【導(dǎo)讀】電氣快速瞬變(EFT)脈沖的突發(fā)能量可能會(huì)耦合進(jìn)附近的電通道，存在破壞電子系統(tǒng)中數(shù)字信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)，從而引起意外閉鎖或復(fù)位等故障。示波器可以用來捕獲、顯示和分析EFT事件，借助該功能，即使兩個(gè)EFT事件間隔時(shí)間很長，也能被捕獲。但許多電磁兼容(EMC)工程師并不了解示波器的這一功能及其可能帶來的好處。
你還可以檢測(cè)到由EFT事件造成的“矮”脈沖，并最終計(jì)算出一個(gè)EFT脈沖的能量。利用這些信息，就可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改以提高抗EFT干擾性能。EFT事件是在電流瞬時(shí)中斷的情況下發(fā)生的，會(huì)在觸點(diǎn)之間形成電弧放電，進(jìn)而破壞電路和系統(tǒng)。電弧產(chǎn)生的電磁場(chǎng)會(huì)通過電纜、走線和連接器耦合進(jìn)電路通道。引起EFT事件的常見原因包括繼電器觸點(diǎn)顫動(dòng)、斷路器的打開和閉合、電感負(fù)載的切換以及設(shè)備斷電。電觸點(diǎn)之間氣隙的擊穿也常常會(huì)觸發(fā)EFT脈沖的快速爆發(fā)。
順序捕獲
若要捕獲一連串的快速脈沖(如EFT 脈沖) 或被長時(shí)間間隔的事件窄片( 比如EFT突發(fā)脈沖串)，順序采集是一種理想的方法。在順序捕獲模式下， 示波器可以顯示由許多固定大小的分段組成的完整波形。通過設(shè)定想要的分段數(shù)目、最大的分段長度和可用的總內(nèi)存，就能啟動(dòng)順序采集功能了。這些參數(shù)決定了示波器可以捕獲的事件的實(shí)際數(shù)目。
順序時(shí)基模式對(duì)EFT分析有雙重好處，因?yàn)槔盟梢跃?xì)捕獲具有很長時(shí)間間隔的復(fù)雜的事件序列，同時(shí)忽略事件之間的無用周期(長間隔時(shí)間)。你可以使用高精度的采集時(shí)基在事件之間對(duì)所選分段進(jìn)行定時(shí)測(cè)量。圖1顯示了順序時(shí)基捕獲操作圖。
圖1：順序時(shí)基采集操作可以消除目標(biāo)事件之間的“無用”時(shí)間
順序時(shí)基捕獲可以自動(dòng)采集每個(gè)分段的時(shí)間戳，幫助確認(rèn)EFT突發(fā)脈沖串事件的頻率。另外，順序時(shí)基模式使用先進(jìn)的觸發(fā)技術(shù)來隔離稀有事件，用這種方式可以檢測(cè)錯(cuò)誤的EFT 脈沖形狀。
圖2顯示了在順序捕獲模式下以分段的形式采集到的一系列EFT突發(fā)脈沖串。注意，順序捕獲過程消除了脈沖串之間的長間隔時(shí)間，只留下采集時(shí)需要的突發(fā)脈沖串波形。每個(gè)突發(fā)脈沖串都帶有時(shí)間戳信息，包括采集的日期和時(shí)間、序列開始的時(shí)間以及對(duì)應(yīng)EFT突發(fā)脈沖串間隔時(shí)間的分段間隔時(shí)間。
圖2：順序捕獲模式使示波器可以顯示EFT突發(fā)脈沖串，這些突發(fā)脈沖串以帶時(shí)間戳的分段形式采集得到
作為對(duì)比，圖3顯示的是EFT脈沖，而不是作為分段采集的突發(fā)脈沖串。
圖3：示波器捕獲EFT脈沖，并通過時(shí)間戳將它們標(biāo)記為分段
示波器其實(shí)可以捕獲成千上萬個(gè)脈沖。需要注意的是，順序脈沖串捕獲的時(shí)間標(biāo)度是每格2ms(對(duì)應(yīng)于20ms的時(shí)間捕獲窗口)，而順序脈沖捕獲的時(shí)間標(biāo)度是每格100ns(對(duì)應(yīng)于1μs的時(shí)間捕獲窗口)。
EFT脈沖串捕獲模式下的分段間時(shí)間戳顯示突發(fā)脈沖串之間的間隔時(shí)間約為100ms，而EFT脈沖捕獲模式下的分段間時(shí)間戳則顯示脈沖之間的間隔時(shí)間約為100μs。兩種捕獲的時(shí)間標(biāo)度相差1,000倍，突顯了單個(gè)EFT脈沖和EFT脈沖串的不同特性。
檢測(cè)EFT異常
