電路穩(wěn)定性表征動(dòng)態(tài)電路在擾動(dòng)作用下的行為特征，包含兩種典型情形：運(yùn)行狀態(tài)下遭遇瞬時(shí)擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)保持原有穩(wěn)態(tài)的能力;擾動(dòng)消除后系統(tǒng)自主回歸原始穩(wěn)態(tài)的恢復(fù)能力。這一性質(zhì)是評(píng)估電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、電子設(shè)備抗干擾能力的核心指標(biāo)。

　　判定方法

　　穩(wěn)定性判定依據(jù)系統(tǒng)微分方程根的位置分布特性：

　　當(dāng)系統(tǒng)極點(diǎn)全部位于復(fù)平面左半部時(shí)，呈現(xiàn)漸進(jìn)穩(wěn)定特性

　　若存在極點(diǎn)位于虛軸或右半平面，則系統(tǒng)可能發(fā)生持續(xù)振蕩或發(fā)散現(xiàn)象

　　影響因素

　　系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置直接影響穩(wěn)定性表現(xiàn)：

　　反饋回路的相位裕度與增益裕度

　　儲(chǔ)能元件(電感、電容)的能量存儲(chǔ)特性

　　非線性元件引入的諧波失真效應(yīng)

　　分布式參數(shù)對(duì)高頻響應(yīng)的制約作用

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　電路設(shè)計(jì)不僅有很多技巧，同樣也存在很多誤區(qū)，本文將介紹電路穩(wěn)定性設(shè)計(jì)當(dāng)中的常見誤區(qū)。

　　誤區(qū)1：產(chǎn)品故障=產(chǎn)品不可靠產(chǎn)品出現(xiàn)問題，有時(shí)候并不是研發(fā)的問題，曾經(jīng)有案例，面向國(guó)內(nèi)中等以上發(fā)達(dá)地區(qū)的設(shè)備，因?yàn)樵趪?guó)內(nèi)用的不錯(cuò)，所以出口到了哥倫比亞，但在那里頻頻故障。

　　故障的原因在于中國(guó)大陸中等以上發(fā)達(dá)地區(qū)的海拔都比較低，所以高海拔地區(qū)，設(shè)備的氣密性受到了挑戰(zhàn)，設(shè)備內(nèi)外壓差增大泄露率增加。

　　項(xiàng)目立項(xiàng)時(shí)只考慮了低海拔，所以人家的設(shè)計(jì)是沒問題的，您老總就這樣要求的嘛，誰決策了拿這個(gè)型號(hào)出口哥倫比亞，他才是罪魁禍?zhǔn)住?/p>

　　如果管研發(fā)的老總參與決策而沒提出反對(duì)意見，他簡(jiǎn)直就是最大的罪人，畢竟銷售的高管決策不懂技術(shù)還是可以原諒的，技術(shù)副總的錯(cuò)誤則是無能。

　　產(chǎn)品可靠性是：規(guī)定的時(shí)間、規(guī)定的條件下，完成規(guī)定功能的能力。

　　讀者一定要細(xì)細(xì)品味這個(gè)定義，格物致知，看看誰能格這個(gè)定義的時(shí)候能達(dá)到更多的致知，使用現(xiàn)場(chǎng)的條件常常超過了規(guī)定的條件，而這個(gè)超出很大可能是隱含的。

　　誤區(qū)2：降額容易沒啥問題降額誰都會(huì)，如畫畫，誰都會(huì)，但不是誰都能靠畫畫生存，這里僅作一簡(jiǎn)單總結(jié)：

　　同功能、但不同工藝的器件降額系數(shù)不同;

　　可調(diào)器件和定值器件降額系數(shù)不同;

　　負(fù)載不同，降額系數(shù)不同;

　　同規(guī)格導(dǎo)線在多匝和單匝應(yīng)用時(shí)降額系數(shù)不同;

　　部分參數(shù)不可降額;

