مسدود کردن سر و صدا به معنای انتخاب فیلتر مناسب است

نگاه تمیز به سیگنال های مورد علاقه در اشکال زدایی مؤثر است. در اینجا چند دستورالعمل برای کمک به شما در تصمیم گیری در مورد کدام تکنیک های فیلتر اسیلوسکوپ برای کاربرد شما مفید است.

سر و صدا یک مشکل رایج و فراگیر در طراحی الکترونیک و اشکال زدایی است. در یک زمان یا زمان دیگر ، تقریباً هر طراح و اشکال زدایی مدارهای برقی مدتی را صرف مقابله با سر و صدا می کند - یا منبع خود را برای رفع آن یا کاهش تأثیر آن بر اندازه گیری ها پیدا می کند. سر و صدا می تواند از منابع بی شماری داخلی یا خارجی حاصل شود ، که اغلب سیگنال های مورد علاقه را مبهم می کنند.

سر و صدا می تواند انجام اندازه گیری ها را بر روی یک سیگنال با برد میلی ولت ، مانند انتقال رادار یا مانیتور ضربان قلب دشوار کند. یکی دیگر از چالش های مرتبط با سر و صدا ، پیدا کردن ولتاژ واقعی یک سیگنال است. علاوه بر این ، ممکن است سر و صدا باعث افزایش لرزش شود و انجام اندازه گیری زمان بندی را دشوار می کند.

یا مواقعی وجود دارد که برای تمرکز روی سیگنال در نظر گرفته شده در یک طراحی ، به یک ردیابی تمیز و بدون سر و صدا نیاز دارید. در موارد دیگر ، اثری تمیز برای گزارش ها و مستندات مفید است تا به وضوح نشان دهد که چگونه یک طراحی کار می کند. هرچند نویز تقریباً در تمام طراحی های الکتریکی و کار اشکال زدایی گسترده است ، بنابراین ، اسیلوسکوپ های مدرن فیلترهایی را برای کمک به کاهش نویز ناخواسته در اندازه گیری ها ارائه می دهند - و هر رویکرد فیلتر دارای جوانب مثبت و منفی است.

محرک های پایدار مورد نیاز قبل از اینکه بتوانید یک سیگنال را تجزیه و تحلیل کنید ، باید یک صفحه نمایش پایدار داشته باشید. اگر سیگنال پر سر و صدا باشد ، این می تواند یک مشکل باشد ، که ایجاد یک ماشه پایدار را دشوار می کند. اسیلوسکوپ برای کمک به این مشکل از چندین استراتژی استفاده می کند.

به طور معمول ، اولین قدم برای ایجاد یک ماشه پایدار ، ارزیابی اینکه حالت اتصال ماشه به بهترین وجه کار خواهد کرد. این موارد می تواند شامل رد فرکانس بالا (HF) ، رد با فرکانس پایین (LF) باشد و گزینه های اتصال ماشه را رد کند که هر یک از آنها می تواند برای ایجاد یک ماشه پایدار برای یک سیگنال استفاده شود.

HF رد یک فیلتر کم گذر در مسیر ماشه انجام می دهد و سعی در نادیده گرفتن هرگونه بی ثباتی یا سر و صدا با فرکانس بالا دارد. LF رد یک فیلتر گذر بالا در مسیر ماشه انجام می دهد ، و سعی می کند سیگنال های با فرکانس پایین را از ایجاد محرک خارج کند. رد نویز باعث افزایش هیسترزیس ماشه مورد نیاز می شود و از ایجاد نویز تصادفی جلوگیری می کند. ممکن است پیش بینی شود که چگونه این حالت ها روی یک سیگنال خاص تأثیر می گذارند ، بنابراین معمولاً بهتر است هر یک را امتحان کنید تا یک ماشه پایدار حاصل شود.

سیستم های Trigger شامل یک کنترل نگهدارنده است که فقط پس از تایمر تأخیر مشخص شده توسط کاربر ، محرک ها را امکان پذیر می کند. اگر سیگنال تکراری باشد ، تنظیم نگهدارنده به اسیلوسکوپ کمک می کند تا محرک های کاذب را نادیده بگیرد. اگر محرک ها هنوز ناپایدار باشند ، یک فیلتر پهنای باند محدود که سیگنال را از طریق یک فیلتر کم عبور عبور می دهد می تواند مفید باشد.

