大多數(shù)電源和穩(wěn)壓器是為在指定電流范圍內(nèi)保持恒定電壓而設(shè)計的。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，它們在本質(zhì)上都是帶有閉合反饋環(huán)路的放大器。理想的電源必需響應(yīng)快，保持恒定輸出，而又沒有過多的振鈴或振蕩?？刂骗h(huán)路測量有助于表征電源怎樣對輸出負(fù)載條件變化作出響應(yīng)。

01 頻響分析簡介

系統(tǒng)頻響是一種與頻率相關(guān)的函數(shù)，表示系統(tǒng)輸入（激發(fā)）上特定頻率的基準(zhǔn)信號 ( 通常是一個正弦曲線波形 ) 怎樣傳送通過系統(tǒng)。圖 1 是概括性的控制環(huán)路，其中正弦波 a(t) 應(yīng)用到擁有傳遞函數(shù) G(s) 的系統(tǒng)中。在初始條件引起的瞬態(tài)信號衰落消失后，輸出 b(t) 變成正弦波，但有不同的幅度 B 和相對相位 Φ。輸出 b(t) 的幅度和相位實際上與輸入正弦曲線的頻率 (ω●rad/s) 上的傳遞函數(shù) G(s)有關(guān)。反饋系數(shù)‘k’決定了怎樣根據(jù)輸出上的負(fù)載調(diào)節(jié)輸入信號。

為了解系統(tǒng)特點，我們以變化幅度在頻率范圍內(nèi)掃描輸入正弦曲線信號。這有助于表示在某個頻率范圍內(nèi)獲得的環(huán)路的增益和相位，提供與控制環(huán)路和電源穩(wěn)定性有關(guān)的重要信息。通過順序測量各個頻率上的增益和相位，可以繪制增益和相位相對于頻率關(guān)系圖。通過使用對數(shù)頻率標(biāo)度，這些圖可以覆蓋非常寬的頻率范圍。這些圖通常稱為波德圖，因為 Hendrik Wade Bode最早在控制系統(tǒng)設(shè)計方法中使用這些圖。

波德本人 1940 年在《貝爾系統(tǒng)技術(shù)雜志》發(fā)表的文章（“反饋放大器設(shè)計中衰減與相位之間的關(guān)系”）中說：著手反饋放大器設(shè)計的工程師必須是擁有混合情緒的人。一方面，他可能會對結(jié)構(gòu)特點的改進欣喜若狂，因為反饋結(jié)果非常好，前景一片光明。另一方面，他深知，除非自己最終能夠圍繞反饋環(huán)路調(diào)節(jié)相位和衰減特點，放大器不會自發(fā)地突然不可控地唱起來，否則這些優(yōu)勢實際上根本實現(xiàn)不了。

在電源設(shè)計中，控制環(huán)路測量有助于表征電源對輸出負(fù)載條件變化、輸入電壓變化、溫度變化等怎樣作出響應(yīng)。理想的電源必需響應(yīng)快，保持恒定輸出，而又不會有過多的振鈴或振蕩。這通常通過控制電源和負(fù)載之間元器件（一般是 MOSFET）的快速開關(guān)來實現(xiàn)。開關(guān)打開的時間相對關(guān)閉的時間越長，為負(fù)載提供的功率越高。不穩(wěn)定的電源或穩(wěn)壓器可能會振蕩，導(dǎo)致控制環(huán)路帶寬上出現(xiàn)非常大的明顯紋波。這種振蕩還可能會導(dǎo)致EMI 問題。

02 增益裕量和相位裕量

環(huán)路的增益為正 ( ≥ 1) 時，也會出現(xiàn)不穩(wěn)定性，因為相移接近 -180°。在這些情況下，環(huán)路會出現(xiàn)正反饋，變得不穩(wěn)定。波德圖顯示相同頻率標(biāo)度上的增益和相位，讓你看到與這種不想要的情況的接近程度。從波德圖獲得的兩項測量會衡量電源控制環(huán)路的安全裕量：相位裕量和增益裕量。