我該如何消除量測訊號中的鬼影 ( Ghosting ) ?

硬體: Multifunction DAQ (MIO)>>E Series>>PCI-6036E

問題: 我使用多功能DAQ卡擷取多個通道訊號，但是我看到一個通道的訊號趨勢被投射到下個通道上。然而，當我只量測單一通道時，訊號是正確的。請問我如何才能消除鬼影效應？

解答: 為了消除鬼影訊號，您可以採用以下幾個作法：

1. 選擇低源端阻抗的傳感器
   
2. 降低取樣率並提高通道間延遲，以提供放大器有更長的穩定時間。(參考 AE KB 292A3QB5)
   
3. 利用一個電壓跟隨器或緩衝電路以降低源端阻抗，使其小於 1k 歐姆。(參考 AE KB 208AD10T)
4. 組織訊號以減少通道間的電壓擺動
   
5. 選擇掃描通道中高阻抗的訊號作為第一個通道。註：只針對非 round-robin模式有效
6. 避免多工擷取 － 同一時間取樣一個通道或改採用同步取樣的 DAQ 裝置

為何會產生鬼影?

當擷取高阻抗信號時會造成訊號穩定時間的增加，類比數位轉換器 ( ADC ) 內部的微小電容與高源端阻抗結合會產生低通濾波器效應。 當源端阻抗增加，此濾波器的時間常數也會增加，也因此延長了穩定時間。簡示圖如下：

當多工器從一個通道切換至另一個通道時，ADC內的電容 C 開始從前一個通道的電壓充電至目前的通道電壓。如果 RX 太大，C 將不會被充電(或放電)至正確的電壓，而將顯示出前一個通道所殘留的電壓。這個錯誤將造成所謂的鬼影，也常被誤稱為訊號的串音。

舉例來說：假設  R0 很小 (< 1 kOhm) 而通道 0 為一個振幅為2伏特的正弦波。 此外，假設 R1 很大 (~100 kOhms) 而通道1被維持在5伏特電壓準位。當個別量測各個通道時，ADC將不會在各個通道間切換，因此您將會看到如下圖所示：

然而，當同時擷取兩個通道時，正弦波將會映射在通道1上：

此問題同樣會發生如果沒有訊號連接到通道1上，因為 RX 基本上會是無限大。如果通道1完全沒有連接訊號而同時擷取通道0與通道1，你將會得到以下結果：

曾經有錯誤的方式建議在高源端阻抗通道前量測一組接地的通道，藉著電容放電至地而有助於降低鬼影。 然而，使ADC電壓達到正確準位的時間，除了電容放電之外，還與通道間的差異有關。 基於此理由，最好的方式是適當的安排訊號以達到通道間最小的電壓擺動。

如果接地的訊號 (0 Volts) 與高源端阻抗通道間的電壓準位差異過大，則結果會造成更長的穩定的時間在高源端阻抗通道上達到正確的準位。總結來說，在高源端阻抗通道前量測一組接地的通道，此方法只在此高源端阻抗通道的電壓準位比其他通道準位更接近0伏特時才有效果。

在前面的例子中，在高源端阻抗通道前量測一組接地的訊號，並不會允許高源端阻抗通道得到正確的量測結果。底下是將之前例子中的通道2接地所得到的結果。請注意通道1的正確電壓應為5伏特。

相關連結: KnowledgeBase 28MF7JQO: Troubleshooting Unexpected Voltages, Floating, or Crosstalk on Analog Input Channels
KnowldegeBase 292A3QB5: How do I Increase Interchannel Delay Using NI-DAQmx or Traditional NI-DAQ (Legacy)?
Developer Zone: Using a Unity Gain Buffer (Voltage Follower) with a DAQ Device
KnowledgeBase 2O8AD10T: How Do I Create a Buffer to Decrease the Source Impedance of My Analog Input Signal?
Developer Zone Definition: crosstalk


附加檔案:


- ghosting.png
- channel 1 ghosting.png
- ghosted-channels.png
- channel 0 ghosting.png
- no connected ghosting.png - ghosted grounded.png



報告日期: 05/09/2005
最後更新: 06/19/2007
文件偏號: 3L8IETLO