詳析數字I/O和邏輯分析儀常用術語

　　本文介紹了數字I/O和邏輯分析儀的常用術語和定義。

　　1.抖動

　　抖動是指與事件理想時序的偏差，并通?；趨⒖夹盘柕倪^零點進行測量。 抖動通常來自于串擾、同步開關輸出和其它定期發生的干擾信號。 由于抖動會隨時間變化，抖動的測量和量化既可以是秒級范圍內視覺估計，也可以是基于統計的測量，比如基于標準偏差隨時間變化的統計測量。

　　圖1.數字信號抖動示例

　　2.偏移

　　對于定時（動態）生成，通道間偏移定義為兩個數據通道對應邊沿之間的時間差。 例如，如果兩個數據通道均設置為在特定采樣時從低電平轉換為高電平，兩個通道上升沿之間的時間差就是兩個通道之間的通道間偏移。

　　對于動態采集，通道間偏移定義為每個數據通道采樣時間之間的差。 每次采集采樣點時，每個數據通道進行采樣的時間是不相同的，但是它們之間的時間差非常小，通常會落在某個特定的時間窗口內。 這個時間窗口就稱為通道間偏移。

　　下圖顯示了一組信號的通道間偏移。

　　圖2.數字信號偏移示例

　　指定的通道間偏移一般是指某個設備上所有數據信道之間的偏移。

　　3.上升時間和下降時間

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

　　圖3.數字信號上升時間和下降時間圖

　　4.過沖和下沖

　　前沖和過沖主要指脈沖上升或者下降沿前（前沖）或后（過沖）的脈沖瞬時電平峰值失真。 圖4顯示了信號前沖和過沖的一個例子。

　　注意：過沖、前沖和下沖均是不正常現象。

　　圖4.數字信號過沖、前沖和下沖圖

　　5.穩定時間

　　穩定時間（tS）是指放大器、繼電器或其它電路達到穩定運行所需的時間。 對于信號采集而言，滿幅階躍的穩定時間是指信號達到一定的精度并保持在這個精度范圍內所經歷的時間。

　　圖5.數字信號的穩定時間圖

　　6.占空比

　　對于時鐘信號，占空比是指波形處在邏輯高電平的時間與波形周期之間的比值。 下圖顯示了兩個具有不同占空比波形之間的差異。 請注意，占空比為30％的波形處于邏輯高電平的時間少于占空比為50％的波形。

　　圖6. 數字信號占空比圖

　　7.遲滯

　　遲滯是指檢測到信號從邏輯高電平轉變為邏輯低電平和從邏輯低電平轉變為邏輯高電平時的電壓電平之差值。 請參閱圖7的遲滯圖解。

　　圖7.數字信號的遲滯圖

　　所有數字邏輯器件的數字輸入均存在一定程度的遲滯。 特定設備的滯環幅值可以通過以下公式計算得到：

　　遲滯 ≈ VIH - VIL

　　在輸入端數字信號的上升沿，設備在VIH時檢測到信號從邏輯低電平轉變為邏輯高電平。 相反地，當設備輸入端電壓低于VIL時設備檢測到信號的電平從邏輯高變為邏輯低。

　　遲滯是數字設備一個非常有用的屬性，因為它可在一定程度上抑制數字系統的高頻噪聲。 這種噪聲通常是由邏輯電平轉換的高邊沿速率反射引起的，如果僅使用一個電壓閾值來確定邏輯狀態的變化，該噪聲可能會導致數字設備進行錯誤的電平轉換檢測。 這一現象可通過圖8清晰看出。

　　圖8.噪聲可能對遲滯造成的影響

　　在該圖中，第一個采樣點為一個邏輯低電平。 第二采樣點也是一個邏輯低電平，因為信號電平尚未沖過高電平閾值。 第三和第四個采樣點是邏輯高電平，第五個采樣點是邏輯低電平。

　　對于具有固定電壓閾值的設備，系統的噪聲抗擾度（NIM）和遲滯是由系統的組件決定。 例如，部分NI數字I/O設備可允許您控制系統的NIM和遲滯。 系統NIM和遲滯可使系統具有一定的噪聲抗擾度，但對于特定的邏輯設備，通常需要在這兩者之間做出權衡——遲滯越大，NIM越小；反之亦然。 如果要正確設置電壓閾值，您必須仔細檢查系統的信號質量，以確定您是需要在高低電平時獲得更高的抗噪性能（更高的NIM）還是需要在邏輯電平轉換時獲得更高的抗噪性能（更高的滯環）。