Moku:Lab集成成示波器、頻譜分析儀、波形發生器、相位表、數據記錄器、鎖相放?器、PID控制器、頻率響應分析儀、數字
濾波器、任意波形發生器、FIR濾波器生成器和激光鎖頻/穩頻十二個專業儀器于一臺設備。適?于信號采集、處理分析、控制
系統等應?。僅需通過軟件操控多儀器間功能切換，硬件便可以快速重新配置并執?的儀器功能。同時我們在不斷增強當
前儀器功能，客戶無需增加成本即可獲得更多強大功能及豐富的?戶體驗。
可視化操作界面
iPad—Moku引以為豪的觸控操作界?，通過直觀統?的iPad界?實現?線配置和操控您的儀器。節省學習儀器操作時間，將精
力投?到實驗的理解及結果分析。
多種連接方案
Python, LabVIEW, MATLAB—PC端使?
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產品特點
節省工作臺空間、優化實驗環境
可遠程控制，滿足嚴格實驗環境要求
小巧輕便、隨時隨地戶外工作
Moku:Lab應用于電源穩定性分析
在分析電源穩定性實驗中，本次案列使用Moku:Lab頻率響應分析儀模塊來測量線性電壓調節器在不同頻率激發下的增益與相
位。在本次電源穩定性分析中，將使用一個注入變壓器把微小信號注入一個反饋回路，觀察兩個不同負載電容的相位裕度。
Moku:Lab頻率響應分析儀模塊
Moku:Lab的頻率響應分析儀(FRA)通過輸出正弦掃頻信號對被測設備進行激發，同時使用混頻法來測量反饋信號的增益與相位，
從而得到設備的傳遞函數。在電源穩定性分析中，我們會把一個周期正弦掃頻信號通過注入變壓器注入到一個線性電壓調節器
的反饋回路中，并得到這個系統的相位裕度。
線性電壓調節器通常使用一個反饋回路來保持電壓的穩定性。我們需要人為注入一個干擾信號，從而測量控制回路的響應。通
常情況下，我們通過在其反饋回路中加入一個極小的電阻來實現信號注入與測量。這個電阻也被叫做注入電阻（Rinj）。
同大多數的測量設備一樣，Moku:Lab帶有接地的輸入輸出端。但Rinj通常并不接地，因此，我們需要使用注入變壓器來隔離兩
個電路。這個應用指南中，我們使用了來自Picotest的J2101A型注入變壓器。
實驗儀器設置
在電源穩定性分析中，使用Picotest VRTS 1.5版本的測試電路板進行測試。圖一為該電路電路圖。這個電路使用一個分流調節
器（U1）來控制一個雙極型晶體管（Q1），將7到10伏左右的電壓轉換到3.3 伏到R3與R4上。此測試電路提供了多個監測點，
以及一個4.99歐姆的注入電阻R2。測試點TP3與TP4則用來連接注入變壓器以及測量探頭。
開關S1可將切換使用不同的兩個100微法的輸出電容。其中，C2為鋁電解電容，C3為鉭質電容器。LED指示燈則是用來顯示該
電路是否已導通及正常工作。
圖 1 : VRTS 1.5 設計圖
圖 2 : 實驗設置
圖3 : VRTS 1.5近距離放大圖
圖二中展示了Moku:Lab，Picotest注入變壓器以及VRTS 1.5測試電路。圖三中近距離展現了VRTS1.5以及電源，探頭的連接
方法。使用Moku:Lab的輸入1的探頭連接至監測點TP4，輸入2的探頭連接至探測點TP3。輸出1用來產生驅動所用的掃頻正弦
波，輸入給注入變壓器中，并加載到Rinj上。輸出2并未使用。
為測量被測設備的傳遞函數，將輸入1與輸入2分別連接到注入電阻的兩端。然后，通過Moku:Lab的靈活便捷的iPad用戶界面，
即可快速設置數字通道，測量輸入2/輸入1的頻率響應，從而得到被測儀器的傳遞函數。
起始結果
首先，將輸出頻率范圍調節至100赫茲至10兆赫茲，輸出振幅-15dBm。在測試中，首先使用鉭質電容器。圖4展示了掃頻
所得出的結果。
如果使用隨時間線性增長的正弦函數，最終得到的掃描圖案中點與點之間的間距會隨著振幅的增加而增加。因為在這種情況下，
無論半徑大小，每圈的采樣點數量相同。隨著半徑的增加，點與點之間的間距自然會增大（圖1）。因此，需要一個隨著振幅
增加，頻率相對減小的函數。
通過MATLAB產生了這個等間距螺旋掃描所需的函數，并且將此函數的X-Y坐標值數據導成csv文件，通過SD卡導入了Moku:lab
中，使用Moku:Lab讀取導入的數據，顯示效果如圖2中看到。
圖4: 起始結果
數學通道 (橙色) 展示了系統的Bode圖
輸入1 (紅色) 和輸入 2(藍色) 也分別展示在圖中
iPad用戶界面提供了方便實用的光標功能。圖中較為明顯的三個峰分別被光標標注
圖中可以看到較為明顯的噪聲
實驗優化
在電源穩定性分析中，通過提高提平均測量時間（至少200毫秒或100周期），并些許提高整定時間（至少20毫秒或20周期）
的方法提高信噪比。新得到的Bode圖中，信噪比明顯提高。
圖5: 噪聲明顯減少，有些許過載現象
調整平均測量時間與整定時間后，噪聲明顯減少
在0分貝增益點處，有些許非線性現象。可能是由于過高驅動電壓所導致
在100-300千赫區間有較為明顯的相位噪聲
或可以通過減少驅動電壓來提升測量質量
圖6:鉭質電容最終Bode圖
我們將驅動電壓改為-30dBm，并將輸入改為交流耦合，1伏峰-峰輸入范圍
0dBm點已經趨于線性，大約在6.39千赫茲。所得36.9°左右相位裕度
最后，切換開關并檢測鋁電解電容的響應。圖7展示了該電容的Bode圖
圖7:鋁電解電容最終Bode圖
0dBm在點大約在8.461千赫茲，相位裕度增長到了75.295°
總結
在電源穩定性分析應用中，我們演示了如何使用Moku:Lab頻率響應分析儀以及注入變壓器來測量線性電壓調節器的頻率響
應。通過改變以及優化分析儀的輸出電壓、平均時間，我們得到了高信噪比的Bode圖。通過Bode圖，可以看到兩種不同電
容的相位裕度。Moku:Lab擁有快捷方便的用戶操作界面，用戶可輕松將采集完數據或屏幕截圖直接上傳到云端或者通過郵
件等方式發送，或將采集到的數據直接上傳到電腦上進行分析。
應用案列
? 太赫茲時域光譜、時域熱反射測量（TDTR)
? 氣體諧波測量實驗
? 激光器穩頻/鎖頻實驗
? 原子物理實驗
? 飛秒脈沖受激拉曼損耗顯微成像
? 微弱信號測量
? 光聲粘彈性成像測量
? 光聲光譜測量
? 光電實驗信號的分析和測量
? 電子工程類實驗
? 邁克爾遜干涉實驗
? RC、RL電路實驗
? 對有用信號與噪聲信號分離的數字濾波器實驗
? 光速的測量
? 系統輸出信號的相位差測量以及幅值、頻率的同時測量
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