เครื่องมือและการวัด

ระบุฐานอ้างอิงก่อนคำนวณแรงดันเกินยอด

แยกระดับฐาน ระดับบน และยอดชั่วขณะก่อนคำนวณโอเวอร์ชูต พร้อมตรวจผลของออฟเซต การตัดยอด และสายกราวด์

ยอดสูงสุดไม่ใช่ระดับบนของพัลส์

เมื่อสัญญาณเปลี่ยนจากต่ำไปสูง ยอดช่วงแรกอาจสูงกว่าระดับที่นิ่งภายหลัง การคำนวณแรงดันเกินยอดหรือโอเวอร์ชูตต้องแยกค่าฐานต่ำ ระดับบนที่ใช้อ้างอิง และยอดสูงสุดออกจากกัน หากใช้ยอดสูงสุดเป็นระดับบนด้วย ส่วนที่เกินจะหายไปทางคณิตศาสตร์ทั้งที่บนรูปยังมีการสั่นอยู่ บทความนี้กำหนดนิยามสำหรับแบบทดลองอย่างชัดเจน เครื่องจริงอาจมีวิธีหาระดับบนอัตโนมัติต่างกัน จึงต้องอ่านนิยามของรายการวัดก่อนเทียบค่า

นิยามที่ใช้คือส่วนเกินยอดบวกเท่ากับยอดสูงสุดลบระดับบน และโอเวอร์ชูตร้อยละเท่ากับส่วนเกินนั้นหารด้วยขนาดการเปลี่ยนจากฐานถึงระดับบน แล้วคูณหนึ่งร้อย ตัวหารจึงเป็นช่วงการเปลี่ยน ไม่ใช่แรงดันเทียบกราวด์เสมอไป หากพัลส์ขี่บนออฟเซต การเลือกตัวหารผิดอาจทำให้ร้อยละดูเล็กลงมากโดยไม่ได้ลดแรงดันเกินที่วงจรต้องรับ

ภาพอธิบาย 1สามระดับที่ต้องแยก
  1. ฐานต่ำ

    ค่าก่อนขอบขึ้น

  2. ระดับบน

    ค่าที่ใช้อ้างอิงสถานะสูง

  3. ส่วนเกิน

    ยอดสูงสุด − ระดับบน

  4. ร้อยละ

    ส่วนเกิน ÷ (ระดับบน − ฐานต่ำ) × 100

นิยามโอเวอร์ชูตเมื่อเทียบขนาดขั้นแรงดัน

คำนวณจากตัวอย่างที่ฐานไม่เป็นศูนย์

สมมติพัลส์แรงดันต่ำเริ่มที่ 1.0 V ขึ้นไปนิ่งที่ 4.0 V และมียอดชั่วขณะ 4.6 V ขนาดการเปลี่ยนคือ 4.0−1.0 = 3.0 V ส่วนเกินคือ 4.6−4.0 = 0.6 V โอเวอร์ชูตตามนิยามนี้คือ 0.6/3.0 ×100 = 20% ถ้าเผลอหารด้วย 4.0 V จะได้ 15% ซึ่งตอบสัดส่วนเมื่อเทียบระดับบนกับกราวด์ ไม่ใช่สัดส่วนเมื่อเทียบขนาดขั้นแรงดันที่เรากำหนด

เพิ่มออฟเซตสมมติ 2.0 V ให้ทุกจุด โดยรูปร่างไม่เปลี่ยน ฐานกลายเป็น 3.0 V ระดับบน 6.0 V และยอด 6.6 V ส่วนเกินยังเป็น 0.6 V และขนาดขั้นยังเป็น 3.0 V จึงได้ 20% เท่าเดิม ส่วนสูตรที่หารด้วยระดับบนจะกลายเป็น 10% ความแตกต่างนี้เป็นวิธีตรวจนิยามที่มีประโยชน์ อย่างไรก็ตามยอดสัมบูรณ์เพิ่มจาก 4.6 เป็น 6.6 V จริง จึงต้องพิจารณาพิกัดแรงดันแยกจากร้อยละโอเวอร์ชูต

เลือกระดับราบและหน้าต่างเวลาอย่างไร

ระดับบนควรมาจากบริเวณที่แทนสถานะสูงได้ตามคำถามของการทดลอง เช่น ช่วงราบหลังการตอบสนองเริ่มนิ่ง ไม่ใช่เลือกจุดเดียวที่บังเอิญต่ำเพราะเสียงรบกวน หากพัลส์สั้นจนยังไม่ถึงระดับราบ ต้องบอกว่าระดับบนใช้ค่าใดเป็นอ้างอิง เช่น ระดับเป้าหมายที่ทราบจากแบบจำลอง หรือการทดลองพัลส์ยาวอีกชุด ไม่ควรปล่อยให้เครื่องประเมินฐานจากข้อมูลที่ไม่มีสองระดับชัดแล้วนำผลไปตัดสินทันที

