Целостность сигнала

Ключевым фактором любой осциллографической системы является её способность точно воспроизводить форму сигнала. Эта способность определяется характеристикой, известной как целостность сигнала.

В традиционном понимании термин «целостный» означает «полный и нетронутый». Таким образом, целостный цифровой сигнал должен иметь четкие и быстрые переходы, стабильные и четкие логические уровни, точные соотношения во времени, а кроме того, в нем не должно быть переходных процессов.

Сохранение целостности цифровых сигналов является настоятельной необходимостью для разработчиков систем.

Нарушение целостности сигнала можно определить, как любое явление, способное неблагоприятно повлиять на способность к передаче двоичной информации. В реальных, действующих цифровых устройствах двоичным сигналам присущи аналоговые атрибуты, обусловленные сложным взаимодействием многочисленных элементов схемы, от выходных параметров формирователя до согласования путей распространения сигналов.

Все вместе взятые узлы и системы осциллографа, их характеристики в зависимости от режимов работы, вносят свой вклад в его способность отражать на экране наиболее достоверную информацию об исследуемом сигнале. Пробники (или щупы) также оказывают воздействие на целостность сигнала в измерительной системе .

К проблемам целостности сигнала относятся:

Нарушение амплитуды
В число нарушений амплитуды входит «звон» (колебания), спад вершины (уменьшение амплитуды в начале импульса) и низкие импульсы (не достигающие полной амплитуды).

Искажения фронтов
Искажения фронтов могут быть вызваны неудачной топологией печатной платы, неправильным согласованием или даже применением некачественных полупроводниковых устройств. В число искажений фронта входят выбросы, скругленный фронт, «звон», затянутый фронт и другие искажения.

Отражения
Отражения могут появиться вследствие неправильного согласования и неудачной топологии печатной платы. Исходящий сигнал отражается в направлении источника и накладывается на следующие импульсы.

Колебания в шине заземления
Колебания в шине заземления, вызванные избыточным током (или сопротивлением источника питания и возвратных путей по заземлению), могут вызвать смещение опорного уровня схемы при протекании больших токов.

Перекрёстные помехи
Перекрестные помехи возникают, когда длинные проводники проходят рядом, что приводит к связи между ними через взаимную емкость и индуктивность. Кроме того, значительные токи и резкие фронты приводят к увеличению уровня электромагнитного излучения и, следовательно, перекрестных помех.

Нестабильность фронтов
Нестабильность фронтов возникает, когда в цифровом сигнале происходят малые смещения фронтов от цикла к циклу. Это может повлиять на точность соблюдения временных соотношений и синхронизации в цифровых системах.

www.tek.com