Перейти к содержанию

Размах сигнала (peak-to-peak)

Генератор выставлен на 2 В, а осциллограф показывает 4 В, мультиметр — 1,41 В. Все три правы: это амплитуда, размах и действующее значение одного синуса. Размах — полная высота сигнала от нижней точки до верхней — главный параметр для пульсаций, шумов и диапазона входа АЦП.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Размах (peak-to-peak, p-p, Vpp) — разность между наибольшим и наименьшим мгновенными значениями сигнала, то есть его полная высота на осциллограмме (Kuphaldt, гл. 1.3). Это одна из четырёх мер переменного сигнала вместе с пиковым (амплитудой), средним и действующим значениями.

Пересчёт для чистых форм

ФормаРазмахДействующее значениеИсточник
Синус2 · амплитуда0,707 · амплитуда ≈ Vpp / 2,83Kuphaldt, рис. 1.21
Меандр2 · амплитудаамплитуда = Vpp / 2Kuphaldt, рис. 1.21
Треугольник2 · амплитуда0,577 · амплитуда ≈ Vpp / 3,46Kuphaldt, рис. 1.21

Делители Vpp / 2,83 и Vpp / 3,46 — наш пересчёт коэффициентов Kuphaldt. Они верны только для чистых форм; отношение пика к действующему значению — это коэффициент амплитуды. Пересчёт между мерами для разных форм делает калькулятор RMS и амплитуды.

Пример (наш расчёт): сеть 230 В — это действующее значение; амплитуда около 325 В, размах около 650 В.

Когда нужен именно размах

  • Пульсации и шум. Пульсации на выходе импульсного источника — пила с короткими выбросами на вершинах; для питаемой схемы важна полная высота такой помехи, то есть размах, а не её нагревающее действие (наш комментарий).
  • Диапазон входа. Сигнал не должен выходить за пределы входа АЦП или усилителя целиком — от минимума до максимума.
  • Изоляция и пробой. Kuphaldt отмечает, что для изоляции важен пик, а для нагрева проводов — действующее значение (гл. 1.3).

Размах и пик лучше всего измерять осциллографом (Kuphaldt, гл. 1.3). У RIGOL DS1000Z автоматическое измерение Vpp берёт высшую и низшую точки, а Vamp — плоские вершину и основание без выбросов (рис. 6-5). Основы — в статье «Переменный ток».

Не путать

С амплитудой — она вдвое меньше размаха у симметричного сигнала. Генераторы и осциллографы указывают, что именно выставлено: «2 Vpp» и «амплитуда 2 В» — разные сигналы.

Частые вопросы

Как перевести размах в действующее значение?

Только для известной формы сигнала. У синуса размах равен двум амплитудам, а действующее значение — 0,707 амплитуды (Kuphaldt, рис. 1.21), поэтому Vrms = Vpp / (2·√2) ≈ Vpp / 2,83. Для меандра Vrms = Vpp / 2, для треугольника — Vpp / 3,46 (наш пересчёт тех же коэффициентов). Для сигнала произвольной формы нужен прибор True RMS.

Какой размах у напряжения сети 230 В?

230 В — действующее значение. Амплитуда синуса — 230 · 1,414 ≈ 325 В, размах — вдвое больше, около 650 В (наш расчёт по коэффициентам Kuphaldt). Поэтому осциллограф с щупом 10X показывает сеть как сигнал размахом в сотни вольт, и для таких измерений нужны щуп и категория измерений, рассчитанные на это напряжение.

Чем Vpp отличается от Vamp в осциллографе?

Vpp — разность самой высокой и самой низкой точки сигнала, включая выбросы. Vamp — разность плоской вершины и плоского основания, без выбросов на фронтах (RIGOL, рис. 6-5). У чистого меандра они близки, у сигнала со звоном Vpp заметно больше.

Источники

  1. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Volume II — AC, 6th edition, chapters 1.2–1.3 (CC BY) — 1.3: пиковое значение — от нуля до вершины, размах (P-P) — полная высота от максимума до минимума; рис. 1.21: P-P = 2·Peak у синуса, меандра и треугольника, RMS синуса = 0,707·Peak; пик и размах лучше измерять осциллографом; RMS — для нагрева проводов, пик — для изоляции
  2. RIGOL. MSO1000Z/DS1000Z Series Digital Oscilloscope User's Guide, UGA19111-1110 (Aug. 2016) — гл. 6, рис. 6-5: Vmax, Vmin, Vpp — от высшей до низшей точки; Vamp — от плоской вершины Vtop до основания Vbase; генератор задаёт амплитуду в Vpp (20 мВpp–5 Вpp на высокоомную нагрузку)
  3. Keysight. Make Better AC RMS Measurements with your Digital Multimeter, AN 5988-6916EN — с. 2: синус Vrms = 0,707·Vpk; с. 6: коэффициент амплитуды синуса 1,414

Нашли ошибку?

Смотрите также