什么是頻率響應(yīng)分析儀？

頻率響應(yīng)分析儀 (FRA) 是一種高精度測量儀器，用于在頻域中分析組件、電路和系統(tǒng)（稱為被測設(shè)備或 DUT）。FRA 通常會生成正弦信號并將其注入到被測組件、電路或系統(tǒng)中。使用 FRA 上的一個輸入通道（通常是通道 1）在注入點測量此信號。注入信號穿過被測設(shè)備，頻率響應(yīng)分析儀在第二個參考點同時測量相同的信號 -通常是系統(tǒng)的輸出，使用通道 2。使用正弦波可以確定系統(tǒng)的頻域行為（頻率響應(yīng)）。

頻率響應(yīng)分析儀連接到 DUT

左圖說明了將 FRA 連接到 DUT 的基本概述，信號發(fā)生器和參考通道 (CH1) 連接到 DUT 的輸入，CH2 連接到 DUT 的輸出。

這種連接方法可以確定 DUT 的頻域行為（也稱為頻率響應(yīng)）。DUT 在特定頻率范圍內(nèi)的響應(yīng)可以通過執(zhí)行“掃描"來確定，這涉及在用戶預(yù)先選擇的頻率范圍內(nèi)步進(jìn)注入頻率。

頻率響應(yīng)分析儀框圖

一旦測試信號到達(dá)頻率響應(yīng)分析儀的輸入端，它們將通過 N4L 專有測距電路進(jìn)行信號調(diào)理，然后通過高線性度 ADC 進(jìn)行數(shù)字化。數(shù)字化后，數(shù)據(jù)被傳遞到 FPGA/DSP 進(jìn)行離散傅立葉分析。DFT 充當(dāng)“陷波濾波器"，僅提取注入的信號頻率，拒絕所有其他頻率。例如，如果 FRA 發(fā)生器將 1kHz 信號注入電路，則頻率響應(yīng)分析儀利用 DFT 過程僅從傳遞到 FPGA 的信號中提取 1kHz 分量。

如果沒有 DFT 過程，頻率響應(yīng)分析儀數(shù)字化的信號也會包含噪聲。DFT 工藝提供出色的選擇性和非常高 (120dB) 的動態(tài)范圍。

比較來自 CH1 和 CH2 的 DFT 輸出的幅度和相移。絕對增益 (CH2/CH1) 轉(zhuǎn)換為 dB 值，并顯示 dB 增益和相移度數(shù)。

如何將頻率分析儀用于我的開發(fā)工作？

對于任何硬件工程師來說，頻率響應(yīng)分析儀都應(yīng)該被視為與示波器一樣重要，它是一種主要的設(shè)計工具，將在任何硬件工程師的測試臺上發(fā)揮重要作用。重要的是要記住，N4L FRA 是精密儀器，具有經(jīng)過校準(zhǔn)的輸入并提供通常僅在計量學(xué)中才能看到的測量精度。

FRA 可用于表征輸入濾波器電路的增益/相位響應(yīng)，確定晶體管的交流信號行為，確定伺服電機(jī)控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定，使工程師能夠確定設(shè)備的傳遞函數(shù)或子系統(tǒng)。這些只是頻率響應(yīng)分析儀可以應(yīng)用的數(shù)千種應(yīng)用中的一小部分。

結(jié)合多功能測量的寬帶寬頻率響應(yīng)分析儀

在一個來自許多不同應(yīng)用領(lǐng)域的工程師需要不斷提高速度、靈活性和測量精度的世界中，PSM 系列是新一代多功能頻率響應(yīng)分析儀，可在每種模式下提供的性能，而不會影響精度或額外的成本通常與這種靈活的工具相關(guān)聯(lián)。Newtons4th 在我們的儀器中利用創(chuàng)新的現(xiàn)代技術(shù)和*的電路設(shè)計，在不增加成本的情況下實現(xiàn)如此高的精度。

PSM 系列儀器不僅提供傳統(tǒng)的頻率響應(yīng)測量，還可以與阻抗分析接口結(jié)合以形成高精度阻抗分析儀，對于 PSM3750，該解決方案能夠提供高達(dá) 50MHz 的阻抗分析

其他功能包括示波器功能 (PSM3750 + SFRA45) 以及功率分析儀、諧波分析儀和矢量電壓表模式。

完整的頻率響應(yīng)分析儀范圍比較表

 標(biāo)準(zhǔn)         選項         不可用

	SFRA45 – 變壓器掃描頻率響應(yīng)分析儀	PSM1700 – 高精度 100Vpk 輸入	PSM1735 – 高精度 0.01dB 35MHz	PSM3750 – 高精度 50MHz 帶寬
基本精度	0.02dB	0.02dB	0.01dB	0.01dB
相位精度	0.025°	0.02°	0.02°	0.025°
頻率范圍	5Hz ~ 45MHz	10uHz ~ 1MHz	10uHz ~ 35MHz	10uHz ~ 50MHz
測量	實時 DFT	實時 DFT	實時 DFT	實時 DFT
提供 IAI 阻抗分析選項
IAI阻抗分析基本精度		0.1%	0.1%	0.1%
提供 LCR 有源頭選項
LCR 主動頭精度		0.2%	0.2%
頻道數(shù)	2	2	2	2 或 3
真有效值電壓表
示波器
隔離發(fā)電機(jī)
隔離輸入
諧波分析儀
功率分析儀
輸入最大電壓	10Vpk	100Vpk	10Vpk	500Vpk
范圍數(shù)	9	9	9	16
USB 內(nèi)存端口
局域網(wǎng)端口
GPIB 端口
RS232 端口
實時時鐘
19 英寸機(jī)架安裝選項
內(nèi)部存儲器	1000 條記錄	8000 條記錄	8000 條記錄	16000 條記錄
尺寸不包括。英尺 (HxWxD mm)	305 x 230 x 45	170 x 350 x 250	170 x 350 x 250	92 x 215 x 312
重量（儀器）	2.7公斤	4公斤	4公斤	3.3 – 3.5公斤