系统响应速度是输入信号经过电压/电流驱动系统输出响应的幅值升到终值过程的斜率,而上升时间是系统响应速度的一种度量,上升时间越短,响应速度越快。
由一阶系统响应定义中,稳定的一阶系统上升时间定义是响应从终值10%上升到终值90%所需的时间;不稳定且有振荡的系统上升时间定义是响应从超过其终值到达第一个峰值所需的时间。如下图:
案例:测继电器的工作电流信号,继电器最短开关周期为2s。
继电器利用电信号/磁场来控制触点开关接通和断开的元器件,且有部分继电器存在吸合抖动情况,本次测试采用的SRD-05VDC-SL-C继电器是存在抖动情况的,借助示波器捕捉继电器工作电流信号;
测试设备:DG5200信号发生器、MDO704示波器、CP-2350和CP-3308R无源探头、SRD-05VDC-SL-C继电器、120V30A电源、50Ω电阻;
接线图示:外接红黑供电线
示波器设置:因MOD704示波器频宽范围100MHz ,1GS/S实时采样率,对应设置触发采样率也为1GS/S,捕捉的采样波形更精准;
下图1为继电器工作时电流信号。
信号波形分析:继电器一共抖动6次,且有一次抖动幅度0-2.5V(关闭又立即吸合),第二周期信号触发工作时已进入稳态工作。
放大输入瞬态信号图2,示波器所测上升时间:50ns,对应f=7MHz;因为继电器的抖动,存在两处不同带宽的信号,因此还需计算出第二处f。
下图3为抖动信号上升波形:
上图3为抖动信号上升波形,抖动信号上升时间64ns,对应f=5.468MHz;
对比两个信号带宽值,继电器瞬态工作信号更快,对测量设备的带宽要求更高,因此要测试SRD-05VDC-SL-C继电器的瞬态信号需用>7MHz频宽的测量设备方可准确。
在选择测量设备时,首先是了解被测信号的响应速度/元器件的工作原理,若元器件工作时出现多组不同速度/频率/上升时间的信号,则需选取最大频宽值为界限,选择适合频宽范围的测量设备。