فیلتر کم گذر معمولاً فقط چند تنظیم فرکانس در دسترس است و اغلب از 20 مگاهرتز پایین تر نمی شود. برای بسیاری از برنامه ها ، مانند اشکال زدایی از مشکلات تأمین برق ، این ممکن است به اندازه کافی کم نباشد. اما با امتحان کردن یک پهنای باند متفاوت ، یک محرک پایدار می تواند حاصل شود.

پس از به دست آوردن یک ماشه پایدار ، مرحله بعدی تنظیم بیشتر نمایش نویز در اسیلوسکوپ است. چندین ابزار موجود می توانند این کار را انجام دهند ، از جمله فیلتر محدود پهنای باند ، کسب متوسط ، کسب با وضوح بالا و فیلتر کم گذر متغیر. در این جدول مزایا و مضرات این رویکردهای مختلف را برجسته می کند.

فیلتر پهنای باند فیلتر فیلتر پهنای باند محدود ، پهنای باند اسیلوسکوپ را به فرکانس انتخاب شده کاهش می دهد. این بدان معنی است که فرکانس های بالاتر از سطح انتخاب شده ضعیف یا به طور کامل از مسیر ماشه ، مسیر خرید و مسیر نمایش حذف می شوند.

علاوه بر این ، از فیلتر محدود پهنای باند می توان هم برای دستیابی به یک ماشه پایدار و هم کاهش میزان سر و صدای نمایش داده شده استفاده کرد. این یکی از ساده ترین راه ها برای کاهش نویز را ارائه می دهد ، و اگر سر و صدای نامطلوب در فرکانس های بالاتر از برش ثابت باشد ، به خوبی کار می کند. با این حال ، هرگونه اشکال پر سرعت بالقوه نیز برداشته می شود.

اسیلوسکوپ ها به طور معمول مجموعه ای بسیار محدود از تنظیمات فیلتر پهنای باند را ارائه می دهند. انتخاب های استاندارد به طور کلی شامل 250 مگاهرتز و 20 مگاهرتز است.

در بررسی نمونه ای از دستیابی به پیش فرض و نمایش یک موج سینوسی با ولتاژ کوچک ، می توان 30 میلی ولت نویز را روی سیگنال مشاهده کرد (شکل 1A). تنظیم فیلتر محدود پهنای باند روی 20 مگاهرتز میزان نویز را به شدت کاهش می دهد (شکل 1B). این نشان می دهد که مقداری از سر و صدا بیشتر از 20 مگاهرتز در طبیعت است ، اما هنوز هم صدای فرکانس کمتری وجود دارد.

فیلتر متوسط کسب همانطور که از نام آن پیداست ، میانگین فیلتر کسب با استفاده از چندین خرید کامل و میانگین آنها به طور میانگین نقطه را برای به دست آوردن ولتاژ متوسط در هر نمونه از زمان در کسب ، مشکل نویز را برطرف می کند. تعداد تملک های موجود در میانگین قابل تنظیم کاربر است. سر و صدا به طور معمول از خرید تا کسب تصادفی تصادفی است - گاهی اوقات به بالا و گاهی پایین. هنگامی که این تغییرات تصادفی به طور متوسط بیش از اندازه کافی انجام می شود ، آنها برای ایجاد یک سیگنال پایدار روی صفحه ، لغو می شوند.

توجه به این نکته حائز اهمیت است که فیلتر متوسط کسب فقط برای شکل موج های تکراری کار می کند. شکل موج های غیر تکراری یا رویدادهای تک شات نمی تواند به طور متوسط انجام شود. رویکرد متوسط کسب ، انواع سیگنال های غیر مرتبط و سر و صدای تصادفی را حتی در فرکانس های بسیار پایین کاهش می دهد. همچنین در تمام تنظیمات زمان/بخش اسیلوسکوپ کار می کند. اگر به مثال قبلی یک موج سینوسی با ولتاژ کوچک برگردیم (شکل 1 ، دوباره) ، استفاده از فیلتر دستیابی متوسط با 32 میانگین باعث ایجاد موج سینوسی بسیار تمیز و تقریباً بدون سر و صدا می شود (شکل 2).

