz常见HC49U封装的普通晶振。接法采取直接跨接在波形发生器输出和模拟输入之间：因为寄生电容和模拟放大器输入电容存在，再加小电容必要性看不出来。
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2019-11-19 00:08 上传
因为晶振的Q值高，在谐振点处是不容易测试的。借助 Analog Discovery 2 找出了两个谐振峰——串联谐振和并联谐振的频率。
下面这个是对我 DIY 的微小信 放大器进行的增益特性测试。
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2019-11-19 00:15 上传
由于这个放大器增益很大，Analog Discovery 2 的波形发生器输出信 对它来说太高了不能直接用(哪怕用最小挡10mV幅度也大)，所以我在输入焊了两个电阻来衰减。测试是输出对比输入，因此模拟输入通道1的信 幅度也很小，信噪比不好，导致计算出来的增益和相位曲线有明显抖动。
不过这样也足够分析我制作的放大器的频率响应了，对调试电路很有帮助。
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2019-11-19 23:49 上传
另一线圈是空载，直接测电压。这类变压器是给高频信 用的，低频信 难耦合过去。粗扫一次，宽范围的特性就清楚了。谐振点处交流阻抗升得很高，因为是电流激励，所以能看到线圈两端电压显著升高。
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2019-11-19 23:49 上传
如此的测法，C2通道的dB值已经没有绝对意义了，因为不是测的电压增益。如果要给一个正确的标尺，此处应该用阻抗——因为参考输入是电流，被测输出是电压。WaveForms软件界面上的Custom选项可以开启额外的曲线图，用数学式子定义输出量，我暂时还没玩熟。
下面是测常见光耦 PC817 的电流传输频率特性。测量的输入和输出都是电流，因此分别串接1k电阻，测压降就可以了。顺便用电压源给电路一个5V电源，而光耦LED需要的直流偏置就直接由波形发生器给一个直流解决。
偶尔使用一下面包板(低频该没问题)
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2019-11-20 00:10 上传
然后就扫频吧。这里显示了两个不同LED静态电流值下的 CTR, 有可观的差异。频率特性上则是一致的趋势，10kHz以后就下降了。PC817并不是高速光耦，这个结果在意料之中。
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2019-11-21 22:24 上传
上一只最廉价的LM358, 扫频发现了奇怪的现象，换到时域观察一下：在输出 -0.5V 附近，有严重的非线性发生。波形正方向削顶是离电源轨近了的原因，电压提高到正负5V就解决了。但是-0.5V附近的波形扭曲没有随电源电压提高改善。换了一只还是这个现象，这批运放十好几年以前买的了……
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2019-11-21 22:33 上传
LM358在10倍增益电路下，-3dB截止频率在33kHz. LM358的增益带宽是一个低速运放，最多只能用到音频范围。按我这测试数据，330.55kHz处增益 -2.7745dB, GBW只有240kHz，数据表标的是典型值0.7MHz, 为什么显著偏低了p>
另外测了几只运放，放在一个图里对比下：
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2019-11-22 08:02 上传
此处 C1 通道测量的是470欧电阻(从波形发生器输出串一耦合电容，经此电阻接到运放输出)上的电压，C2通道测量运放输出对地的电压，故“增益”乘上470欧就是运放闭环输出阻抗。利用软件的 Custom 绘图，可以生成阻抗－频率图，就是上面截图窗口的下半部分。
把玩几天之后，我对Analog Discovery 2的 络分析仪功能颇为满意。尽管它电路的性能对测试能力有所制约，但软件的易用和便利程度超过我想象。
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