　　結(jié)溫降額不可遺漏。

　　誤區(qū)3：元器件可放心使用器件損壞為何常被稱之為“燒”?原因就是器件失效大都是熱失效，因?yàn)槠骷h(huán)境溫度≠整機(jī)環(huán)境溫度，器件環(huán)境受到機(jī)箱內(nèi)其他器件散熱的影響，一般器件環(huán)境溫度比整機(jī)環(huán)境溫度要高。

　　誤區(qū)4：可靠性跟機(jī)械、軟件無關(guān)安裝、布線、布局、噴涂的處理都會(huì)影響電氣性能;

　　電磁兼容、虛焊、散熱、振動(dòng)噪聲、腐蝕、接地都和結(jié)構(gòu)有關(guān);

　　軟件的防錯(cuò)、判錯(cuò)、糾錯(cuò)、容錯(cuò)處理措施可避免機(jī)械和電子缺陷問題。

　　誤區(qū)5：器件簡(jiǎn)單無需Datasheet做設(shè)計(jì)時(shí)一定要拿到所有器件的Datasheet，然后閱讀其上的所有圖形圖表和參數(shù)，最后在設(shè)計(jì)上和這些曲線建立聯(lián)系。

　　誤區(qū)6：可維修性與我無關(guān)電子產(chǎn)品可靠性工作的目的是什么?是賺錢!!!賺錢靠什么?開源和節(jié)流，開源難，節(jié)流易。

　　不要總想著從材料費(fèi)上省，材料費(fèi)省了維修費(fèi)高了，從早死換成了晚死，早晚還是死，何必呢?莫不如早死早托生。

　　最好的方式就是重視可維修性，省掉這部分費(fèi)用，這是貨真價(jià)實(shí)的利潤(rùn)。

　　誤區(qū)7：制程控制不好就是無技術(shù)人才制程控制不好，不僅僅是工藝人員的問題，這是一條價(jià)值鏈的建設(shè)過程。

　　設(shè)計(jì)工程師對(duì)器件的要求;

　　采購工程師的廠家選擇;

　　檢驗(yàn)環(huán)節(jié)的控制內(nèi)容應(yīng)該設(shè)計(jì)上對(duì)器件關(guān)鍵指標(biāo)的部分;

　　檢測(cè)方法不應(yīng)引入元器件的失效機(jī)理和損傷;

　　裝配環(huán)節(jié)也不應(yīng)引入損傷，如波峰焊爐溫控制，手工焊接臺(tái)面的防靜電處理等;

　　出廠檢驗(yàn)環(huán)節(jié)應(yīng)該檢查器件參數(shù)漂移可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品故障的部分內(nèi)容、維修環(huán)節(jié)不應(yīng)引入失效。

　　由上可以看出，出現(xiàn)問題哪是區(qū)區(qū)幾位工藝工程師能保證得了的。

　　所以總結(jié)出具體的做法是建立一致性，一致性的前提是設(shè)計(jì)人員提供充分、有主次的技術(shù)信息，工藝僅僅是依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)文件來保障制造可靠性無限逼近于設(shè)計(jì)可靠性。

　　誤區(qū)8：加強(qiáng)測(cè)試就可解決可靠性問題此問題既然能名列十大誤區(qū)之一，其定義自然是錯(cuò)誤的，總結(jié)有三：有些問題通過模擬測(cè)試實(shí)驗(yàn)根本測(cè)不出來;

　　測(cè)試手段=工程計(jì)算+規(guī)范審查+模擬試驗(yàn)+電子仿真;

　　通過溫度加強(qiáng)試驗(yàn)的結(jié)果計(jì)算不出對(duì)應(yīng)的低溫工作時(shí)間。

　　電路的穩(wěn)定性分析是確保電路在不同操作條件下都能穩(wěn)定工作的重要步驟。以下是一些常用的方法和步驟，可以幫助你進(jìn)行電路的穩(wěn)定性分析：

