将 DSA 设备用于输入或输出脉冲、方波、三角波或锯齿波时的问题及解决办法

更新 Nov 17, 2022

适用于

硬件

  • PXI Sound and Vibration Module
  • C Series Sound and Vibration Input Device
  • C Series Sound and Vibration Input Module
  • Sound and Vibration Device

问题详述

我正在尝试从我的动态信号采集 (DSA) 设备输入或输出具有锐边(方形、三角形、锯齿形等)的脉冲或波形。我看到了意外的响应、不需要的噪音、失真、振铃、预振铃、尖峰、波纹、瞬变或振荡。为什么会这样,有什么方法可以防止它?
 

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解决方案

此响应是由于执行 Delta-Sigma 调制所需的插值滤波器产生的振铃伪影。这通常表现为一个过冲,然后是一个稳定时间,也被描述为发生瞬时变化后的舍入,例如方波的上升沿或下降沿。

此响应的示例如下所示:

在数学上,这可以描述为吉布斯现象,它是对具有有限样本数的系统进行瞬时变化的结果。纯正弦波只有一个基频,没有高次谐波。方波具有无限数量的频率分量。通过将谐波添加到其基波,可以将正弦波转换为方波。因此,无数次谐波将产生完美的方波。但是,如果系统的带宽受到限制,就像所有分立器件一样,一些谐波将不会出现在信号中;因此,出现波形失真。

下图演示了使用谐波构建方波:
NI DSA 设备旨在生成和获取动态信号,例如声音和振动应用中的动态信号。此行为是 NI DSA 设备的预期行为。在 NI DSA 设备上,Delta-Sigma 转换器需要插值滤波器,无法禁用它们。这包括但不限于:NI 4431、NI 4432、NI 4461、NI 4462、NI 4463、NI 4464、NI 4472、NI 4474、NI 4495、NI 4496、NI 4497、NI 4498 和 NI 4499。

由于缓降滤波,NI 4480 和 NI 4481 设备在时域模式下使用时显著减少了振铃;有关详细信息,请参阅下面链接的 PXIe-4480/4481 用户手册的时域模式采集部分。

使用 NI 多功能数据采集 (MIO DAQ) 设备,例如 NI 63xx(以前的 X 系列)和 NI 62xx(以前的 M 系列),将为直流应用提供最佳性能。或者,对于纯数字应用,我们推荐使用 NI 数字 I/O (DIO) 产品。
 

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