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標準雷電流波形參數

汽車玩家 ? 來源:工程師曾玲 ? 2019-08-28 15:23 ? 次閱讀

“波”可以定義為在某個時間間隔上重復的變化量值的模式。波具有共同的特點,如聲波、腦電波、海浪、光波、電壓波等等。所有這些都是定期重復的現象,每個完整重復的波形是一個“周期”。波形是以圖形方式表示波的活動,即隨時間變化情況。電壓波形是典型的Cartesian 圖,橫軸是時間,豎軸是電壓。

波形有許多特點,但主要屬性與幅度、頻率和相位有關,波形的幅度、頻率和相位特點是信號發生器用來優化幾乎任何應用的波形的構件。此外,還有其它參數進一步定義了信號,在許多信號發生器中,這些參數也作為受控變量實現。

●幅度

衡量波形電壓“強度”的指標。幅度在 AC信號中一直變化。信號發生器可以設置電壓范圍,如-3 V 到+3 V。這將生成在兩個電壓值之間波動的信號,變動速率取決于波形和頻率。

●頻率

整個波形周期發生的速率。頻率的單位是赫茲(Hz),原來稱為每秒周期數。頻率與波形周期( 或波長) 成反比,后者是衡量相鄰波上兩個類似波峰之間距離的指標。頻率越高,周期越短。

●相位

在理論上,相位是波形周期相對于 0 度點的位置。在實踐中,相位是周期相對于參考波形或時點的位置。正弦波可以最好地解釋相位。正弦波的電壓電平在數學上與圓周移動有關。與整個圓一樣,正弦波的一個周期會經過360度,正弦波的相角描述了周期經過的時間。

標準雷電流波形參數

兩個波形可以有完全相同的頻率和幅度,但相位不同。相移也稱為延遲,相移在電子器件中十分常見。上圖描述了兩個類似的信號之間的定時差。

●上升時間和下降時間

邊沿轉換時間也稱為上升時間和下降時間,其特點通常與脈沖和方波有關。它們用來衡量信號邊沿從一種狀態轉換成另一種狀態所需的時間。

上升時間和下降時間都在轉換前和轉換后10% 與90% 的靜態電壓電平之間測得( 有時也使用20% 和80% 這兩個點)。下圖說明了一個脈沖及與其相關的部分特點。這是在相對于進入信號頻率采樣率很高時,示波器上看到的脈沖。在采樣率較低時,同一波形看上去要“方”得多。

標準雷電流波形參數

●脈寬

脈寬是脈沖前沿和后沿之間經過的時間。注意,“前沿”適用于正向沿或負向沿,“后沿”亦然。換句話說,這些術語說明了一定周期內事件發生的順序;脈沖的極性不影響其前沿或后沿狀態。上圖中,正向沿是前沿。脈寬指標表示了前沿和后沿50% 幅度點之間的時間。

另一個術語是“占空比”,用來描述脈沖的高低( 開/關) 時間間隔。圖5 中的實例表示50% 的占空比。相比之下,如果一個循環的周期是100 ns,其活動的高( 開) 電平持續60 ns,那么其占空比為60%。舉一個形象的占空比實例,想象一下有一個激勵器在每次一秒鐘的突發活動之后必須休息三秒鐘,以防止發動機過熱。激勵器每四秒休息三秒,那么占空比為25%。

●偏置

并不是所有信號的幅度變化都以接地(0 V) 參考為中心。“偏置” 電壓是電路接地和信號幅度中心之間的電壓。事實上,偏置電壓表示同時包含AC 值和DC值的信號的DC 成分,如下圖所示。

標準雷電流波形參數

●差分信號與單端信號

下圖說明了單端方法和差分方法。

標準雷電流波形參數

差分信號使用兩條互補路徑承載數量相等、但極性相反( 相對于接地) 的同一信號副本。在信號周期推進,一條路徑的正值提高時,另一條路徑的負值會以相同程度提高。例如,如果在某個時點上的信號值在一條路徑上是+1.5 V,那么在另一條路徑上的值正好是-1.5V ( 假設兩個信號完全同相)。差分結構特別適合抑制串擾和噪聲,而只傳送有效的信號。

單端操作是一種更加常用的結構,其中只有一條路徑外加接地。

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