確定了以上的信號(hào)初始條件,我們就可以在EXCEL中利用插入公式的方法,產(chǎn)生多個(gè)周期的電壓電流采樣點(diǎn),為了提高運(yùn)算精度,采用每個(gè)周期1800個(gè)采樣點(diǎn),如果換算成采樣頻率的話:10KHz→18MS/s,200KHz→360MS/s。
既然確定了采樣頻率和信號(hào)頻率,為了方便計(jì)算,我們可以將10ns延遲換算成角度單位。
此時(shí)我們將相位延遲 ⊿?(10KHz)與 ⊿?(200KHz)分別代入公式:
I(t)(10KHz)=Asin(ωx+φ2+⊿?(10KHz)),I(t)(200KHz)=Asin(ωx+φ2+⊿?(200KHz))
通過一系列運(yùn)算得到如下結(jié)果:
不同頻率下,10ns延遲時(shí)間對(duì)功率誤差的影響
由此計(jì)算,很容易看出相同延遲時(shí)間的前提下,頻率越高相位延遲對(duì)于功率測(cè)量的影響越大。
到了100KHz以上,超過2%以上的誤差很大程度上會(huì)影響最終測(cè)試結(jié)果,特別在效率測(cè)試中表現(xiàn)得尤為明顯。因此對(duì)于高頻功率測(cè)量,調(diào)整U-I的相位延遲成為能否精準(zhǔn)測(cè)試功率或效率的關(guān)鍵因素。接下來,我們針對(duì)高頻電流電壓的相位延遲,提出一個(gè)合理可行的校準(zhǔn)方案。
高頻電流電壓相位延遲的校準(zhǔn)方案
校準(zhǔn)系統(tǒng)構(gòu)成:
· 高頻函數(shù)發(fā)生器
· 高頻功率放大器
· 高頻薄膜電容
· 在電壓測(cè)使用差分探頭與電流直接輸入的相位校準(zhǔn);
· 調(diào)整時(shí)間,在電容器的功耗測(cè)量中,使相位差大約為90度;
· 為了檢查電壓和電流之間的相位差,必要時(shí)可拉長(zhǎng)時(shí)間軸并查看波形。
本方案采用函數(shù)發(fā)生器+高頻功率放大器輸出高頻電壓,利用電容的高通低阻以及電流電壓90度相位差的特性,可以簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)出具有U=100V、I=2A、初始相位差?=90°的標(biāo)準(zhǔn)相位校準(zhǔn)信號(hào)。
那么,不同頻率的信號(hào),在100V交流輸出的情況下,為了產(chǎn)生2Arms的電流需要多大的電容呢?我們可以通過下表做個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)算。
通過簡(jiǎn)單的運(yùn)算,我們可以根據(jù)輸出電壓、頻率、所需電流大小計(jì)算所需的電容器容量匹配不同相位校準(zhǔn)的需求。