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罗德与施瓦茨示波器分析脉冲宽度调制信号
发布日期:2021-07-28 13:45

脉冲宽度调制 (PWM) 是一种常用于以固定频率驱动开关电源的高效技术。这种技术可用于工业控制系统、功率电子和数字通信中的各类电源。因此,PWM 技术广泛用于设计数模转换器(如 D 类音频放大器)、直流-直流电源和逆变器,例如直流电机的变频驱动器 (VFD) 和三相电机驱动器。电桥或多相电机驱动器中的差异信号具有双极性、双脉冲特性,更是对工程师的日常开发与测试造成了挑战。


R&S解决方案


要快速、简单地了解 PWM 信号的全局情况,可以使用示波器的余晖显示功能。余晖有助于概览信号中待处理的脉冲宽度类型。


在负向脉冲上通过宽度触发捕获的双极性PWM信号 (以彩色波形显示;红色表示出现频率高)


但是,余晖和颜色分级功能不提供任何分析见解。


除了脉冲宽度,是否还存在脉冲周期调制?


调制周期的重复间隔是多少?


每个数值出现了多少个宽度?


工程师在开发用于电源、处理器电源或电池充电器的电子模块 (如降压变换器) 时,这些信息是必须的。要获得这些信息,您需要使用更先进的分析技术。



RTM3000 和 RTA4000 示波器的跟踪功能可解调 PWM 信号,并提取跟踪波形中的基础调制信号。跟踪波形由测量值按照采集期间的记录时间顺序组成。这种分析工具可以绘制任意给定值相对于时间的结果图,有助于清楚了解在较长的测量时间内 PWM 参数的变化趋势。这样能够正确评估 PWM 稳压器/控制器的跟踪和线性度。


RTM3000 和 RTA4000 跟踪功能的相应标准集成到数学运算中,能够定义解调信号的上限(单极性)和下限(双极性)。


数学运算标配以下跟踪分析功能:


跟踪:周期(单极性和双极性)


跟踪:频率(单极性和双极性)


跟踪:脉冲宽度(单极性和双极性)


跟踪:占空比(单极性和双极性)


测量装置


准确的 PWM 测量取决于正确进行探测。大多数示波器通常会配备 10:1 无源探头。然而,此类探头无法明确查找有效的接地参考点,例如在测量两个未连接到接地点的信号之间的差异时。对于此类测量,推荐使用 RT-ZD10 等差分探头。不同应用和环境中的电压也会显著不同,甚至会高达数千伏。RT-ZHD 探头可承受高达 6 kV 的电压,非常适用于这些测量环境。


解调类型示例确保轻松匹配应用


仪器设置


将示波器连接到被测电路后,通过示波器应用对话框访问跟踪选项卡,其中包含各种解调类型。


不同的 PWM 技术需要搭配不同的解调类型:


选择 PWM(单极性和双极性)、PDM(单极性和双极性)、逆变器、直流电机、三相电机和 PWM – RGB LED,


根据所选的解调类型,示波器将依据极性设置触发条件;用户还可以使用数学运算菜单调整其他设置,用户设置调制分析,例如周期跟踪、频率跟踪、脉冲宽度跟踪或占空比跟踪,设置单极性迹线的上限 (UL) 和双极性迹线的下限 (LL),每个阈值均包括电平和迟滞设置,用户可以根据需要予以调整。用户还可以针对频率和周期选择上升沿和下降沿,并设置“边沿开启”、“边沿关闭”以及“双脉冲开启”和“双脉冲关闭”


跟踪功能的操作菜单


测量结果


数学运算菜单中的跟踪功能可用于解调 PWM 信号,并将波形显示为数学迹线。这样最多可同时显示五个跟踪曲线。


用户还可以根据提取的跟踪波形进行进一步分析。RTM3000 和 RTA4000 的跟踪功能有助于用户将每个光标置于跟踪波形,并对其应用所有可用的数学运算选项。用户还可以在跟踪波形上应用所有可用测量,例如 RMS 或频率测量(获取转动频率的信息),并可查看每次测量的统计评估结果。


完成测量和分析之后,用户可以获得更深度的信息,例如调制周期的重复间隔或每个测量值出现的宽度数量。用户可以使用这些信息来查找控制算法错误、探究控制器行为,或者观察启动和关闭行为。这将有助于用户深入了解 PWM 信号的实际情况。用户还可以轻松、快速地将截图、波形、统计结果或完整设置保存到 USB 设备或通过 LAN 保存到电脑,以便生成报告。


通过C1开关模式和C2输出测量解调降压变换器的单极性PWM信号


摘要


RTM3000 和 RTA4000 示波器具备强大的跟踪功能,能够显示各种应用中随时间变化的任何 PWM 信号。此功能将提供每个周期中 PWM 信号的详细信息,并显示任何意外异常。


此外,RTM3000 和 RTA4000 还具备其他测量功能、10 位模数转换器、深存储以及分段存储功能,是一款经济实惠、节省时间的解决方案。这两款示波器均可协助工程师灵活设计数模转换器、直流-直流电源和逆变器,例如直流电机的变频驱动器和三相电机驱动器。


通过测量、统计结果和光标解调双极性PWM信号


完成测量和分析之后,用户可以获得更深度的信息,例如调制周期的重复间隔或每个测量值出现的宽度数量。用户可以使用这些信息来查找控制算法错误、探究控制器行为,或者观察启动和关闭行为。这将有助于用户深入了解PWM信号的实际情况。用户还可以轻松、快速地将截图、波形、统计结果或完整设置保存到USB设备或通过LAN保存到电脑,以便生成报告。

关键词:罗德与施瓦茨 示波器 脉冲宽度调制
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来 源:罗德与施瓦茨
编辑:清风
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