UHF-PID 四通道 PID/PLL 控制器

UHF-PID 选件包含 4 通道可配置的 PID(比例-积分-微分)控制器。基于大量的测量数据,这些控制器可以为许多仪器参数和输出值提供快速反馈。可编程的 PID 与锁相放大器无缝集成,可应用到众多领域,如用于两个激光器相位同步的 PLL(锁相环)设置、载波包络偏移稳定和快速原子力显微镜模式。PID 智能设定可帮助快速找到合适的参数、显示阶跃响应和传递函数,支持复杂设置。通过自动调谐功能,回路滤波器会自动调整以找到含有最小残余 PID 错误的点。

UHF-PID 主要特点

  • 4 个独立 PID 控制器
  • PID Advisor 具有被测设备 (DUT) 模式、传递函数和阶梯函数模型,能获得可调节的目标带宽
  • 自动调谐 PID 通过调整不同组集的参数的带宽,自动最小化平均 PID 错误信号
  • 多达 300 kHz回路滤波器带宽的高速操作
  • 输入参数:解调器数据、辅助输入、辅助输出和运算单元
  • 输出参数:输出振幅、振荡器频率、解调器相位、辅助输出和信号输出偏移
  • 相位因解调器 Θ 数据 (± 64 π) 去卷叠,例如因光学锁相环
  • 衍生支路的低通滤波器

UHF-PID 升级和兼容性

  • 现场可升级的选件
  • 与所有其他 UHF 选件兼容

UHF-PID 应用

  • 激光频率稳定
  • 光学锁相环,例如载波包络偏移稳定 (CEO)
  • 高速 AFM,如自动增益控制 (AGC)
  • MEMS 微电子机械系统测量,例如陀螺仪
  • 干涉仪稳定
  • 纳米机械振荡器

UHF-PID 功能图解

锁相环

PID 控制器一项重要的应用是两个振荡器的相位相干同步,即锁相环 (PLL)。最简单的情况是,无论何时信号作为外部频率参考提供给锁相放大器,再通过向外部参考设置解调器 4 或 8 自动映射到一个内部振荡器,一个 PID 将会收取一个解调器的相位信息作为输入,再向一个内部振荡器的频率提供反馈。务必要了解的一点,即该准则反向进行也可成立,举例来说,内部振荡器的良好相位噪声属性可能被转移到外部设置中,如激光系统。

运算单元

运算单元可以与 PID 控制器结合使用,对诸如解调器数据执行基本数学运算,之后将结果作为输入提供给 PID。一个简单的例子是干涉仪的稳定,在此过程中,相位角基于 atan2(Y/X) 计算,X 分量取自基频,第 2 谐波的 Y 分量乘以归一化因数后可当作反馈使用。

PID Advisor 和自动调谐

PID Advisor 和自动调谐功能使得即使毫无经验的用户也可以简单、方便地设置控制环,而 LabOne 工具组也提供了显示已实现成果的各种方式。绘图机功能可形象地在时域中显示 PID 错误和 PID 输出以及显示数据柱状图,而 SW 触发器可用于在 PID 集点更改时记录阶跃响应。这些阶跃响应可以直接与 PID Advisor 的模型函数对比。集成的频谱分析仪可显示控制环信号的频域数据,了解伺服出现的问题和潜在噪声源。扫频仪可以显示传递函数,使用户对全部设置有详尽的了解。

UHF-PID 规格

配置 有 PLL 功能的 4 个 PID 控制器
PID 输入参数 解调器 1 至 8 的X、Y、R 和 Theta,辅助输入 1 和 2,辅助输出 1 至 4
PID 输出参数 信号输出振幅 1 和 2,振荡器频率 1 至 8,辅助输入 1 至 4,数字输出 DIO(16 位)
PID 带宽 多达 300 kHz
PID 最小传播延迟 1.5 µs(信号输入至辅助输出)
PLL 频率范围 10 Hz - 600 MHz
PLL 带宽 多达 300 kHz

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