數字環(huán)路不同于模擬環(huán)路

最近我聽(tīng)到一種說(shuō)法：在一個(gè)電源轉換器的輸出端上數字環(huán)路與模擬環(huán)路相同。該說(shuō)法是這樣的：

“對于最終用戶(hù)來(lái)說(shuō)，采用數字電源控制方法的電源與采用模擬電源控制方法的電源看上去將是相同的。”

這使我想起了那個(gè)有關(guān)戴維寧(Thevenin)和諾頓(Norton)等效電路的經(jīng)典面試題。問(wèn)題是這樣的：

有兩個(gè)盒子，A盒和B盒，具有下面的電路：

您怎么能確定哪個(gè)是哪個(gè)呢?

新手的理由是它們都輸出相同的電壓，它們皆具有相同的源阻抗。當他們因無(wú)法確定而放棄時(shí)，您告訴他們：兩者當中有一個(gè)的功耗較多并產(chǎn)生溫升。其中溫度較高的那個(gè)盒子包含Norton電路。

我還有另一個(gè)非常好的面試題：

有兩個(gè)盒子，A盒和B盒，具有下面的電路：

一個(gè)盒子具有一個(gè)采用數字控制環(huán)路的電源轉換器，另一個(gè)盒子則具有一個(gè)采用模擬控制環(huán)路的電源轉換器。它們均輸出1V電壓，在所有的頻率下具有相同的輸出阻抗，而且它們擁有相同的瞬態(tài)行為特性。您怎樣確定這兩個(gè)盒子哪個(gè)是哪個(gè)呢?

答案相當簡(jiǎn)單，在每個(gè)盒子上放置一臺示波器并比較量化噪聲。

數字控制環(huán)路采用一個(gè)ADC(以捕獲輸出電壓和/或電流)、一個(gè)有限數學(xué)補償器和一個(gè)數字PWM。該ADC、補償器和PWM均具備有限的分辨率。因此，數字控制環(huán)路是一種采樣和量化數據系統。模擬控制環(huán)路采用一個(gè)斜坡補償器和具有模擬補償器的比較器，其亦為一種采樣數據系統，但卻不是量化系統。只存在非常低的噪聲電平，類(lèi)似于運算放大器中的噪聲。

數字控制環(huán)路將具有量化噪聲，而模擬控制環(huán)路則沒(méi)有，于是我們可以區分兩個(gè)盒子各是哪一個(gè)。

例如：我比較了采用相同PWM時(shí)鐘速率、相同輸出濾波器設計、相同補償和相同FET開(kāi)關(guān)的數字環(huán)路和模擬環(huán)路。這兩個(gè)環(huán)路的負載瞬變過(guò)程是相同的。

在這里給出的示波器上，您看到的是100ms數據中的負載瞬變。

上方的掃跡是模擬環(huán)路，下方的掃跡則是數字環(huán)路?？梢郧宄乜吹?，較低的頻率在數字環(huán)路波形的中間產(chǎn)生了影響，而且您會(huì )發(fā)現它“騎”在開(kāi)關(guān)噪聲的峰值上。

直方圖示出了電壓的概率分布：

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