振動是指數(shù)字信號的標稱值在時間上的短期變化。有兩種主要類型的顫抖,隨機顫抖和決定性顫抖。隨機振動是無限的,即它的值隨測量時間的增加而繼續(xù)增加。隨機顫動與噪聲等隨機過程有關.確定性振動是有界的,其幅度隨觀測時間的增加而受到限制。決定性顫抖進一步細分為周期性顫抖、數(shù)據(jù)相關性顫抖和有界不相關性顫抖(Buj)。

讓我們開始測量時鐘的顫抖。該時鐘是一個133MHZ的時鐘,幅值150mv和一個50%的工作周期。它通過50歐姆耦合連接到示波器,以匹配其源阻抗。 圖1 顯示在示波器上出現(xiàn)的時鐘波形。

圖1 該133兆赫時鐘的測量時間間隔誤差,周期和上升時間包括測量統(tǒng)計。

示波器的測量參數(shù)被用來量化震動。常用的兩個參數(shù)是周期和時間間隔誤差.

周期測量在同一斜率下最接近的邊緣之間的時間。TIP參數(shù)從其理想位置測量數(shù)據(jù)邊緣上的時間差。TIP可以被看作是數(shù)據(jù)流的瞬態(tài)報告.TI要求了解數(shù)據(jù)流的時鐘速率。這可以顯式輸入,或者示波器可以確定它在TIE設置。

在時鐘周期的示例測量中,時間間隔誤差和上升時間超過了成千上萬的獲取。測量統(tǒng)計顯示最后一個測量值、平均值或平均值、最小值、最大值、標準差(SDEV),以及統(tǒng)計中包含的測量數(shù)。這個示波器記錄每一個測量實例。對于所顯示的波形,每次采集包含五個完整的周期和七個上升的邊緣,所以每次采集有五個周期測量和七個平移時間測量。

標準差是一個關于價值的統(tǒng)計數(shù)字,它顯示了被測量的平均值的分布。計算采用的是測量值(x) 我 減去平均值(象),這實際上顯示了瞬間的震動。這個差額是平方的。計算了平方差在總測量數(shù)(n)上的平均值,然后取平均數(shù)的平方根。

標準差是一個很好的數(shù)字的優(yōu)點的周期或打結震動與這個時鐘信號。實際上,它是周期的根平均正方形(RMS)或平局顫動。最大值和最小值之間的差異是所選參數(shù)的最大到最大的波動。

注意RMS對平局和周期的波動。這種差異是預期的,因為TIT測量一個波形邊緣,而周期測量兩個邊緣之間的差異。在這種情況下,每個邊緣上的震動是隨機的,假設是獨立的,在周期測量中的震動是每個邊緣上的震動的二次和。我們預計周期的波動大約是平局波動的平方根2倍。

增加上升時間測量,以確保示波器的采樣率足夠高,明確界定時鐘信號邊緣。邊緣至少應該有兩個以上的樣品。為了在1NS上升時間獲得兩個樣品,取樣率應大于2GS/s。

在這個測量中使用的短,50ns,記錄可以顯示在20mhz或更高頻率的振動的變化。

為了使顫抖與較低頻率的可能源相匹配,有必要獲得較長的數(shù)據(jù)記錄。在這樣做的同時,應該將示波器的采樣速率維持在一個固定的值上。該示例使用每秒10個GIGA樣本的采樣率(GS/s),因為水平比例表被提高到每個分部50毫秒,如表中所示。 圖2 .

圖2 通過將采集存儲長度提高到5兆個樣本,來增加獲取的持續(xù)時間水平尺度增加到每個分部50毫秒。這就可以測量到2千兆赫的震動變化。

一個水平擴展的縮放跟蹤,Z1,是用來看到的波形的一部分,在原來的5ns每個除法和實際獲取。即使有了這一長期的獲取,也要測量獲得的時鐘信號中每個周期的聯(lián)系、周期和上升時間。周期的標準偏差保持在5.2點,而TIT的標準偏差保持在3.8點。

使用TIT或周期測量的時鐘顫動的選擇通常是由用戶測試的標準決定的?；谥芷诘?a href="/tags/振動測量" target="_blank">振動測量通常用于限定時鐘信號。該系統(tǒng)可以用于時鐘或數(shù)據(jù)信號。

每項測量下的圖標顯示測量值的直方圖。點擊該圖標可使直方圖顯示在數(shù)學跟蹤中,如 圖3 .

圖3 直方圖顯示測量的T予值的分布。分布的形狀與顫抖的來源有關。

直方圖用一個被稱為BIN的狹窄范圍內的值來繪制測量的數(shù)量。在本例中,直方圖使用的是2000個箱,間隔均勻超過50PS,所以每個箱的寬度大約為25FS。直方圖的形狀與周期顫動的來源有關。TIP值的鐘形是高斯或正態(tài)分布的特征。這種分布類型與隨機過程有關,這樣的噪音.直方圖可以用直方圖參數(shù)進行量化,在本例中使用了直方圖平均值、標準偏差和范圍。直方圖上的藍線是參數(shù)標記,顯示每個參數(shù)的測量位置。對于這個高斯分布,68%的測量值是在平均值(如圖所示)的單位里。標準差越低,測量值分布越接近平均值.