判定一個(gè)設(shè)備是否具備抗EFT干擾能力需要使用發(fā)生器(圖4)來仿真快速EFT脈沖。為了確保EFT仿真器產(chǎn)生正確的脈沖形狀和突發(fā)脈沖串時(shí)序，必須用示波器進(jìn)行測(cè)試。順序采集有助于找出潛在的問題，利用順序采集顯示模式可以檢測(cè)EFT異常( 圖5)。這個(gè)案例從序列中采集了一個(gè)脈沖幅度大約只有正常值一半的EFT脈沖。
圖4：用EFT發(fā)生器產(chǎn)生測(cè)試脈沖
圖5：由EFT引起的信號(hào)異常(左)也出現(xiàn)在瀑布圖(右)中
與正常高度的EFT脈沖相比，使用疊加顯示(左圖)和瀑布顯示(右圖)可以非常清楚地看到圖5中低矮的EFT脈沖。圖5中捕獲到的EFT脈沖異常的潛在根源可能是瞬態(tài)仿真器中的壞觸點(diǎn)造成脈沖達(dá)不到滿幅度。
圖6顯示了在通道2上捕獲到的EFT突發(fā)脈沖串(左上格中的粉色)。從Z2到Z8的7次連續(xù)放大顯示了大圖片和EFT突發(fā)脈沖串的細(xì)節(jié)，每次放大都會(huì)顯示比上次更多的細(xì)節(jié)。這些放大圖中包含單個(gè)突發(fā)脈沖串的圖和突發(fā)脈沖串中單個(gè)脈沖的圖。使用多格顯示格式，每一條線跡在各自的顯示格內(nèi)的情況都清晰可見。
圖6：參數(shù)測(cè)量可以計(jì)算突發(fā)脈沖串間隔時(shí)間和脈沖能量等
EFT事件的數(shù)值參數(shù)測(cè)量
至此我們主要討論了用于識(shí)別EFT脈沖質(zhì)量問題的可視技術(shù)。數(shù)值參數(shù)測(cè)量同樣功能強(qiáng)大，可描述EFT事件的特性并對(duì)EFT事件進(jìn)行調(diào)試。
圖5使用了8個(gè)測(cè)量參數(shù)，每個(gè)參數(shù)可讓你進(jìn)一步了解所采集的EFT突發(fā)脈沖串和脈沖。測(cè)量可以限制在一個(gè)特定的區(qū)域， 測(cè)量參數(shù)P1 描述了單個(gè)突發(fā)脈沖串中脈沖的頻率。其它測(cè)量參數(shù)可以根據(jù)不同的興趣獨(dú)立配置。在測(cè)量表(圖5的左下方)中，參數(shù)P1顯示EFT頻率大約為10kHz。
一個(gè)突發(fā)脈沖串的結(jié)束和另一個(gè)突發(fā)脈沖串的開始之間的脈沖邊沿可以看成是一個(gè)負(fù)向脈沖，因此可以使用寬度測(cè)量參數(shù)自動(dòng)測(cè)量突發(fā)脈沖串之間的空閑時(shí)間。參數(shù)P2 使用負(fù)極性脈沖寬度測(cè)量值來確定脈沖串間隔時(shí)間。
注意，P 4使用的是另一個(gè)脈沖寬度測(cè)量參數(shù)，它選擇的是正極性脈沖，因此測(cè)量的是脈沖寬度而不是突發(fā)脈沖串間隔時(shí)間。也因?yàn)榇?，P4的脈沖寬度測(cè)量結(jié)果(EFT脈沖寬度)在150ns數(shù)量級(jí)，而P2的脈沖寬度測(cè)量結(jié)果(EFT間隙時(shí)間)大約是90ms，它們?cè)诹考?jí)上有顯著差異。
數(shù)學(xué)運(yùn)算符F2(右上格里的粉色)是通道C2的平方，因此輸出的單位可以是V。單位為焦耳的能量是用數(shù)學(xué)鏈和測(cè)量運(yùn)算符F2、P6、P7和P8計(jì)算出來的。
以P6開始，將面積參數(shù)運(yùn)用到平方函數(shù)F 2中得到曲線下方的面積； 接著，在參數(shù)P7中設(shè)定50 Ω這個(gè)測(cè)量常數(shù)； 最后， 用P8 中的比例運(yùn)算符除以P6/P7可以得到以微焦為單位的能量。
總結(jié)
順序波形的采集不僅可以簡化EFT事件的捕獲，還有助于觀察脈沖的異常和變化。當(dāng)熟悉的測(cè)量參數(shù)以新的方式( 比如用負(fù)脈沖寬度確定EFT脈沖串時(shí)間) 與數(shù)學(xué)運(yùn)算符和測(cè)量參數(shù)( 比如計(jì)算能量)一起使用時(shí)，可以充分有效地檢測(cè)和分析電氣快速瞬變脈沖的特征。
本文來源于電子技術(shù)設(shè)計(jì)。
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