7 рекомендаций инженерам по измерению сигналов встроенных источников

Для некоторых задач измерения сигналов встроенных источников питания нужен широкий динамический

диапазон, в то же время для измерения малых изменений исследуемых параметров требуется высокое

разрешение.  Для  уменьшения  случайного  шума  и  расширения  динамического  диапазона  измерений

вместо дигитайзера с высоким разрешением можно использовать альтернативные методы сбора данных:

режим захвата с усреднением и режим захвата с высоким разрешением.

Для  использования  режима  захвата  с  усреднением  исследуемый  сигнал  должен  быть  периодическим.

Суть  метода  заключается  в  получении  среднего  значения  напряжения  в  каждый  момент  времени  по

нескольким захватам. Метод позволяет уменьшить случайный шум и, тем самым, повысить вертикальное

разрешение.

Сколько усреднений требуется для получения дополнительного бита вертикального разрешения? Каждые

четыре  усреднения  выборок  добавляют  один  дополнительный  бит.  Количество  дополнительных  битов

рассчитывается по формуле:

N

b

 = 0,5 log

2

 N,

где 

N

b

 — количество дополнительных битов; 

N

 — количество усреднений выборок.

Так, например, усреднение по 16 осциллограммам даст 2 дополнительных бита:

N

b

 = 0,5 log

2

 16 = 2.

Таким образом, эффективное вертикальное разрешение осциллографа будет равно: 8 + 2 = 10 бит.

Этот  алгоритм  позволяет  повысить  вертикальное  разрешение  примерно  до  12  бит,  потому  что  потом

начинают доминировать другие факторы, такие как погрешность усиления по вертикали или погрешность

смещения.  Достоинством  режима  усреднения  является  то,  что  он  не  ограничивает  полосу  пропускания

осциллографа.  Недостаток  метода  заключается  в  том,  что  для  его  использования  требуется

периодический сигнал, а также в том, что он снижает скорость обновления сигналов.

Рис. 1. Сигнал напряжения Vds импульсного источника питания, захваченный в нормальном режиме.

 

 

Рис. 2. Сигнал напряжения Vds импульсного источника питания, захваченный в режиме усреднения.

2 совет. Использование режима захвата с высоким разрешением для повышения разрешающей способности

измерений

Другой  метод  уменьшения  уровня  шумов,  который  может  использоваться  и  с  непериодическими

сигналами, называется режимом захвата с высоким разрешением. Большинство современных цифровых

осциллографов, включая осциллографы Keysight серии InfiniiVision 3000X, в нормальном режиме захвата

обеспечивают  вертикальное  разрешение  8  бит.  Вместе  с  тем,  режим  высокого  разрешения,  также  как  и

режим усреднения, позволяет повысить вертикальное разрешение осциллографа до 12 бит.

В режиме высокого разрешения усреднение осуществляется по нескольким последовательным точкам в

пределах одного захвата, в отличие от режима усреднения, в котором производится усреднение значений

напряжения  по  нескольким  захватам.  В  режиме  высокого  разрешения  нельзя  непосредственно

контролировать количество усреднений. Число дополнительных битов вертикального разрешения зависит

от установленного значения горизонтальной развертки осциллографа.

При  работе  на  медленных  развертках  осциллограф  последовательно  фильтрует  точки  данных  и

отображает  результаты  на  дисплее.  Увеличение  объема  памяти  для  отображаемых  данных  позволяет

увеличить  количество  усредняемых  точек.  Режим  высокого  разрешения  менее  эффективен  на  высоких

скоростях  развертки,  на  которых  количество  захваченных  и  отображаемых  точек  меньше.  На  низких

скоростях развертки эффективность этого метода значительно выше.

жүктеу/скачать 0,59 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: