측정에서 예기치 않은 전압이 발생하거나 한 채널에서 샘플링 만하는 중에 예기치 않게 측정값이 사라진다면 이는 신호 간의 고스트 (ghosting) 때문일 수 있습니다. 다중화 된 장치에서 높은 샘플 속도를 사용할 때 고스트가 발생할 수 있습니다.
고스팅 현상을 해결하려면 다음 단계를 완료하십시오.
- 소스 임피던스가 낮은 트렌스듀서(Transducer)를 선택하십시오.
- 샘플링 속도를 줄이고 채널 간 지연을 늘려서 앰프(Amplifier)의 안정 시간(Settling Time)을 충분히 확보하십시오.
- 소스 임피던스를 1kΩ 미만으로 줄이기 위해서 전압 팔로워(Follower) 또는 버퍼 회로를 구현하십시오.
- 신호를 배열하여 채널 간 전압 스윙을 최소화하십시오.
- 높은 임피던스 채널을 스캔 목록의 첫 번째 채널로 선택하십시오.
- 참고 : 이 옵션은 라운드 로빈(Round-Robin) 모드로 샘플링하지 않는 경우에만 도움이 됩니다.
- 멀티플렉싱(Multiplexing)을 피하십시오. 한 번에 한 채널 씩만 샘플링하거나 동시 샘플링(Simultaneous) DAQ 디바이스로 전환하십시오.
- "더미(dummy) 채널"을 생성하여 원하는 채널을 두 번 읽습니다.
샘플에 원하지 않는 신호가 간섭을 하는 경우가 있습니다.
이를 테면, 다른 주파수 대역의 신호가 들어오거나, 단일샘플 측정을 할 때도 오프셋이 있는 경우 신호에 크로스 토크(Crosstalk) 현상을 경험 할 수 있습니다.
측정 된 신호에는 필연적으로 주변 환경으로부터의 소음 또는 불필요한 신호(크로스 토크)가 포함됩니다. 적절한 차폐 및 연결은 채널 간의 크로스토크 및 환경에서 발생하는 기타 노이즈의 영향을 줄일 수 있습니다. 모듈을 센서에 연결하는 배선 거리도 노이즈가 얼마나 많이 흡수되는지에 영향을줍니다.
왜 고스트 현상이 발생합니까?
채널의 높은 소스 임피던스는 스캔 될 시, 안정 시간(Settling Time)을 증가시킵니다. 아날로그 - 디지털 컨버터 (ADC)의 작은 내부 커패시턴스는 높은 소스 임피던스와 결합하여 로우 패스 필터를 생성합니다.
소스 임피던스가 증가함에 따라, 이 필터의 시정수(Time Constant) 및 그에 따른 안정 시간도 증가합니다. 단순화된 다이어그램은 다음과 같습니다.
멀티플렉서(Multiplexer)가 한 채널에서 다음 채널로 스위칭 할 때, 커패시터 C는 이전 채널의 전압에서 현재 연결된 채널의 전압까지 충전을 시작합니다. RX가 너무 크면, C는 올바른 전압으로 충전 (또는 방전)되지 않습니다. ADC가 측정을 수행할 때, 이전에 스캔 한 채널의 잔해가 나타납니다.
이 올바르지 않은 측정을 고스팅 현상(Ghosting)이라고 합니다. 종종 크로스토크(Crosstalk)라고 잘못 표기되기도 합니다.
예를 들어, R0이 작고 (1 kΩ 미만), 소스 0의 진폭이 2 V이고, 오프셋이 없는 사인파를 가정합니다. 또한, R1이 100kΩ보다 크고, 소스 1이 일정하게 5V로 유지된다고 가정합니다. 각 신호를 개별적으로 측정한다고 할 때, 멀티플렉서는 채널 간 스위칭을 하지 않습니다. 다음의 결과를 보면 알 수 있습니다.
그러나 두 채널을 모두 스캔하면 사인파가 채널 1로 반사됩니다.
RX가 근본적으로 무한한 값을 가지기 때문에 신호가 채널에 연결되어 있지 않은 경우에도 동일한 문제가 발생합니다. 소스 1이 ai1에서 완전히 분리되어 있고, ai0과 ai1이 모두 스캔할 경우 결과는 다음과 같습니다.
높은 임피던스 채널을 스캔하기 전에 접지 된 채널을 스캔하면(커패시터가 접지로 방전됩니다) 고스트 현상이 줄어드는 것은 맞지 않습니다. ADC의 전압이 올바른 수준에 도달하는 데 걸리는 시간은 커패시터의 현재 충전량뿐만 아니라 이전 채널과 현재 채널의 전위차와 관련이 있기 때문입니다. 이러한 이유 때문에 채널 간 전압 스윙을 최소화하기 위해서는 신호를 전위 크기 순으로 배치하는 것이 가장 좋습니다.
접지 (0V)가 다른 스캔 된 채널의 전압보다 높은 임피던스 채널의 전압에서 멀리 떨어지면, 실제로 높은 임피던스 채널이 원하는 수준에 도달하는 데 까지가 더 오래 걸립니다. 높은 임피던스 채널 앞에 채널을 접지하는 것은 높은 임피던스 채널이 다른 스캔 된 채널보다 0V에 더 가까운 경우에만 유용합니다.
예를 들면, 접지 채널이 높은 임피던스 채널에서 정확한 측정을 수행 할수 없도록 스캔되기 전에 채널을 접지합니다. 아래는 낮은 임피던스 채널과 높은 임피던스 채널 사이에 접지 된 채널 (ai2)이 추가된 앞의 예제 그래프입니다. 높은 임피던스 채널의 실제 전압은 5V를 읽어야합니다.
위에서 언급했듯이 인접한 채널에서 큰 전압 스윙(큰 채널간 전위 차)은 채널의 전압 안정 시간을 증가시켜 부정확한 측정을 하게 합니다. 두 채널 간 전압 스윙을 줄이려면 정확한 측정 값을 얻으려는 채널 앞에 추가 "Dummy" 채널을 추가할 수 있습니다. 더미 채널을 사용하면 동일한 채널에서 전압을 두 번 읽게 되어 두 개의 후속 채널 간 전압 스윙이 감소하므로 보다 정확한 측정이 가능합니다.
예를 들어, ai0의 전압은 10V이고 ai1의 전압은 2V입니다. ai1 이전에 더미 (ai1_dummy) 채널을 스캔하면 ADC의 전압이 올바른 수준에 도달하는 데 더 많은 시간을 허용하게 되어 ai0와 ai1 사이의 고스트 효과. 가상 "더미"채널은 Measurement & Automation Explorer에서 생성 된 후 아래 그림과 같이 LabVIEW에서 스캔 된 채널 목록에 추가 될 수 있습니다:
모든 채널 (더미 채널 포함)의 총 샘플 속도는 장치의 최대 총 샘플 속도를 초과해서는 안됩니다.
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