本教程是NI測(cè)量基礎(chǔ)系列教程的一部分。 該系列教程將通過(guò)理論和實(shí)踐兩個(gè)方面介紹一些常見(jiàn)測(cè)量應(yīng)用。 本教程主要介紹了數(shù)字I/O和邏輯分析儀的常用術(shù)語(yǔ)和定義。
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1. 抖動(dòng)

抖動(dòng)是指與事件理想時(shí)序的偏差，并通?；趨⒖?a target="_blank">信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。 抖動(dòng)通常來(lái)自于串?dāng)_、同步開(kāi)關(guān)輸出和其它定期發(fā)生的干擾信號(hào)。 由于抖動(dòng)會(huì)隨時(shí)間變化，抖動(dòng)的測(cè)量和量化既可以是秒級(jí)范圍內(nèi)視覺(jué)估計(jì)，也可以是基于統(tǒng)計(jì)的測(cè)量，比如基于標(biāo)準(zhǔn)偏差隨時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)測(cè)量。

圖1.數(shù)字信號(hào)抖動(dòng)示例

2. 偏移

對(duì)于定時(shí)（動(dòng)態(tài)）生成，通道間偏移定義為兩個(gè)數(shù)據(jù)通道對(duì)應(yīng)邊沿之間的時(shí)間差。 例如，如果兩個(gè)數(shù)據(jù)通道均設(shè)置為在特定采樣時(shí)從低電平轉(zhuǎn)換為高電平，兩個(gè)通道上升沿之間的時(shí)間差就是兩個(gè)通道之間的通道間偏移。

對(duì)于動(dòng)態(tài)采集，通道間偏移定義為每個(gè)數(shù)據(jù)通道采樣時(shí)間之間的差。 每次采集采樣點(diǎn)時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)通道進(jìn)行采樣的時(shí)間是不相同的，但是它們之間的時(shí)間差非常小，通常會(huì)落在某個(gè)特定的時(shí)間窗口內(nèi)。 這個(gè)時(shí)間窗口就稱為通道間偏移。

下圖顯示了一組信號(hào)的通道間偏移。

圖2.數(shù)字信號(hào)偏移示例

指定的通道間偏移一般是指某個(gè)設(shè)備上所有數(shù)據(jù)信道之間的偏移。

3. 上升時(shí)間和下降時(shí)間

上升時(shí)間(trise) 是指信號(hào)在高低電平之間從高電平的20%上升到80%所經(jīng)歷的時(shí)間。 下降時(shí)間 (tfall)是指信號(hào)在高低電平之間從高電平的80%下降到20%所經(jīng)歷的時(shí)間。

圖3.數(shù)字信號(hào)上升時(shí)間和下降時(shí)間圖

4. 過(guò)沖和下沖

前沖和過(guò)沖主要指脈沖上升或者下降沿前（前沖）或后（過(guò)沖）的脈沖瞬時(shí)電平峰值失真。 圖4顯示了信號(hào)前沖和過(guò)沖的一個(gè)例子。

注意：過(guò)沖、前沖和下沖均是不正常現(xiàn)象。

圖4.數(shù)字信號(hào)過(guò)沖、前沖和下沖圖

5. 穩(wěn)定時(shí)間

穩(wěn)定時(shí)間(tS)是指放大器、繼電器或其它電路達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行所需的時(shí)間。 對(duì)于信號(hào)采集而言，滿幅階躍的穩(wěn)定時(shí)間是指信號(hào)達(dá)到一定的精度并保持在這個(gè)精度范圍內(nèi)所經(jīng)歷的時(shí)間。

圖5.數(shù)字信號(hào)的穩(wěn)定時(shí)間圖

6. 占空比

對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)，占空比是指波形處在邏輯高電平的時(shí)間與波形周期之間的比值。 下圖顯示了兩個(gè)具有不同占空比波形之間的差異。 請(qǐng)注意，占空比為30％的波形處于邏輯高電平的時(shí)間少于占空比為50％的波形。

圖6. 數(shù)字信號(hào)占空比圖

7. 遲滯

遲滯是指檢測(cè)到信號(hào)從邏輯高電平轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷碗娖胶蛷倪壿嫷碗娖睫D(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺唠娖綍r(shí)的電壓電平之差值。 請(qǐng)參閱圖7的遲滯圖解。

圖7.數(shù)字信號(hào)的遲滯圖

所有數(shù)字邏輯器件的數(shù)字輸入均存在一定程度的遲滯。 特定設(shè)備的滯環(huán)幅值可以通過(guò)以下公式計(jì)算得到：

遲滯 ≈ VIH - VIL

在輸入端數(shù)字信號(hào)的上升沿，設(shè)備在VIH時(shí)檢測(cè)到信號(hào)從邏輯低電平轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺唠娖健?相反地，當(dāng)設(shè)備輸入端電壓低于VIL時(shí)設(shè)備檢測(cè)到信號(hào)的電平從邏輯高變?yōu)檫壿嫷汀?/p>

遲滯是數(shù)字設(shè)備一個(gè)非常有用的屬性，因?yàn)樗稍谝欢ǔ潭壬弦种茢?shù)字系統(tǒng)的高頻噪聲。 這種噪聲通常是由邏輯電平轉(zhuǎn)換的高邊沿速率反射引起的，如果僅使用一個(gè)電壓閾值來(lái)確定邏輯狀態(tài)的變化，該噪聲可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)字設(shè)備進(jìn)行錯(cuò)誤的電平轉(zhuǎn)換檢測(cè)。 這一現(xiàn)象可通過(guò)圖8清晰看出。

圖8.噪聲可能對(duì)遲滯造成的影響

在該圖中，第一個(gè)采樣點(diǎn)為一個(gè)邏輯低電平。 第二采樣點(diǎn)也是一個(gè)邏輯低電平，因?yàn)樾盘?hào)電平尚未沖過(guò)高電平閾值。 第三和第四個(gè)采樣點(diǎn)是邏輯高電平，第五個(gè)采樣點(diǎn)是邏輯低電平。

對(duì)于具有固定電壓閾值的設(shè)備，系統(tǒng)的噪聲抗擾度(NIM)和遲滯是由系統(tǒng)的組件決定。 例如，部分NI數(shù)字I/O設(shè)備可允許您控制系統(tǒng)的NIM和遲滯。 系統(tǒng)NIM和遲滯可使系統(tǒng)具有一定的噪聲抗擾度，但對(duì)于特定的邏輯設(shè)備，通常需要在這兩者之間做出權(quán)衡——遲滯越大，NIM越??；反之亦然。 如果要正確設(shè)置電壓閾值，您必須仔細(xì)檢查系統(tǒng)的信號(hào)質(zhì)量，以確定您是需要在高低電平時(shí)獲得更高的抗噪性能（更高的NIM）還是需要在邏輯電平轉(zhuǎn)換時(shí)獲得更高的抗噪性能（更高的滯環(huán)）。