Zrozumienie kluczowych specyfikacji oscyloskopów cyfrowych: częstotliwość próbkowania, szerokość pasma i rozdzielczość

Wprowadzenie
Podczas badania sygnałów elektrycznych niezbędne są oscyloskopy cyfrowe. Musisz zapoznać się z najważniejszymi aspektami oscyloskopu cyfrowego, jeśli chcesz w pełni wykorzystać jego możliwości. W tej sekcji przyjrzymy się bliżej tym trzem podstawowym elementom, a mianowicie rozdzielczości, przepustowości i częstotliwości próbkowania.

Czynniki te mają znaczący wpływ na możliwości operacyjne oscyloskopu, jak również na jego poziom dokładności. Zrozumienie powiązań istniejących między tymi czynnikami może pomóc w wyborze oscyloskop cyfrowy który jest dostosowany do specyficznych wymagań Twojej pracy.

Częstotliwość próbkowania
Częstotliwość próbkowania a oscyloskop cyfrowy jest jednym z najważniejszych czynników decydujących o poziomie dokładności i niezawodności wyświetlanego sygnału. Jest to pomiar, który wskazuje, ile odczytów oscyloskop jest w stanie uchwycić w określonym czasie.

Częstotliwość próbkowania odnosi się do liczby próbek zbieranych w ciągu jednej sekundy i jest najczęściej wyrażana w megapróbkach na sekundę (MS/s) lub gigapróbkach na sekundę (GS/s).

Zwiększenie częstotliwości próbkowania jest wymagane, jeśli użytkownik chce, aby oscyloskop był w stanie uchwycić i zrekonstruować sygnał z większą precyzją. Zgodnie z twierdzeniem Nyquista-Shannona o próbkowaniu częstotliwość próbkowania musi być dwa razy większa niż maksymalna częstotliwość sygnału, abyś mógł poprawnie zrekonstruować sygnał. Jest to konieczne, abyś mógł to zrobić.

Będziesz potrzebować oscyloskopu, który ma wystarczająco wysoką częstotliwość próbkowania, jeśli chcesz zbierać i badać sygnały o wysokich częstotliwościach bez napotykania aliasingu lub zniekształceń.

Możesz zauważyć spadek efektywnej częstotliwości próbkowania, jeśli używasz skomplikowanych narzędzi analitycznych, takich jak funkcje matematyczne fal lub dekodowanie protokołu szeregowego, lub jeśli używasz wielu kanałów jednocześnie.

Oba te czynniki mogą przyczynić się do spadku efektywnej częstotliwości próbkowania. Aby pomiary były dokładne, konieczna jest świadomość zależności między liczbą aktywnych kanałów a częstotliwością próbkowania.

przepustowość
Jego „szerokość pasma” odnosi się do zakresu częstotliwości, który może konsekwentnie wykrywać i wyświetlać, a termin ten pochodzi od słowa „szerokość pasma”. Odnosi się do zakresu częstotliwości, w którym odpowiedź amplitudowa oscyloskopu pozostaje stała w ramach określonej tolerancji, która zazwyczaj wynosi -3 dB.

Powszechnym błędem jest przekonanie, że szerokość pasma wskazuje najwyższą częstotliwość, jaką można zaobserwować na oscyloskopie w dowolnym momencie. Z drugiej strony szerokość pasma to zakres częstotliwości, w którym oscyloskop może wykonywać dokładne pomiary amplitudy.

Do dokładnych pomiarów zaleca się stosowanie oscyloskopów, których szerokość pasma jest co najmniej pięciokrotnie większa niż najwyższa składowa częstotliwościowa interesującego nas sygnału.

Możliwości narastania oscyloskopu są jednym z aspektów, na które ma wpływ zapotrzebowanie na przepustowość. Czas potrzebny do wzrostu amplitudy sygnału od 10% do 90% jego najwyższej wartości jest określany jako czas narastania.

Oscyloskop o większej szerokości pasma, który może dokładnie rejestrować i wyświetlać sygnały o szybkim czasie narastania, doskonale nadaje się do zastosowań wymagających precyzyjnej analizy taktowania i pomiarów wysokich częstotliwości. Tego rodzaju pomiary są często wymagane w połączeniu ze sobą.

Rozkład
Najmniejszy wzrost napięcia, jaki oscyloskop jest w stanie dokładnie wyświetlić, nazywany jest „rozdzielczością” urządzenia. Decydującym czynnikiem będzie liczba bitów zawartych w przetworniku ADC, który został wykorzystany do digitalizacji sygnału. Oscyloskopy mają zazwyczaj rozdzielczość poziomą 8 bitów, jednak liczba ta może wynosić do 10 bitów lub nawet więcej.

Pionowa rozdzielczość oscyloskopu jest bezpośrednio związana z jego zdolnością do wykrywania i dokładnego wyświetlania nawet najmniejszych wahań napięcia.

Oscyloskopy o wyższej rozdzielczości są w stanie lepiej mierzyć słabe sygnały i wykrywać drobne fluktuacje przebiegów niż oscyloskopy o niższej rozdzielczości. Należy jednak pamiętać, że zwiększenie rozdzielczości może potencjalnie również spowodować wzrost poziomu szumów, co miałoby wpływ na stosunek sygnału do szumu.

Pionowa rozdzielczość wybranego oscyloskopu powinna być określona przez wymagania pomiarowe, które masz. W przypadku sygnałów o dużej amplitudzie wydaje się, że rozdzielczość 8 bitów byłaby wystarczająca.

