確定了以上的信號初始條件,我們就可以在EXCEL中利用插入公式的方法,產生多個周期的電壓電流采樣點,為了提高運算精度,采用每個周期1800個采樣點,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頻率,為了方便計算,我們可以將10ns延遲換算成角度單位。
此時我們將相位延遲 ⊿?(10KHz)與 ⊿?(200KHz)分別代入公式:
I(t)(10KHz)=Asin(ωx+φ2+⊿?(10KHz)),I(t)(200KHz)=Asin(ωx+φ2+⊿?(200KHz))
通過一系列運算得到如下結果:
不同頻率下,10ns延遲時間對功率誤差的影響
由此計算,很容易看出相同延遲時間的前提下,頻率越高相位延遲對于功率測量的影響越大。
到了100KHz以上,超過2%以上的誤差很大程度上會影響最終測試結果,特別在效率測試中表現(xiàn)得尤為明顯。因此對于高頻功率測量,調整U-I的相位延遲成為能否精準測試功率或效率的關鍵因素。接下來,我們針對高頻電流電壓的相位延遲,提出一個合理可行的校準方案。
高頻電流電壓相位延遲的校準方案
校準系統(tǒng)構成:
· 高頻函數(shù)發(fā)生器
· 高頻功率放大器
· 高頻薄膜電容
· 在電壓測使用差分探頭與電流直接輸入的相位校準;
· 調整時間,在電容器的功耗測量中,使相位差大約為90度;
· 為了檢查電壓和電流之間的相位差,必要時可拉長時間軸并查看波形。
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,可以簡單設計出具有U=100V、I=2A、初始相位差?=90°的標準相位校準信號。
那么,不同頻率的信號,在100V交流輸出的情況下,為了產生2Arms的電流需要多大的電容呢?我們可以通過下表做個簡單的運算。
通過簡單的運算,我們可以根據(jù)輸出電壓、頻率、所需電流大小計算所需的電容器容量匹配不同相位校準的需求。