Thread Content
117. Определение колебаний напряжения источника питания. Колебания напряжения источника питания являются наиболее очевидным показателем его качества. Источники постоянного напряжения обычно формируются путем преобразования переменного напряжения с помощью устройств для его выпрямления и стабилизации. Неизбежно в напряжении постоянного тока присутствуют определенные компоненты переменного тока. Эти компоненты переменного тока, добавляющиеся к напряжению постоянного тока, называются колебаниями. Настройка осциллографа 1. Во-первых, необходимо выбрать подходящий режим датчика: если напряжение велико или требуется высокая частотная полоса пропускания, можно использовать режим X10; в обычных случаях рекомендуется использовать режим X1, чтобы избежать ненужного снижения уровня шума, что может повлиять на измерение колебаний напряжения. В то же время не забудьте настроить коэффициент усиления канала осциллографа на X1: https://pic4.zhimg.com/80/v2-d22fb734fab2710ffda8d5fcf394f1f3_720w.jpg. 2. Неровности в сигнале являются проявлением переменного тока; поэтому для подавления входного сигнала постоянного тока следует использовать режим связи каналов, предусматривающий работу с переменным током. Кроме того, диапазон регулировки вертикальной шкалы осциллографа ограничен, поэтому при слишком больших значениях постоянного сигнала может не удаваться увидеть колебания. Выбор смешанной связи позволяет отображать только сигналы переменного тока с неровностями, что упрощает наблюдение за формой волны. https://pic2.zhimg.com/80/v2-a151b7bdcbcd00e2bb44d45961e08bb5_720w.jpg3. Используйте функцию ограничения пропускной способности; частота колебаний на выходе источника питания с регулируемым напряжением обычно находится в диапазоне от 0 до 20 МГц. А шум, вызванный высокочастотными синхронными переключениями и отражением сигнала, находится в диапазоне 0–1 ГГц. Поэтому рекомендуется использовать ограничение частотного диапазона в 20 МГц, что позволит устранить ненужный высокочастотный шум. https://pic4.zhimg.com/80/v2-21db530357eae61a227e3801f130073b_720w.jpg4. Чтобы избежать помех для сигнала от электромагнитного излучения и т. п., провод для заземления пробойника осциллографа должен быть как можно короче; обычно для заземления используется встроенная в пробойник пружина для заземления. https://pic2.zhimg.com/80/v2-189e40927469bf503c3c1cd240d469f1_720w.jpg5. С помощью функции FFT можно провести анализ формы качественного сигнала в частотной области; это позволяет точно определить уровень шума на каждой частоте, а также величину качественных колебаний, вызванных переключениями. https://pic4.zhimg.com/80/v2-d42cc439bf9aacfd0f141f44b56f0267_720w.jpg Кратко: используйте режим X1 для датчика, для куплирования каналов — переменночастотное куплирование, ограничьте частотный диапазон до 20 МГц с использованием низкопроходной фильтрации, а также применяйте контакты с пружиной для обеспечения максимально короткого заземляющего провода. После того, как результаты измерений будут скорректированы в вертикальном и горизонтальном направлениях, необходимо активировать опции измерения осциллографа и выбрать параметр «максимум-минимум», чтобы непосредственно получить значение пиковой амплитуды колебаний. Каково же подходящее значение пик-пик колебаний? Обычные цифровые входы/выходы: допускается довольно большой уровень шума на напряжении питания — около 100 мВ не составляет проблемы. Для выходов реле и оптоизоляторов также допускается уровень шума до 100 мВ. Питание промышленных коммуникационных портов, таких как RS-232, RS-485, CAN и т. д., представляет собой цифровые сигналы; при передаче данных по этим интерфейсам используется дифференциальная форма передачи, поэтому к уровню шума на напряжении питания требования не такие строгие. Обычно достаточно контролировать уровень шума на уровне 75 мВ. Системы сбора данных с низкой скоростью и низкой точностью: здесь требования к точности и скорости не высоки, поэтому уровень шума в 50 мВ обычно достаточен для корректной работы системы сбора данных. Питание CPU с низким напряжением, например, 1,2 В или 0,8 В, очень чувствительно к уровню шума на напряжении питания. Высокий уровень шума может повлиять на нормальную работу CPU, а иногда даже привести к его повреждению. Обычно требуется контролировать уровень шума на уровне 30 мВ и менее. Системы сбора данных с высокой скоростью и высокой точностью: здесь имеются строгие требования как к точности, так и к скорости. Кроме того, эти системы очень чувствительны к уровню шума на напряжении питания. Помимо контроля уровня шума, необходимо использовать операционные усилители с высокой точностью и большим коэффициентом подавления общего сигнала. Уровень шума на напряжении питания должен контролироваться на уровне 10 мВ и менее.