Pochopení klíčových specifikací digitálních osciloskopů: vzorkovací frekvence, šířka pásma a rozlišení

Úvod
Při studiu elektrických signálů jsou nezbytné digitální osciloskopy. Pokud chcete z jeho používání vytěžit maximum, musíte se seznámit s nejdůležitějšími aspekty digitálního osciloskopu. V této části se podíváme podrobněji na tyto tři základní prvky, konkrétně rozlišení, šířku pásma a vzorkovací frekvenci.

Tyto faktory mají významný vliv na provozní schopnosti osciloskopu a také na úroveň jeho přesnosti. Pochopení souvislostí mezi těmito faktory vám může pomoci při výběru a digitální osciloskop který je přizpůsoben specifickým požadavkům vaší práce.

Sampling Rate
Vzorkovací frekvence a digitální osciloskop je jedním z nejdůležitějších faktorů, který určuje úroveň přesnosti a spolehlivosti signálu, který zobrazuje. Je to měření, které udává, kolik měření je osciloskop schopen zachytit za určitou dobu.

Vzorkovací frekvence se vztahuje k počtu vzorků, které jsou shromážděny za jednu sekundu, a nejčastěji se udává v megavzorcích za sekundu (MS/s) nebo gigasamplech za sekundu (GS/s).

Zvýšení vzorkovací frekvence je nutné, pokud uživatel chce, aby byl osciloskop schopen zachytit a rekonstruovat signál s vyšší úrovní přesnosti. Podle Nyquist-Shannonova vzorkovacího teorému musí být vaše vzorkovací frekvence dvakrát rychlejší než maximální frekvence signálu, abyste mohli signál správně rekonstruovat. To je potřeba, abyste toho byli schopni.

Budete potřebovat osciloskop, který má dostatečně vysokou vzorkovací frekvenci, pokud chcete být schopni shromažďovat a zkoumat signály na vysokých frekvencích, aniž byste narazili na jakýkoli aliasing nebo zkreslení.

Můžete zaznamenat pokles efektivní vzorkovací frekvence, pokud používáte složité analytické nástroje, jako jsou matematické funkce průběhu nebo dekódování sériového protokolu, nebo pokud používáte více kanálů současně.

Oba tyto faktory mohou přispět ke snížení efektivní vzorkovací frekvence. Aby byla měření přesná, je nutné si uvědomit vztah mezi počtem aktivních kanálů a vzorkovací frekvencí.

Šířka pásma
Jeho „šířka pásma“ označuje frekvenční rozsah, který dokáže trvale detekovat a zobrazit, a termín pochází ze slova „šířka pásma“. Vztahuje se k frekvenčnímu rozsahu, ve kterém zůstává amplitudová odezva osciloskopu konstantní v rámci určité tolerance, která je typicky -3 dB.

Je běžnou mylnou představou, že šířka pásma poskytuje indikaci nejvyšší frekvence, kterou lze na osciloskopu kdykoli vidět. Na druhou stranu, šířka pásma je frekvenční rozsah, ve kterém může osciloskop provádět přesná měření amplitudy.

Pro přesná měření se doporučuje používat osciloskopy, které mají šířku pásma alespoň pětkrát větší než nejvyšší frekvenční složka signálu, o který je zájem.

Časové možnosti osciloskopu jsou jedním z aspektů, které jsou ovlivněny potřebami šířky pásma. Doba, za kterou se amplituda signálu zvýší z 10 % na 90 % své nejvyšší hodnoty, se nazývá doba náběhu.

Osciloskop s větší šířkou pásma, který dokáže přesně zaznamenat a zobrazit rychle rostoucí časové signály, je vynikající pro aplikace, které vyžadují přesnou analýzu časování a vysokofrekvenční měření. Tyto druhy měření jsou často vyžadovány ve vzájemném spojení.

Rozlišení
Nejmenší nárůst napětí, který je osciloskop schopen přesně zobrazit, se nazývá „rozlišení zařízení“. Počet bitů obsažených uvnitř ADC, který byl použit k digitalizaci signálu, bude sloužit jako rozhodující faktor. Osciloskopy mají typicky horizontální rozlišení 8 bitů, avšak toto číslo se může pohybovat až do 10 bitů nebo dokonce vyšší.

Vertikální rozlišení osciloskopu přímo souvisí s jeho schopností detekovat a přesně zobrazovat i ty nejmenší odchylky napětí.

Osciloskopy s vyšším rozlišením jsou schopny lépe měřit slabé signály a detekovat nepatrné výkyvy v průběhu než ty s nižším rozlišením. Je však důležité mít na paměti, že zvýšení rozlišení může potenciálně také vést ke zvýšení úrovně šumu, což by mělo dopad na poměr signálu k šumu.

Vertikální rozlišení osciloskopu, které si vyberete, by mělo být určeno požadavky na měření, které máte. Při práci se signály, které mají velkou amplitudu, se zdá, že rozlišení 8 bitů by bylo dostatečné.

