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overshoot

2 値波形遷移のオーバーシュート計量

構文

OS = overshoot(X)
OS = overshoot(X,FS)
OS = overshoot(X,T)
[OS,OSLEV,OSINST] = overshoot(...)
[...] = overshoot(...,Name,Value)
overshoot(...)

説明

OS = overshoot(X) は、2 値波形 X における各遷移の最終状態レベルを超える最大絶対偏差を返します。オーバーシュート、OS は、状態レベル間の差のパーセント比として表されます。OS の長さは入力信号で検出された遷移の数に対応します。X のサンプル瞬時は、ベクトルのインデックスに対応します。遷移を判定するため、overshoot はヒストグラム法により入力波形の状態レベルを推定します。overshoot は、Low 状態の上限と High 状態の下限を横断するすべての区間を識別します。Low 状態と High 状態の上下限は、状態レベル +/- 状態レベル間の差の倍数として表されます。状態レベルの許容誤差を参照してください。

OS = overshoot(X,FS) では、サンプルレートを Hz で指定します。サンプルレートは、X の要素に対応するサンプル瞬時を決定します。X の最初のサンプル瞬時は t=0 に対応します。

OS = overshoot(X,T) では、サンプル瞬時 TX と同数の要素をもつベクトルとして指定します。

[OS,OSLEV,OSINST] = overshoot(...) は各遷移について、オーバーシュートのレベル OSLEV とサンプル瞬時 OSINST を返します。

[...] = overshoot(...,Name,Value) は、1 つまたは複数の Name,Value 引数ペアで指定される追加オプションを使い、最終状態レベルを超える最大偏差を返します。

overshoot(...) は 2 値波形をプロットし、各遷移のオーバーシュートの位置と共に、下位および上位の基準レベル瞬時とそれぞれの関連する基準レベルを示します。各状態レベルもそれに伴う状態の上下限と共にプロットされます。

入力引数

X

2 値波形。X は実数値の行ベクトルまたは列ベクトルです。

FS

Hz のサンプルレート。

T

サンプル瞬時のベクトル。T の長さは、2 値波形 X の長さと等しくなければなりません。

名前と値のペアの引数

'PercentReferenceLevels'

波形振幅のパーセント比で表した基準レベル。Low 状態レベルは 0 パーセントであると定義されます。High 状態レベルは 100 パーセントであると定義されます。'PercentReferenceLevels' の値は、要素が下位パーセント基準レベルと上位パーセント基準レベルに対応する 2 要素の実数行ベクトルです。

既定値: [10 90]

'Region'

オーバーシュートを計算する領域を指定します。'Region' の有効な値は 'Preshoot' または 'Postshoot' です。'Preshoot' を指定する場合、遷移前の逸脱領域の終了は、信号が最初の状態から抜け出る位置の最終時点として定義されます。'Postshoot' を指定する場合、遷移後の逸脱領域の開始は、信号が 2 番目の状態に入る時点として定義されます。

既定値: 'Postshoot'

'SeekFactor'

逸脱領域の継続時間。各遷移のオーバーシュートが、対応する遷移の継続時間の倍数として計算される対象領域について、継続時間を指定します。逸脱領域の継続時間が経過する前に波形のエッジに到達した場合、あるいは完全な遷移の介在が検出された場合、継続時間は波形のエッジまたは介在する遷移の開始で打ち切られます。

既定値: 3

'StateLevels'

Low 状態レベルおよび High 状態レベル。Low 状態レベルおよび High 状態レベルに使用するレベルを、1 番目と 2 番目の要素が入力波形のLow 状態レベルおよび High 状態レベルに対応する 2 要素の実数行ベクトルとして指定します。

'Tolerance'

各遷移の初期レベルと最終レベルが間に収まらなければならない、それぞれの状態レベルの許容誤差を指定します。'Tolerance' の値は、High と Low の状態レベル間の差のパーセント比として表されるスカラーです。

既定値: 2

出力引数

OS

状態レベル間の差のパーセント比として表されるオーバーシュート。オーバーシュートのパーセント比は、各遷移の最終状態レベルからの最大偏差に基づいて計算されます。既定の設定では、オーバーシュートは遷移後の逸脱領域について計算されます。オーバーシュートを参照してください。

