仿真电源瞬态和噪声，支持卫星和国防系统的开发与验证

[{"attributes":{"color":"#ff0000","bold":true},"insert":"介绍"},{"insert":" \n在实验室，常规电源被视为“带有旋钮的电池”，用于向处于开发阶段的系统或子系统供电。但是，为了全面探索、评估和诊断卫星或国防系统组件的故障，我们需要更先进的仪器，以仿真各种潜在的电气干扰。 \nKeysight N6705 直流电源分析仪可仿真飞机、舰船、地面车辆或卫星电源线上突然出现的瞬态和噪声。引擎启动、电源切换、负载变化、闪电袭击、电子对抗 (EW) 脉冲、太阳耀斑和高能粒子都有可能引发电源瞬态。交流电源线纹波 ( 如 400 Hz) 和机电设备的寄生耦合都会产生多余噪声。 \n本应用指南将介绍可能的问题、概括说明典型解决方案的潜在缺点、描述建议解决方案并提供实例结果。\n \n"},{"attributes":{"color":"#ff0000","bold":true},"insert":"问题 : 瞬态和噪声 "},{"insert":"\n电源线中的瞬态和噪声可能造成系统或子系统出现意外且多余的行为。在本指南中，我们将使用以下明确定义 : \n— 瞬态 : 电源瞬态是指电压或电流中的意外变化。瞬态是一次性的非周期信号或事件，通常称为电涌、尖峰、漏失或中断。 \n— 噪声 : 电源噪声是一个或多个多余信号对直流电平的调制。噪声通常是持续的周期信号，一般称为纹波。 \n瞬态可能源自可预测和不可预测的原因。例如负载阻抗 (Z 负载 ) 的突然变化属于可预测的原因 : 大功率系统启动 (Z 负载突然减小 ) 或关闭 (Z 负载 突然增大 )。另一个实例是脉冲信号发射在设备和系统中引起的大幅动态变化。另外瞬态现象还可能发生在，例如，飞行器从地面电源切换为引擎驱动电源时。 \n不可预测的原因包括闪电袭击和太阳耀斑等自然事件。人为原因包括电动机和发电机等机电设备启动或电子战系统传输等。 \n噪声通常来自内部或外部。对于使用交流电源的设备，不完全的滤波可导致直流电源线耦合 50、60 或 400 Hz 的工频。\n \n"},{"attributes":{"color":"#ff0000","bold":true},"insert":"问题 : 典型直流电源解决方案"},{"insert":" \n典型条件下，仿真电源瞬态和噪声需要使用多种仪器 : 一个或多个直流电源、一个数字万用表、一台示波器和一台任意波形发生器 (AWG)。此外，仿真通常还需要一台装有波形生成软件的电脑，以便向 AWG 下载文件。 \n该方法非常灵活，但会在多个方面增加系统复杂性 : 连接仪器与被测器件，设置每台仪器，在 PC 中创建波形并将其传输至 AWG，等等。如果出现测量问题，判断问题源自测试系统或被测器件将非常困难且耗时。\n \n"},{"attributes":{"color":"#ff0000","bold":true},"insert":"建议的解决方案 "},{"insert":"\nN6705 直流电源分析仪可以简化此类复杂测试情景。该仪器的核心是一个四插槽 600W 直流电源，可兼容所有 Keysight N6700 系列电源模块 ( 参见侧栏)。 \n内置数字化仪支持电压和电流测量，无需电流分路器、电流探头或电流感应电阻器。包含的示波器功能可在大尺寸彩色显示屏上图形化显示采集到的数据。 \nAWG 功能可支持在 N6705 中进行瞬态和噪声仿真。简单易用的界面可简化波形生成过程，宽波形带宽可提升信号的质量。 \nN6705 使用运行长度编码，您只需指定少量的点即可生成波形 : 波形的每个点都由电压设置和驻留时间定义。例如，您仅需要三个点便可定义一个脉冲。 \n表 1 是完整的 N6705 可选波形列表。每个波形都可设置为连续重复或重复指定次数。用户定义波形可作为逗号分隔变量 (CSV) 文件通过前面板输入或下载至仪器。\n \nN6700 系列模块 \nN6700 系列包括四类直流电源模块 : 基础模块、高性能模块、高精度模块和源表模块 (SMU)。N6705 基础电源包括高达 150 V 和 20 A 的 50、100和 300 W 型号;N6750 高性能电源包括高达 60 V 和 50 A 的 50、100、300 和 5 0 0 W 型号 ; N6780 源表模块提供高达 20 V 和 3 A 的 20 W 型号。\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202302/2d71c11f483c0eb4.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"配套的 Keysight 14585A 控制和分析软件可通过一台 PC 控制多达四个N6705 主机，图形用户界面可以改善数据视图和管理。并且，该软件可捕获和下载真实信号并回放多达 16 个信号，以创建复杂的任意波形 ( 需要四台 N6705 直流电源分析仪 )。如欲了解更多信息，请访问 : www.Keysight.com/ fifi nd/14585。 \n \n"},{"attributes":{"color":"#ff0000","bold":true},"insert":"测量结果 : 生成瞬态波形"},{"insert":" \n下面我们介绍一个使用 N6705 仿真电源中断的实例。RTCA DO-160F 是一个飞行器电子设备测试标准，定义了电源中断情景。N6705 的主要参数如下 : \n— 额定电压 = 28 V \n— 最小电压 = 4.2 V \n— 下降时间 (Tf)= 17 ms \n— 驻留时间 (Ti )= 8 ms \n— 上升时间 (Tr)= 4 ms \n如图 1 所示，参数可通过仪器界面和内置“梯形波”功能输入。N6705 用于捕获结果波形 ( 参见图 2)。 \n"},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202302/7d1d28e807c8be46.png"}},{"insert":" "},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"图 1.前面板界面可简化不同类型波形的生成"},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":" "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202302/978f1b53490f1aa5.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"图 2.测量游标可显示中断波形的幅度电平"},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":" \n任意波形生成功能还可用于创建复杂的瞬态信号。例如，示波器可以捕获引擎 \n启动时的电源瞬态。捕获的真实波形可作为 CSV 文件保存到 USB 存储器并传 \n输到 N6705，以作为测试信号回放。\n"},{"attributes":{"color":"#ff0000","bold":true},"insert":" "},{"insert":"\n"},{"attributes":{"color":"#ff0000","bold":true},"insert":"测试结果: 生成噪声波形"},{"insert":"\n仿真直流电平上的交流电源线纹波较为简单。如图 3 所示，通过 N6705 前面板可定义实例波形。图 4 显示的是 N6705 捕获和表征的直流加纹波波形。\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202302/607e1390f44ada3f.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"图 3.正如此处的定义，1 V、400 Hz 的正玄波与 24 V 直流信号叠加"},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":" "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202302/b8657c2eab1a7b37.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"图 4.德尔塔游标显示交流电源线噪声的幅度和周期"},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":" "},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"attributes":{"color":"#ff0000","bold":true},"insert":"总结 "},{"insert":"\nN6705 是一台多功能综合仪器，可方便地仿真从简单到复杂的广泛瞬态和噪声信号。通过前面板界面可以快速定义各类简单信号，复杂的任意波形可以作为 CSV 文件加载 ― 无需编写任何代码。这些功能可以简化全面测试、练习和验证卫星、航空航天和国防系统组件与子组件电源性能的过程。\n \n——转自是德科技"},{"attributes":{"align":"right"},"insert":"\n"},{"insert":"\n"}]