信号相位差
相位差的概念是指两个交流信号在同一频率下,波形之间的时间偏移(或角度偏移)。表达方式有两种:
时间上的相位差:△t(两个波形峰值、零点或特征点之间的时间差)
角度上的相位差:ϕ = (△t / T) × 360°,其中T为信号周期。
示波器对信号相位差进行测量同样遵循以上两个公式。基于两个波形设定的基准点,可以直接获取到时间上的相位差。而若是需要角度的相位差,则还需要进行信号周期进行测量并比较。
注意事项
信号频率一致性:两个信号必须具备相同频率,否则无法用上述方法准确测量相位差。如果两个被测信号频率不相同,那么选择不同周期进行比较相位差都会不同,如此测量就没有意义。
波形清晰度:确保信号波形足够清晰,无噪声干扰。
参考点选择:选择明确的参考点(如上升沿、下降沿、零交点等)以确保测量结果的一致性。不同标准的参考点同样会导致测量结果不正确。
而除了通过测量直接获取两信号之间的相位差外,还可以通过示波器的XY模式绘制两路信号的李萨如图形去反应信号的相位及频率关系。
示波器操作方法
进行两路信号相位差测量的第一步,需要让两个信号都能完整地显示在屏幕上。然后,在测量功能中其他菜单中可以选择两个信号的相位信息测量。其中包括上升沿与上升沿的延时与相位,上升沿比下降沿的延时与相位,下降沿比上升沿的延时与相位,下降沿比下降沿的延时与相位8种测量模式。
接下来在测量设置中,需要对参考点进行统一。RIGOL DHO4804的相位测量是默认使用中值进行时间上的比较,且中值默认值为50%。在修改参考点时需要对两路信号同时进行修改,否则就会如下图所示,测量出现错误。原信号为两路相差90°的正弦波,在测量设置中只把通道一中值改成60%,测量值变成76.9°,误差达到14,5%。
而与下图对比可知,幅度参数并不会影响相位关系的测量。下图通道一为5Vpp,1V偏移的正弦波,而通道二为2Vpp正弦波,测量结果为设置的90°。可以看出两路信号的相位差不会受到幅度参数的影响,只受信号频率与参考点影响。
在李萨如图形中,当两路信号频率相等时,相位差越接近90度,其图像越趋近标准圆。
两路信号相位差为0
两路信号相位差为90°
除此之外,李萨如图形还可以通过形状反映出两路信号之间的频率与相位关系
两信号频率2:3,相位差为0
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