3. 理解SourceAdapt技術背后的構架

基于SourceAdapt技術，新構架通過兩種方式實現了對傳遞函數的調節：其一是調節積分器的帶寬增益積(GBW)；第二種方式是將反饋補償器作為超前或者滯后補償器使用，這樣您就可以在任意頻率為傳遞函數添加零極點對。

增益-帶寬調節
輸出路徑上的積分器提供了一個開環傳遞函數，看上去類似于波特量(增益裕度[1])和相位裕度[2] 圖上運算放大器的開環傳遞函數。

圖 4a. 積分器開環傳遞函數（左：增益裕度；右：相位裕度）

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圖 4b. 空載輸出時對應的1 V階躍響應（對應圖4a的傳遞函數）

通過調節積分器的增益或者回路的增益帶寬積，就可以調整回路的總體響應，使響應行為變得：

更慢但更穩定，例如采用3 kHz的帶寬增益和87.34的相位裕度（參見圖5a和5b）

更快速，例如采用20 kHz的帶寬增益（參見圖6a和6b）

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圖 5a. 3 kHz增益帶寬積和87.34相位裕度時的響應較為緩慢，但更穩定

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圖 5b. 空載輸出時對應的１V階躍響應（對應圖5a的傳遞函數）

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圖 6a. 20kHz增益帶寬積和72.23相位裕度時的響應較快速

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圖 6b. 空載輸出時對應的1V階躍響應（對應6a的傳遞函數）

4. 無功負載條件下

如果要使較不穩定的無功負載變得較為穩定，只需減慢回路的運行速度即可實現。圖7a和7b顯示了使用電容作為負載的控制循環的行為。電容器產生極性時的頻率與電容和輸出階段分流電阻成反比，此時增益和相位也會受到影響。圖7a展示了負載為0.1 μF電容器時的開環頻率響應。圖7b顯示了相應的階躍響應。

圖 7a. 0.1 μF電容作為負載時開環傳遞函數臨界穩定

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圖 7b. 0.1 μF電容器負載：對應的1 V階躍響應

圖7b所示的響應為欠阻尼響應，產生了過壓，且需要較長時間才能達到穩定狀態。調節增益帶寬積可以使系統具有更好的表現。如果您最希望實現的是完全消除過壓，則可以通過減慢回路的運行速度來獲得響應，而不產生任何過壓。圖8a和8b顯示了增益帶寬積為500 Hz的緩慢響應，可完全消除過壓。

圖 8a. 500 Hz增益帶寬積時的開環傳遞函數（負載：0.1 μF電容器）

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圖 8b. 500 Hz增益帶寬積時對應的1 V階躍響應（上升時間約為1 ms）

盡管消除了過壓，但系統響應變得很慢。為了獲得最優響應，可采用第二種方法來調節傳遞函數：使用反饋補償器（作為超前或者滯后補償器）

5. 使用反饋補償器

SourceAdapt技術提供了另一種工具來優化響應：反饋補償器。我們繼續沿用前面的例子，我們的目標是實現快速上升時間的同時避免過壓和振蕩。這個目標可以通過使用補償器來抵消由電容器產生的極效應來實現。采用這種控制方式，我們可以進一步增大增益帶寬積，在保持穩定的同時來獲得更短的上升時間。圖9a對比了增益帶寬積增加到20 kHz時，使用補償器和不使用補償器兩種情況下的增益裕度和相位裕度響應的對比。

圖 9a. 有無補償器時的開環傳遞函數對比（增益帶寬積：20 kHz；負載：0.1 μF電容器）

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圖 9b. 增益帶寬積為20 kHz和使用補償器時對應的1 V 階躍響應（上升時間：~100 μs）

如圖9b所示，該響應非常理想：上升時間減少了10X，沒有過壓，穩定性優良——相位裕度為45°左右。

6. 結論

本文描述了配置源測量單元傳遞函數以針對各種負載提供理想響應的必要性，以及如何借助全新的NI SourceAdapt技術來實現理想的可配置性。基于SourceAdapt技術，您現在可以針對任意負載完全自定義源測量單元響應，以獲得最短的上升時間，且不會出現任何過壓和振蕩。您還可以更快速地測試待測設備，而且不會出現意外損壞或者破壞系統穩定性的風險。

NI LabVIEW嵌入式技術的最新發展將LabVIEW圖形化開發環境的應用擴展至現場可編程門陣列(FPGA)，使得SourceAdapt技術成為可能。

[1] 增益裕度是指導致系統不穩定的開環增益變化范圍。
[2] 相位裕度是指導致閉環系統不穩定的開環相移變化范圍。