Vyšší rozlišení 10 bitů nebo více však může být nezbytné pro aplikace, které vyžadují přesná měření napětí nebo obsahují signály s nízkou amplitudou. LISUN také poskytuje nejlepší digitální osciloskop.

Úprava signálu, šum pozadí a metody zpracování, které jsou zabudovány do osciloskopu, všechny mají potenciál ovlivnit efektivní rozlišení. Z tohoto důvodu je velmi nutné dobře rozumět efektivnímu rozlišení osciloskopu v různých provozních podmínkách a vzít v úvahu všechna potenciální omezení.

Souhra mezi vzorkovací frekvencí, šířkou pásma a rozlišením
Vzorkovací frekvence, šířka pásma a rozlišení osciloskopu jsou všechny faktory, které přispívají k celkovému výkonu nástroje. Mezi těmito třemi aspekty nástroje existuje silná vazba. Aby byly výsledky měření spolehlivé, je třeba vzít v úvahu jejich vzájemné působení.

Vzorkovací frekvence musí být dostatečně rychlá, aby zachytila ​​šířku pásma signálu. Podle Nyquist-Shannonova vzorkovacího teorému by vzorkovací frekvence měla být alespoň dvakrát větší než šířka pásma signálu, aby nedocházelo k aliasingu. V důsledku toho je nezbytné zvolit osciloskop, jehož vzorkovací frekvence je buď srovnatelná nebo vyšší než požadovaná šířka pásma.

Dalšími podstatnými aspekty, které je třeba zvážit ve vztahu k rozlišení, je vertikální rozsah a nastavení citlivosti osciloskopu. Zatímco vertikální rozsah definuje rozsah napětí, který lze vykazovat, rozlišení určuje nejmenší přírůstek napětí, který lze konzistentně reprezentovat. To je v kontrastu se skutečností, že vertikální rozsah popisuje rozsah napětí, který lze zobrazit.

Je nezbytné zvolit rozlišení založené na projektovaných úrovních signálu a stupni přesnosti měření, který je nezbytný, aby bylo zaručeno, že osciloskop bude správně zobrazovat signál, aniž by trpěl nadměrným množstvím kvantizačního šumu nebo ztrátou informace.

Navíc přesnost, se kterou může osciloskop měřit vysokofrekvenční složky signálu, je nepřímo úměrná použitému parametru šířky pásma. Použijte osciloskop, který má šířku pásma, která je větší než maximální frekvence, o kterou máte zájem, abyste získali spolehlivé údaje a přesnou reprodukci tvaru vlny.

Je důležité mít na paměti, že vzorkovací frekvence, šířka pásma a rozlišení, které byly specifikovány, jsou pro osciloskop holou nezbytností, aby správně fungoval.

Výkon osciloskopu v reálném prostředí může být ovlivněn řadou faktorů, jako je kvalita signálu, parametry sondy a úrovně okolního hluku.

Charakteristiky osciloskopu je třeba pečlivě přezkoumat ve světle plánovaných měření s přístrojem a také prostředí, ve kterém bude přístroj používán.

Proč investovat do čističky vzduchu?
Znalost vzorkovací frekvence, šířky pásma a rozlišení a digitální osciloskop je zásadní pro to, abyste z něj vytěžili maximum. Šířka pásma osciloskopu zaručuje, že bude správně měřit signály ve specifikovaném frekvenčním rozsahu, zatímco vzorkovací frekvence určuje, jak přesně budou zachyceny.

Rozlišení osciloskopu ovlivňuje jeho schopnost detekovat a ukazovat jemné změny v signálu diktováním nejmenšího zvýšení napětí, které lze věrně zobrazit. Výběr osciloskopu, který vyhovuje vašim požadavkům na měření a zaručuje přesnou a spolehlivou analýzu signálu, je možný při zohlednění interakce mezi těmito parametry a prvky reálného světa, jako je šum a kvalita signálu.

Lisun Instruments Limited byl nalezen LISUN GROUP v 2003. LISUN systém jakosti je přísně certifikován podle ISO9001:2015. Jako členství v CIE LISUN produkty jsou navrženy na základě CIE, IEC a dalších mezinárodních nebo národních norem. Všechny produkty prošly certifikátem CE a byly ověřeny laboratoří třetí strany.

Naše hlavní produkty jsou Goniofotometr, Integrace koule, Spektroradiometr, Generátor přepětí, Simulátorové zbraně ESD, Přijímač EMI, Testovací zařízení EMC, Elektrický bezpečnostní tester, Environmentální komora, teplotní komora, Klimatická komora, Tepelná komora, Test na solný postřik, Zkušební komora na prach, Vodotěsný test, Test RoHS (EDXRF), Test žárového drátu  a  Test s plamenem jehly.

Pokud potřebujete podporu, neváhejte nás kontaktovat.
Technické oddělení: Service@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8615317907381
Obchodní oddělení: Sales@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tagy:OSP-1102