基本振動分析工具箱中的最后一個工具是跟蹤函數(shù)。軌道函數(shù)繪制每一個測量值與時間.跟蹤是與源波形同步的時間,因此跟蹤上的每個點都是在與產生該值的測量邊緣或循環(huán)相同的時刻發(fā)生的。任何周期性的變化在測量的顫抖將顯示在軌道函數(shù).在…里面 圖4 TIE的跟蹤功能被添加到顯示器中.

圖4 跟蹤函數(shù)顯示了TIE測量隨時間的變化與信道C1中獲得的波形同步。

TIE軌道函數(shù)的垂直比例尺是以時間單位表示的,它顯示了獲得波形的每個周期的瞬間偏離理想邊緣位置的情況。在這個例子中,軌道是平坦的,因為震動是隨機噪聲,沒有明顯的周期性。如果有周期性的震動,軌道會更有趣。 圖5 .

圖5 用隨機和周期性的平動元件測量時鐘。軌道顯示時間變化的周期性組件.

在時鐘顫動中添加一個47KZ正弦組件會改變直方圖的雙峰形狀。正弦波的直方圖為鞍形,它與高斯分布的鐘形彎曲而形成雙峰形。峰值的分離與周期性振動分量的幅值成正比。跟蹤函數(shù)顯示加入到隨機組件中的正弦振動分量的形狀。在軌道上覆蓋的軌道函數(shù)(數(shù)學跟蹤F3中的藍色痕跡)上,一個博卡平滑函數(shù),可以減弱隨機振動分量引起的噪聲,并顯示一個平滑的正弦振動分量。測量參數(shù)P7和P8為提取周期分量的頻率和尖峰至尖峰幅值,47兆赫,幅度為20PS尖峰至尖峰。

我們已經(jīng)使用示波器中可用的振動測量工具對時鐘顫動進行了一些基本的測量。這些測量,加上一些修改,可用于測量數(shù)據(jù)信號的震動,如 圖6 .

圖6 用參數(shù)時間間隔誤差分析一個自然資源數(shù)據(jù)信號的脈動.在數(shù)據(jù)流中,使用相同的分析時鐘顫動的工具來測量顫動。

不返回到零的數(shù)據(jù)流是這個分析的來源。示波器的設置保持不變,在一個500MS采集窗口采樣10GS/s?？s放跟蹤顯示了PRBS7數(shù)據(jù)的一部分。與時鐘波形不同的是,數(shù)據(jù)波形沒有一個均勻的周期,使周期參數(shù)不正確,以進行振動分析。就像在測量時鐘振動的情況下,數(shù)據(jù)抖動將使用TIE參數(shù)的標準差作為測量RMS波動的一種手段。在這個測量中,TIE的標準偏差是3.9PS.平局振動的平均值只有3FS,這意味著震動的平均值接近于零。

就像在時鐘顫抖的情況下,直方圖和跟蹤工具提供了額外的洞察力。直方圖的中心是從平均的TIE參數(shù)預期的零。直方圖范圍是36PS,也是對稱的零.軌道函數(shù)基本上是一個隨機的變化,其平均值基本為零.覆蓋的羧卡濾波器輸出顯示一個小的4PS尖峰變化,即使沒有周期性的震動。這是與數(shù)據(jù)流相關的數(shù)據(jù)依賴性顫抖的結果。這是與數(shù)據(jù)模式相關聯(lián)的確定性顫抖的一種形式。

如果數(shù)據(jù)流中加入了周期性的震動,我們會看到類似于時鐘顫動的結果,如圖所示。 圖7 .

圖7 隨機和周期性振動分量對自然資源資源數(shù)據(jù)流的振動分析。也存在與數(shù)據(jù)相關的顫抖。

周期性的波動元素的加入導致了振動直方圖變成雙峰,這是在時鐘震動的情況下觀察到的。跟蹤函數(shù)顯示周期性振動分量的扭曲正弦波。這是不同于當周期組件添加到時鐘波形。

這種扭曲是由于增加了與數(shù)據(jù)模式有關的數(shù)據(jù)相關的振動。所有這些組件都包含在TIE測量的標準差中.

基本的震動測量從時間參數(shù)掛鉤和周期開始。參數(shù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)提供了rms和尖峰至尖峰搖擺的讀數(shù)。參數(shù)的直方圖提供了對顫動類型及其分布的深入了解。最后,跟蹤功能有助于識別顫抖中的周期性。在大多數(shù)情況下,由"Num"數(shù)據(jù)場報告的一些測量數(shù)據(jù)不到10 8 價值觀。

大多數(shù)示波器提供了更高級的震動分析或串行數(shù)據(jù)分析軟件,提供了測量到的顫抖值的外推,并建模到10 12 衡量標準及其他標準。他們還提供眼圖顯示和相關的眼分析。這些特性通常用于串行數(shù)據(jù)符合性測量。