使用模擬比例積分微分（PID）控制器的溫度控制是一種非常簡單的電路，是確保熱電冷卻器（TEC）的設置點能夠對溫度或者激光進行調節(jié)的有效方法。比例積分項協(xié)同工作，地伺服TEC的電流，以維持控制器的溫度設置點。與此同時，微分項對完成上述工作的速率進行調節(jié)，從而優(yōu)化總體系統(tǒng)響應。如果可以對總體系統(tǒng)響應H（s）進行描述，則為其設計 PID控制器G （s）的為方便和有效的方法是利用SPICE進行仿真。

　　步驟1:確定SPICE模型的TEC/Temp傳感器熱阻抗。

　　要想把SPICE作為PID環(huán)路設計的一種有效工具，獲取溫度環(huán)路的熱響應非常重要，目的是獲得 PCB→TEC→激光二極管→溫度傳感器接線的實際熱敏電阻、電容和傳輸函數(shù)。記住，由于實際熱特性會出現(xiàn)高達50%的變化，因此是向實際系統(tǒng)注入一個熱步進輸入，并對其進行測量，以獲得的SPICE仿真熱模型。

　　如果對熱連接線進行描述，請使用"外環(huán)路、內環(huán)路"程序來確定G （s） 模塊中控制放大器的總體環(huán)路響應和穩(wěn)定性。在所有情況下，都會使用一個非常大的電感來中斷外環(huán)路和內環(huán)路，并通過一個大電容器和 AC 電源激勵環(huán)路。

　　步驟2:中斷G（s）和H（s）之間的外環(huán)路

　　外環(huán)路定義為圍繞G（s）和H（s）模塊的一條通路。使用圖1進行模擬的目標是中斷外環(huán)路，獲得H（s）、G（s）和總環(huán)路增益，以驗證熱環(huán)路穩(wěn)定性。這種情況下，圖2顯示相位降至零度以下，而環(huán)路增益變?yōu)? dB,其表明整個環(huán)路不穩(wěn)定。因此，改變G（s）應加強PID控制，并增加溫度環(huán)路的穩(wěn)定性。

圖1:仿真電路獲得環(huán)路增益和相位

圖2:圖1的環(huán)路增益和相位曲線圖

　　圖3中改進型G （s）模塊包括PID組件。微分電路的角頻由R7和C3設定；R3設置比例增益；C2和R6設置積分電路角頻。

圖3:補償G （s）的仿真電路

　　步驟3:中斷G（s）"內環(huán)路",確定本地放大器穩(wěn)定性

　　構建完整PID組件的一步是中斷內環(huán)路，檢查本地放大器（OPA2314）的穩(wěn)定性，從而確保其穩(wěn)定性與總環(huán)路增益無關。在這種情況下，放大器要求使用一個50 pF電容器（請參見圖 4），以維持本地環(huán)路的穩(wěn)定運行。

圖4:經過補償?shù)谋镜谿 （s）環(huán)路的終電路

　　下次，我們將討論一種20W放大器毀掉100W揚聲器的糟糕設計，敬請期待。