使用模拟比例积分微分（PID）控制器的温度控制是一种非常简单的电路，是确保热电冷却器（TEC）的设置点能够对温度或者激光进行调节的有效方法。比例积分项协同工作，精确地伺服TEC的电流，以维持控制器的温度设置点。与此同时，微分项对完成上述工作的速率进行调节，从而优化总体系统响应。如果可以对总体系统响应H（s）进行描述，则为其设计 PID控制器G （s）的最为方便和有效的方法是利用SPICE进行仿真。

步骤1:确定SPICE模型的TEC/Temp传感器热阻抗。

要想把SPICE作为PID环路设计的一种有效工具，获取温度环路的热响应非常重要，目的是获得 PCB→TEC→激光二极管→温度传感器接线的实际热敏电阻、电容和传输函数。记住，由于实际热特性会出现高达50%的变化，因此最好是向实际系统注入一个热步进输入，并对其进行测量，以获得最佳的SPICE仿真热模型。

如果对热连接线进行描述，请使用"外环路、内环路"程序来确定G （s） 模块中控制放大器的总体环路响应和稳定性。在所有情况下，都会使用一个非常大的电感来中断外环路和内环路，并通过一个大电容器和 AC 电源激励环路。

步骤2:中断G（s）和H（s）之间的外环路

外环路定义为围绕G（s）和H（s）模块的一条通路。使用图1进行模拟的目标是中断外环路，获得H（s）、G（s）和总环路增益，以验证热环路稳定性。这种情况下，图2显示相位降至零度以下，而环路增益变为0 dB,其表明整个环路不稳定。因此，改变G（s）应加强PID控制，并增加温度环路的稳定性。

图1:仿真电路获得环路增益和相位

图2:图1的环路增益和相位曲线图

图3中改进型G （s）模块包括PID组件。微分电路的角频由R7和C3设定；R3设置比例增益；C2和R6设置积分电路角频。

图3:补偿G （s）的仿真电路

步骤3:中断G（s）"内环路",确定本地放大器稳定性

构建完整PID组件的最后一步是中断内环路，检查本地放大器（OPA2314）的稳定性，从而确保其稳定性与总环路增益无关。在这种情况下，放大器要求使用一个50 pF电容器（请参见图 4），以维持本地环路的稳定运行。

图4:经过补偿的本地G （s）环路的最终电路

下次，我们将讨论一种20W放大器毁掉100W扬声器的糟糕设计，敬请期待。