Jednak wyższa rozdzielczość 10 bitów lub więcej może być konieczna w zastosowaniach wymagających precyzyjnych pomiarów napięcia lub obejmujących sygnały o niskiej amplitudzie. LISUN zapewnia również najlepszy oscyloskop cyfrowy.

Kondycjonowanie sygnału, szum tła i metody przetwarzania wbudowane w oscyloskop mogą mieć wpływ na efektywną rozdzielczość. Z tego powodu bardzo ważne jest, aby dobrze zrozumieć efektywną rozdzielczość oscyloskopu w różnych warunkach pracy i wziąć pod uwagę wszelkie potencjalne ograniczenia.

Interakcja między częstotliwością próbkowania, przepustowością i rozdzielczością
Częstotliwość próbkowania, szerokość pasma i rozdzielczość oscyloskopu to czynniki, które składają się na ogólną wydajność instrumentu. Istnieje silny związek między tymi trzema aspektami instrumentu. Aby wyniki pomiarów były wiarygodne, należy wziąć pod uwagę ich interakcję.

Częstotliwość próbkowania musi być wystarczająco duża, aby przechwycić szerokość pasma sygnału. Zgodnie z twierdzeniem Nyquista-Shannona o próbkowaniu częstotliwość próbkowania powinna być co najmniej dwukrotnie większa od szerokości pasma sygnału, aby uniknąć występowania aliasingu. W związku z tym istotne jest, aby wybrać oscyloskop, którego częstotliwość próbkowania jest porównywalna lub wyższa od wymaganej szerokości pasma.

Inne istotne aspekty, które należy wziąć pod uwagę w odniesieniu do rozdzielczości, to zakres pionowy i ustawienia czułości oscyloskopu. Podczas gdy zakres pionowy określa zakres napięć, które mogą być wyświetlane, rozdzielczość określa najmniejszy przyrost napięcia, który można konsekwentnie przedstawić. Kontrastuje to z faktem, że zakres pionowy opisuje zakres napięć, które można pokazać.

Istotne jest, aby wybrać rozdzielczość w oparciu o przewidywane poziomy sygnału i stopień dokładności pomiaru, który jest niezbędny, aby zagwarantować, że oscyloskop będzie prawidłowo wyświetlał sygnał bez nadmiernej ilości szumów kwantyzacji lub utraty informacji.

Ponadto dokładność, z jaką oscyloskop może mierzyć składowe sygnału o wysokiej częstotliwości, jest odwrotnie proporcjonalna do zastosowanego parametru szerokości pasma. Użyj oscyloskopu, który ma szerokość pasma większą niż maksymalna częstotliwość, która jest przedmiotem zainteresowania, aby uzyskać wiarygodne odczyty i dokładne odwzorowanie przebiegu.

Należy pamiętać, że określona częstotliwość próbkowania, przepustowość i rozdzielczość są niezbędne do prawidłowego działania oscyloskopu.

Na wydajność oscyloskopu w rzeczywistych warunkach może mieć wpływ wiele czynników, takich jak jakość sygnału, parametry sondy i poziom hałasu otoczenia.

Charakterystykę oscyloskopu należy dokładnie przeanalizować pod kątem pomiarów, które planuje się przeprowadzić za pomocą tego instrumentu, jak również środowiska, w którym będzie on używany.

Wnioski
Znając częstotliwość próbkowania, przepustowość i rozdzielczość a oscyloskop cyfrowy jest niezbędna, aby jak najlepiej z niego skorzystać. Szerokość pasma oscyloskopu gwarantuje, że prawidłowo zmierzy on sygnały w określonym zakresie częstotliwości, a częstotliwość próbkowania określa, z jaką dokładnością zostaną one przechwycone.

Rozdzielczość oscyloskopu wpływa na jego zdolność wykrywania i pokazywania subtelnych zmian w sygnale poprzez dyktowanie najmniejszego wzrostu napięcia, który można wiernie wyświetlić. Wybór oscyloskopu, który spełni wymagania pomiarowe i zagwarantuje dokładną i niezawodną analizę sygnału, jest możliwy dzięki uwzględnieniu interakcji między tymi parametrami a elementami świata rzeczywistego, takimi jak szum i jakość sygnału.

Lisun Firma Instruments Limited została znaleziona przez LISUN GROUP w 2003 roku. LISUN system jakości został ściśle certyfikowany przez ISO9001: 2015. Jako członek CIE, LISUN produkty są projektowane w oparciu o normy CIE, IEC i inne normy międzynarodowe lub krajowe. Wszystkie produkty przeszły certyfikat CE i zostały uwierzytelnione przez zewnętrzne laboratorium.

Naszymi głównymi produktami są Goniofotometr, Integracja Kuli, Spektroradiometr, Generator przepięć, Pistolety do symulatorów ESD, Odbiornik EMI, Sprzęt testowy EMC, Tester bezpieczeństwa elektrycznego, izba środowiska, izba Temperatura, Komora klimatyczna, Komora termiczna, Test w komorze solnej, Komora do badania pyłu, Wodoodporny test, Test RoHS (EDXRF), Test świecącego drutu i Test płomienia igłowego.

Skontaktuj się z nami, jeśli potrzebujesz wsparcia.
Dział techniczny: Service@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8615317907381
Dział sprzedaży: Sales@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tagi:OSP-1102