测量设备频宽范围选择要素—系统响应速度

news2024/10/5 13:50:15

系统响应速度是输入信号经过电压/电流驱动系统输出响应的幅值升到终值过程的斜率,而上升时间是系统响应速度的一种度量,上升时间越短,响应速度越快。

由一阶系统响应定义中,稳定的一阶系统上升时间 定义是响应从终值10%上升到终值90%所需的时间;不稳定且有振荡的系统上升时间 定义是响应从超过其终值到达第一个峰值所需的时间。如下图:

 
案例:测继电器的工作电流信号,继电器最短开关周期为2s。

继电器利用电信号/磁场来控制触点开关接通和断开的元器件,且有部分继电器存在吸合抖动情况,本次测试采用的SRD-05VDC-SL-C继电器是存在抖动情况的,借助示波器捕捉继电器工作电流信号;

测试设备:DG5200信号发生器、MDO704示波器、CP-2350和CP-3308R无源探头、SRD-05VDC-SL-C继电器、120V30A电源、50Ω电阻;

接线图示:外接红黑供电线

 示波器设置:因MOD704示波器频宽范围100MHz ,1GS/S实时采样率,对应设置触发采样率也为1GS/S,捕捉的采样波形更精准;

 下图1为继电器工作时电流信号。

 信号波形分析:继电器一共抖动6次,且有一次抖动幅度0-2.5V(关闭又立即吸合),第二周期信号触发工作时已进入稳态工作。

 放大输入瞬态信号图2,示波器所测上升时间:50ns,对应f=7MHz;因为继电器的抖动,存在两处不同带宽的信号,因此还需计算出第二处f。

下图3为抖动信号上升波形:

 上图3为抖动信号上升波形,抖动信号上升时间64ns,对应f=5.468MHz;

对比两个信号带宽值,继电器瞬态工作信号更快,对测量设备的带宽要求更高,因此要测试SRD-05VDC-SL-C继电器的瞬态信号需用>7MHz频宽的测量设备方可准确。

在选择测量设备时,首先是了解被测信号的响应速度/元器件的工作原理,若元器件工作时出现多组不同速度/频率/上升时间的信号,则需选取最大频宽值为界限,选择适合频宽范围的测量设备。

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