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 误差的点。
━ 4 个独立的 PID 控制器
━ PID Advisor 具有多个 DUT 模型,可以显示传递函数和阶跃响应,可以调节目标带宽
━ 自动调谐将残留 PID 误差降至最小
━ 高速运行,最大环路滤波器带宽高达 300 kHz
━ 输入参数:解调器数据、辅助输入、辅助输出和算术单元
━ 输出参数:输出幅值、振荡器频率、解调器相位、辅助输出和信号输出偏置
━ 解调器的输出的相位可以 ±1024 π 相位展开,例如应用在光学锁相环中
━ PID中的微分支路可以设置低通滤波
━ 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
锁相环
PID 控制器的一项重要应用是两个振荡器之间的相位相干同步,即锁相环 (PLL)。最简单的情况是,向锁相放大器提供一个调制信号,并把解调器 4 或 8 设置成外部参考模式,从而将其信号频率自动映射到一个内置振荡器。PID 会读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。 该原理反过来也成立,这点也非常重要。举例来说,内部振荡器的良好相位噪声特性可以使外部设备受益,如激光系统。
算术单元
算术单元可以与 PID 控制器一起使用,例如对解调器数据执行基本数学运算,并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。在此应用中,需要根据 atan2(Y/X) 来计算一个相位角来作为反馈信号。其中 X 分量取自基频,二次谐波的 Y 分量需要乘以归一化因数。
PID Advisor,自动调谐和自动设置点切换
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® 工具箱也提供了表征 PID 控制性能的工具。绘图仪功能可在时域中显示 PID 错误和 PID 输出以及它们的直方图。在手动更改或切换模式中自动更改 PID 设定点时,可用软件触发(数据采集模块)来记录阶跃响应。这些阶跃响应可以直接与 PID Advisor 的模型函数做对比,以便优化参数。集成的频谱分析仪可显示控制环信号的频域数据,突出“伺服泵”和潜在噪声源。参数扫描仪则可以表征传递函数,使用户对整个实验系统有更详尽的了解。