از آنجا که برای ایجاد یک شکل موج متوسط ، باید از شکل موج های متعدد به دست آید ، صفحه نمایش می تواند از یک سیگنال ورودی در حال تغییر یا تغییر دستگیره در جلو کند باشد. این بدان معنی است که احتمالاً اشکالات نادرست از دست می رود. با این حال ، در برخی از برنامه ها ، میانگین فیلتر دستیابی به انتخاب بهتر از فیلتر پهنای باند محدود است ، زیرا پهنای باند کامل اسیلوسکوپ برای ضبط رویدادهای تکراری با فرکانس بالا در دسترس است.

به صفحه 2 ادامه دهید

فیلتر دستیابی به با وضوح بالا شبیه به فیلتر دستیابی متوسط است زیرا از میانگین برای از بین بردن نویز استفاده می کند ، فیلتر دستیابی به وضوح بالا میانگین اتومبیل را در هر خرید انجام می دهد (شکل 3). به این ترتیب ، به طور متوسط چندین نمونه مجاور در یک شکل موج به دست آمده برای ایجاد یک نمونه متوسط واحد ایجاد می شود.

فیلتر دستیابی به وضوح بالا تأثیر کاهش نویز با فرکانس بالا را دارد ، زیرا میانگین واریانس سرعت بالا در ولتاژهای ناشی از نویز را لغو می کند. همچنین میزان نمونه را کاهش می دهد زیرا نمونه های زیادی را به یک تبدیل می کند. در نتیجه ، فیلتر دستیابی به وضوح بالا به تنظیمات زمان/تقسیم کندتر محدود می شود که در آن اسیلوسکوپ هنوز نرخ نمونه کافی برای نشان دادن سیگنال اندازه گیری شده دارد.

بر خلاف فیلتر دستیابی متوسط ، فیلتر دستیابی به وضوح بالا می تواند در شکل های موج غیر تکراری و تک شات استفاده شود. از آنجا که فقط یک شکل موج باید به دست بیاید ، یک حالت دستیابی به تکامل دامنه پس از تغییر در تنظیم ورودی یا صفحه جلویی ، یک به روزرسانی بسیار سریعتر را برای نمایشگر فراهم می کند. ترکیب نمونه های همسایه در زمان نیز احتمال عدم تمایل به تنظیمات زمان/تقسیم کندتر را کاهش می دهد.

از آنجا که فیلتر دستیابی به با وضوح بالا نوعی فیلتر کم عبور است ، ممکن است باعث شود کاربر باعث از دست دادن اشکالات پر سرعت در سیگنال شود. به طور معمول ، هیچ نشانه ای از فرکانس ها ، در صورت وجود ، در فیلتر خرید با وضوح بالا حذف نمی شود. این ممکن است برخی از فرکانس های غیرقانونی را از صفحه نمایش کاهش دهد. سایر فرکانسهای غیرقانونی ممکن است به دلیل ضعف فرکانس انتخابی فیلتر با وضوح بالا با وضوح بالا وجود داشته باشد.

فیلترهای DSP برخی از اسیلوسکوپ ها فیلترهای DSP پس از پردازش را ارائه می دهند که فرکانس های خاصی از نویز را از سیگنال خارج می کند و به کاربر کنترل کامل بر فرکانس فیلتر می دهد. در حالی که این فیلترها ممکن است انعطاف پذیر باشند ، آنها اغلب برای نمایشگرهای تک آهنگ یا به روزرسانی آهسته آهسته و مناسب هستند. همچنین این خطر وجود دارد که DSP بدون اطلاع کاربر ، اشکالات یا ناهنجاری های جالب و مهم را فیلتر کند.

فیلتر متغیر متغیر متغیر متغیر متغیر ، که در بازار به بازار عرضه می شوند ، روش دیگری برای از بین بردن نویز ناخواسته است. آنها به کاربر اجازه می دهند تا یک فرکانس فیلتر کم گذر را انتخاب کند تا در مورد خرید نمایش داده شود. علاوه بر ردیابی فیلتر شده با سطح پایین ، فیلترها می توانند اطمینان حاصل کنند که کاربر هیچ گونه اشکال فرکانس بالا یا سر و صدای بزرگ با ظرافت بزرگ را از دست نمی دهد. این کار را با ارائه اثری از پس زمینه نشان می دهد که اوج-تعیین شده (حداقل/حداکثر نمونه برداری) در زیر شکل موج فیلتر شده تمیز (شکل 4).