หน้าต่างหายอดต้องครอบคลุมบริเวณที่ต้องการตรวจ แต่ไม่รวมเหตุการณ์อื่นโดยไม่ตั้งใจ ถ้าจอมีหลายพัลส์ ยอดสูงสุดอาจมาจากอีกพัลส์หนึ่ง ในขณะที่ระดับบนมาจากค่าเฉลี่ยทั้งระเบียน ค่าร้อยละที่ได้จะไม่ใช่รูปร่างพัลส์ใดโดยตรง ให้ใช้บริเวณวัดเดียวกันและระบุเวลาเริ่มจบ การขยายจอต้องตรวจด้วยว่าเครื่องยังคำนวณจากข้อมูลเดิมหรือเปลี่ยนไปใช้เฉพาะส่วนที่แสดง

ภาพอธิบาย 2ออฟเซตเปลี่ยน ยังคง 20%
  1. เดิม

    ฐาน 1.0 / บน 4.0 / ยอด 4.6 V

  2. คำนวณ

    0.6 ÷ 3.0 × 100 = 20%

  3. เพิ่มออฟเซต

    ฐาน 3.0 / บน 6.0 / ยอด 6.6 V

  4. ข้อสังเกต

    ร้อยละเท่าเดิม แต่ยอดสัมบูรณ์สูงขึ้น

ตัวอย่างสมมติ ไม่ใช่พิกัดผลิตภัณฑ์

พิสูจน์ว่าระบบวัดไม่ได้สร้างยอดเอง

การตอบสนองความถี่ของระบบโพรบและเครื่องวัดมีผลต่อความเที่ยงตรงของพัลส์ การตัดยอดจากช่วงอินพุตไม่พอทำให้ยอดต่ำกว่าจริง ส่วนสายกราวด์ยาวอาจเพิ่มการสั่น ควรตรวจค่าทดโพรบ สเกลแนวตั้ง และการต่อกราวด์สั้นตามอุปกรณ์ที่ผู้ผลิตรองรับก่อนใช้ยอดเป็นหลักฐาน หากการเปลี่ยนอุปกรณ์ต่อทำให้รูปยอดเปลี่ยนมาก ต้องแยกผลของการวัดออกจากการตอบสนองวงจร

เปิดตัวจำกัดแบนด์วิดท์แล้วร้อยละลดลงไม่ได้พิสูจน์ว่าแก้ปัญหาวงจรสำเร็จ เพราะตัวกรองอาจลดส่วนประกอบเร็วของยอดจริงด้วย บันทึกผลทั้งก่อนและหลังไว้เพื่ออธิบายความไวของการวัด ไม่ใช้ผลที่ดูสวยกว่าแทนข้อมูลเดิม หากยอดเป็นเหตุการณ์หายาก ให้เก็บระเบียนที่มียอดพร้อมเงื่อนไขการจับ แทนการเฉลี่ยหลายรอบจนส่วนเกินจางลงแล้วรายงานเฉพาะค่าเฉลี่ย

รายงานทั้งโวลต์และร้อยละ

ผลที่ตรวจต่อได้ควรระบุฐาน 1.0 V ระดับบน 4.0 V ยอด 4.6 V ส่วนเกิน 0.6 V และร้อยละ 20% เมื่ออ้างอิงขั้น 3.0 V จากนั้นบอกบริเวณเวลาที่เลือก ระดับการกรอง และวิธีต่อโพรบ ข้อมูลนี้ทำให้คนอ่านคำนวณย้อนกลับได้ และแยกคำถามว่ารูปร่างตอบสนองมากเกินเท่าใดออกจากคำถามว่ายอดแรงดันเกินขอบเขตอุปกรณ์หรือไม่ โดยไม่ต้องเดานิยามจากชื่อรายการวัด

หากช่วงการเปลี่ยนมีขนาดเล็กมาก ร้อยละอาจไวต่อความคลาดเคลื่อนของฐานและยอดจนดูสูงผิดสัดส่วน ควรแสดงค่าโวลต์จริงและขอบเขตระบบวัดประกอบ ไม่รีบจัดอันดับวงจรจากร้อยละเพียงค่าเดียว ตัวอย่างตัวเลขในบทและภาพเป็นแบบจำลองเพื่อฝึกการอ้างอิง ไม่มีการเสนอว่าระดับใดปลอดภัยหรือยอมรับได้สำหรับผลิตภัณฑ์จริง การตัดสินนั้นต้องมีข้อกำหนดเฉพาะชิ้นงาน

แรงดันต่ำกว่าฐานหลังขาลงต้องตั้งนิยามแยกจากยอดบวก ไม่ใช้ค่าสูงสุดลบต่ำสุดเป็นส่วนเกิน เพราะผลนั้นรวมทั้งขนาดขั้นและยอดสองฝั่งแล้ว ควรแสดงตำแหน่งเวลาของยอดแต่ละชนิดเพื่อรู้ว่าปัญหาอยู่ขอบใด

แหล่งอ้างอิงและอ่านเพิ่มเติม

เรียบเรียงคำอธิบายและตัวอย่างขึ้นใหม่จากหลักการในแหล่งข้อมูลต่อไปนี้

  1. Evaluating Oscilloscope Bandwidth, Sample Rate, and Performance Specs · Tektronix
  2. Oscilloscope Fundamentals: Capturing Your Signal · Tektronix

อ่านต่อเรื่องใกล้กัน

ถามเรื่องหนังสือ ตะกร้า