OSLEV

遷移前または遷移後のオーバーシュートのレベル。

OSINST

遷移前または遷移後のオーバーシュートのサンプル瞬時。サンプルレートまたはサンプリング瞬時を指定すると、オーバーシュート瞬時の単位は秒となります。サンプルレートまたはサンプリング瞬時を指定しない場合、オーバーシュート瞬時は入力ベクトルのインデックスとなります。

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2.3 V クロック波形における、High 状態レベルに対する最大オーバーシュート率を決定します。

2.3 V クロックのデータを読み込みます。遷移の最大オーバーシュート率を決定します。オーバーシュートのレベルおよびサンプル瞬時も決定します。この例では、遷移後の領域における最大のオーバーシュートはインデックス 22 付近で発生します。

load('transitionex.mat','x')

[oo,lv,nst] = overshoot(x)
oo = 6.1798
lv = 2.4276
nst = 22

波形をプロットします。オーバーシュートおよび対応するサンプル瞬時に注釈を付けます。

overshoot(x);

ax = gca;
ax.XTick = sort([ax.XTick nst]);

2.3 V クロック波形において、High 状態レベルに対する最大オーバーシュート率、オーバーシュートのレベルおよびサンプル瞬時を決定します。

2.3 V クロックのデータをサンプリング瞬時と共に読み込みます。クロック データは 4 MHz でサンプリングされています。

load('transitionex.mat','x','t')

最大のオーバーシュートが発生する位置の、最大オーバーシュート率、ボルト単位でのオーバーシュートのレベルおよび時点を決定します。結果をプロットします。

[os,oslev,osinst] = overshoot(x,t)
os = 6.1798
oslev = 2.4276
osinst = 5.2500e-06
overshoot(x,t);

2.3 V クロック波形において、Low 状態レベルに対する最大オーバーシュート率、オーバーシュートのレベルおよびサンプル瞬時を決定します。'Region''Preshoot' に指定して遷移前の計量を出力します。

2.3 V クロックのデータをサンプリング瞬時と共に読み込みます。クロック データは 4 MHz でサンプリングされています。

load('transitionex.mat','x','t')

最大のオーバーシュートが発生する位置の、最大オーバーシュート率、ボルト単位でのオーバーシュートのレベルおよびサンプリング瞬時を決定します。結果をプロットします。

[os,oslev,osinst] = overshoot(x,t,'Region','Preshoot')
os = 4.8050
oslev = 0.1020
osinst = 4.7500e-06
overshoot(x,t,'Region','Preshoot');

詳細

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オーバーシュート

立ち上がり (正極性) パルスでは、オーバーシュートは次の割合として表されます。

100(OS2)(S2S1)

ここで、O は High 状態レベルを超える最大偏差、S2 は High 状態、S1 は Low 状態です。

立ち下がり (負極性) パルスでは、オーバーシュートは次の割合として表されます。

100(OS1)(S2S1)

以下の図は、立ち上がり遷移のオーバーシュートの計算を示しています。

赤い破線は、推定された状態レベルを示します。双方向の黒い矢印は High と Low の状態レベル間の差を示しています。黒い実線は、オーバーシュートの値と High 状態レベルとの差を示しています。

状態レベルの許容誤差

各状態レベルには、状態の上下限を関連付けることができます。状態のこうした上下限は、「状態レベル +/- High 状態と Low 状態間の差のスカラー倍」として定義されます。有用な許容誤差領域を提供するために、通常このスカラー値は 2/100 や 3/100 のような小さい数となっています。一般に、Low 状態の 領域は次のように定義されます。

ここで、 は Low 状態レベル、 は High 状態レベルです。High 状態の 許容誤差領域を得るには、式の最初の項を で置き換えます。

次の図は、正極性 2 値波形における各状態の 2% の上下限 (許容誤差領域) を示したものです。赤い破線は、推定された状態レベルを示します。

参照

[1] IEEE® Standard on Transitions, Pulses, and Related Waveforms, IEEE Standard 181, 2003, pp. 15–17.

R2012a で導入