　　1. 直流工作點(diǎn)分析 (DC Operating Point Analysis)

　　確定電路在直流條件下的工作點(diǎn)，確保各個(gè)器件在其正常工作范圍內(nèi)工作。

　　2. 交流小信號(hào)分析 (AC Small Signal Analysis)

　　分析電路在小信號(hào)交流條件下的響應(yīng)，確定增益和相位特性。具體步驟包括：

　　建立小信號(hào)等效電路。

　　計(jì)算傳輸函數(shù)(增益和相位)。

　　使用波特圖 (Bode Plot) 分析增益和相位隨頻率變化的關(guān)系。

　　3. 反饋回路的穩(wěn)定性分析

　　對(duì)于帶反饋的電路，特別是放大器和控制系統(tǒng)，進(jìn)行穩(wěn)定性分析非常重要。

　　開環(huán)增益和相位分析：通過斷開反饋回路，分析開環(huán)增益和相位特性。

　　奈奎斯特圖 (Nyquist Plot)：繪制并分析奈奎斯特圖，判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定。奈奎斯特判據(jù)是用來判斷反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要工具。

　　波特圖 (Bode Plot)：使用波特圖分析增益交越頻率和相位裕度。增益裕度和相位裕度是衡量系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要參數(shù)。

　　4. 瞬態(tài)分析 (Transient Analysis)

　　模擬電路對(duì)瞬態(tài)輸入(如階躍、脈沖)的響應(yīng)，觀察輸出是否穩(wěn)定或出現(xiàn)振蕩。通過仿真工具(如SPICE)進(jìn)行瞬態(tài)分析可以提供電路動(dòng)態(tài)性能的信息。

　　5. 根軌跡分析 (Root Locus Analysis)

　　繪制系統(tǒng)的根軌跡圖，以觀察系統(tǒng)極點(diǎn)隨增益變化的軌跡。根軌跡圖可以幫助理解系統(tǒng)極點(diǎn)的位置對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

　　6. 極點(diǎn)-零點(diǎn)分析 (Pole-Zero Analysis)

　　分析系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的極點(diǎn)和零點(diǎn)位置。系統(tǒng)的極點(diǎn)決定了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為和穩(wěn)定性。確保所有極點(diǎn)都在左半平面(S平面)以保證系統(tǒng)穩(wěn)定。

　　7. 頻率響應(yīng)分析

　　頻率響應(yīng)測(cè)試：在不同頻率下測(cè)試電路的響應(yīng)，確保在設(shè)計(jì)頻段內(nèi)電路具有預(yù)期的響應(yīng)特性。

　　8. 仿真工具

　　使用電路仿真軟件(如SPICE、MATLAB/Simulink)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，具體包括：

　　SPICE仿真：進(jìn)行AC分析、瞬態(tài)分析和頻率響應(yīng)分析。

　　MATLAB/Simulink：利用控制系統(tǒng)工具箱進(jìn)行開環(huán)和閉環(huán)穩(wěn)定性分析。

　　實(shí)例：使用MATLAB/Simulink進(jìn)行電路穩(wěn)定性分析

　　假設(shè)我們有一個(gè)簡(jiǎn)單的反饋放大器電路，我們可以使用MATLAB/Simulink來進(jìn)行穩(wěn)定性分析。以下是基本步驟：

　　建立電路模型：在Simulink中搭建反饋放大器的模型。

　　開環(huán)分析：

　　插入“開環(huán)增益”模塊，斷開反饋回路。

　　使用“頻率響應(yīng)”工具繪制開環(huán)增益和相位的波特圖。

　　閉環(huán)分析：

　　恢復(fù)反饋回路。

　　使用“根軌跡”工具繪制系統(tǒng)的根軌跡圖。

　　使用“瞬態(tài)響應(yīng)”工具模擬階躍響應(yīng)，觀察系統(tǒng)是否穩(wěn)定。