فرکانس قطع فیلتر کم عبور را می توان برای کنترل میزان کاهش نویز تنظیم کرد. خواندن فرکانس فیلتر به کاربر اجازه می دهد تا بدون نیاز به تنظیم یک تبدیل سریعتر فوریه (FFT) ، آنچه را که فرکانس های نویز در یک سیگنال داده شده است ، توصیف کند.

درخشش که می تواند در سریعترین تنظیم زمان/تقسیم به صورت ایده آل اسیر شود ، هنگام بازرسی سیگنال در کمترین زمان/بخش تقسیم ، هنوز هم نشان داده می شود. این جایی است که قابلیت ردیابی پس زمینه اوج برای ضبط گشت و گذار اوج سیگنال تا پهنای باند اسیلوسکوپ مفید است-حتی برای شکل موج های تک آهنگ.

در نمونه ای که نشان دهنده استفاده از یک فیلتر کم گذر متغیر برای گرفتن قدرت از منبع تغذیه حالت روشن است ، می توان یک سنبله منفی کوچک در سمت چپ صفحه نمایش و نوسان در سمت راست مشاهده کرد (شکل 5A)بشربا تغییر برش فرکانس فیلتر به 550 کیلوهرتز ، صفحه نمایش نشان می دهد که نوسان از سیگنال اصلی خارج شده است (شکل 5B).

بنابراین ، بدیهی است که نوسان بین 550 کیلوهرتز و 1. 1 مگاهرتز است. این تجزیه و تحلیل را می توان در حالی که در همان ضبط تک شات متوقف شد ، انجام داد. توجه داشته باشید که سنبله هنوز در پس زمینه ضبط Glitch نشان داده شده است ، حتی اگر ردیابی پیش زمینه فیلتر شده باشد.

همانطور که با فیلتر دستیابی به وضوح بالا ، فیلتر کم گذر متغیر در تمام تنظیمات زمان/تقسیم در دسترس نیست. در تنظیمات سریعتر ، دامنه فیلتر کاهش می یابد. در سریعترین تنظیمات زمان/تقسیم ، هیچ فیلتر در دسترس نیست زیرا فیلتر کم گذر با کاهش تعداد نقاط نمونه در شکل موج کار می کند.

در بسیاری از تنظیمات زمان/تقسیم ، اسیلوسکوپ با کاهش نمونه نمونه اجرا می شود و نقاط اضافی زیادی نیز وجود دارد. هنگامی که اسیلوسکوپ در نرخ نمونه کامل آن یا در نزدیکی آن قرار می گیرد ، امتیازات اضافی کمتری وجود دارد و عملکرد متغیر کم گذر را کاهش می دهد. به همین ترتیب ، کسب متوسط انتخاب بهتری برای کاهش سر و صدا در سریعترین تنظیمات زمان/تقسیم است.

از فیلتر کم گذر متغیر می توان در شکل موج های تکراری ، غیرحضوری و تک شات استفاده کرد. قابلیت تنظیم فرکانس فیلتر به کاربر اجازه می دهد بدون اینکه سیگنال را خاموش کند ، نویز را حذف کند. در مقایسه با فیلتر محدود پهنای باند ، فیلتر کم گذر متغیر می تواند فرکانس های کمتری را تحمل کند (کمتر از 1 مگاهرتز).

مشکل دیگر می تواند اثرات بی حس کننده باشد. فیلتر کم گذر متغیر با عبور بیش از 1 ٪ از محتوای با فرکانس بالا که باعث نام مستعار می شود ، با عدم استفاده از آن برخورد می کند. این تضمین می کند که فقط فرکانسهای غیرقانونی برداشته می شوند ، نه سیگنال مورد علاقه.

در پایان ، سر و صدا تقریباً در تمام طراحی الکتریکی و کار اشکال زدایی یک مشکل فراگیر و چالش برانگیز است. اسیلوسکوپ های مدرن تعدادی از ابزارها را برای کمک به طراح در کاهش ، درک و توصیف نویز در اندازه گیری ها در خود جای داده اند. فیلترهای متغیر کم گذر ، ابزاری قدرتمند و انعطاف پذیر را اضافه می کنند ، با سازش های کمتری ، راه دیگری برای رفع مشکلات نویز در طرح ها ارائه می دهند.