Οριοθέτηση Συχνότητας ενός Οσκιλογράφου

Περιορισμός Πλάτους Συχνοτήτων

Οι οσκιλλοσκόποι, όπως και οι πολυμέτρες, είναι βασικά εργαλεία για την κατανόηση των κύκλων. Ωστόσο, έχουν περιορισμούς. Για να χρησιμοποιήσετε αποτελεσματικά έναν οσκιλλοσκόπο, είναι σημαντικό να γνωρίζετε αυτούς τους περιορισμούς και να βρείτε τρόπους να τους αντιμετωπίσετε.

Ένα βασικό χαρακτηριστικό του οσκιλλοσκόπου είναι το πλάτος των συχνοτήτων. Το πλάτος των συχνοτήτων καθορίζει πόσο γρήγορα μπορεί να δείξει αναλογικά σήματα. Τι είναι το πλάτος των συχνοτήτων; Πολλοί πιστεύουν ότι είναι η μέγιστη συχνότητα που μπορεί να χειριστεί ο οσκιλλοσκόπος. Στην πραγματικότητα, το πλάτος των συχνοτήτων είναι η συχνότητα στην οποία η ένταση του σήματος μειώνεται κατά 3dB, ή 29.3% από την πραγματική έντασή του.

Στη μέγιστη καταχωρημένη συχνότητα, ο οσκιλλοσκόπος εμφανίζει 70.7% της πραγματικής έντασης του σήματος. Για παράδειγμα, αν η πραγματική ένταση είναι 5V, ο οσκιλλοσκόπος θα την εμφανίσει ως περίπου 3.5V.

Οι οσκιλλοσκόποι με πλάτος συχνοτήτων 1 GHz ή λιγότερο έχουν μια Gaussian ή χαμηλοπερατή απόκριση συχνοτήτων, ξεκινώντας από το ένα τρίτο της -3 dB συχνότητας και μειώνοντας σταδιακά σε υψηλότερες συχνότητες.

Οι οσκιλλοσκόποι με διαστάσεις μεγαλύτερες από 1 GHz έχουν μια μαξιμαλιστικά επίπεδη απόκριση με πιο ξεκάθαρη μείωση κοντά στη -3dB συχνότητα. Η χαμηλότερη συχνότητα του οσκιλλοσκόπου στην οποία το εισερχόμενο σήμα μειώνεται κατά 3 dB θεωρείται ως το πλάτος των συχνοτήτων του οσκιλλοσκόπου. Ο οσκιλλοσκόπος με μαξιμαλιστικά επίπεδη απόκριση μπορεί να μειώσει τα σήματα εντός του πλάτους συχνοτήτων περισσότερο ακριβώς σε σύγκριση με τον οσκιλλοσκόπο με Gaussian απόκριση και να κάνει πιο ακριβείς μετρήσεις στα σήματα εντός του πλάτους συχνοτήτων.

Από την άλλη πλευρά, ο οσκιλλοσκόπος με Gaussian απόκριση μειώνει τα σήματα εκτός του πλάτους συχνοτήτων περισσότερο σε σύγκριση με τον οσκιλλοσκόπο με μαξιμαλιστικά επίπεδη απόκριση. Αυτό σημαίνει ότι ένας τέτοιος οσκιλλοσκόπος έχει μια γρηγορότερη χρονική συνάρτηση ανόδου σε σύγκριση με άλλους οσκιλλοσκόπους με την ίδια διάσταση πλάτους συχνοτήτων. Η διάσταση χρονικής συνάρτησης ανόδου ενός οσκιλλοσκόπου είναι στενά συνδεδεμένη με το πλάτος των συχνοτήτων του.

Ένας οσκιλλοσκόπος με Gaussian απόκριση θα έχει μια χρονική συνάρτηση ανόδου περίπου 0.35/f BW, με βάση το κριτήριο 10% σε 90%. Ένας οσκιλλοσκόπος με μαξιμαλιστικά επίπεδη απόκριση θα έχει μια χρονική συνάρτηση ανόδου περίπου 0.4/f BW, με βάση την οξύτητα της χαρακτηριστικής μείωσης συχνότητας.

Η χρονική συνάρτηση ανόδου είναι η ταχύτερη άκρη που μπορεί να εμφανίσει ένας οσκιλλοσκόπος αν το εισερχόμενο σήμα έχει άπειρα γρήγορη χρονική συνάρτηση ανόδου. Η μέτρηση αυτής της θεωρητικής τιμής είναι αδύνατη, οπότε είναι καλύτερο να υπολογιστεί μια πρακτική τιμή.

Προσοχή Απαιτείται για Ακριβείς Μετρήσεις στον Οσκιλλοσκόπο

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να γνωρίζουν οι χρήστες είναι οι περιορισμοί πλάτους συχνοτήτων του οσκιλλοσκόπου. Το πλάτος συχνοτήτων του οσκιλλοσκόπου πρέπει να είναι αρκετά ευρύ για να φιλοξενήσει τις συχνότητες εντός του σήματος και να εμφανίσει την κύματο με τον κατάλληλο τρόπο.

Ο προσκόπτης που χρησιμοποιείται με τον οσκιλλοσκόπο παίζει σημαντικό ρόλο στην απόδοση του εξοπλισμού. Το πλάτος συχνοτήτων του οσκιλλοσκόπου, καθώς και του προσκόπτη, πρέπει να είναι σε κατάλληλη συνδυασμό. Η χρήση ενός ανάλογου προσκόπτη μπορεί να καταστρέψει την απόδοση όλου του εξοπλισμού δοκιμής.

Για την ακριβή μέτρηση της συχνότητας καθώς και της έντασης, το πλάτος συχνοτήτων τόσο του οσκιλλοσκόπου όσο και του προσκόπτη που είναι συνδεδεμένος πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο σε σχέση με το σήμα που θέλετε να καταγράψετε. Για παράδειγμα, αν η απαιτούμενη ακρίβεια της έντασης είναι περίπου 1%, τότε το πλάτος συχνοτήτων του οσκιλλοσκόπου πρέπει να είναι 10 φορές το μέγεθος της συχνότητας που θέλετε να καταγράψετε. Αυτό σημαίνει ότι ένας οσκιλλοσκόπος 100MHz μπορεί να καταγράψει ένα σήμα 10MHz με σφάλμα 1% στην ένταση.

Πρέπει να ληφθεί υπόψη η σωστή εκτέλεση της εκτροπής του οσκιλλοσκόπου, ώστε η αποτέλεσμα θέα του κύματος να είναι πολύ πιο σαφής.

Οι χρήστες πρέπει να είναι ενήμεροι για τα κλιπ σύνδεσης στο έδαφος κατά τη διάρκεια μετρήσεων υψηλής ταχύτητας. Το καλώδιο του κλιπ παράγει αυξημένη αυτοδυναμικότητα και θόρυβο στον κύκλο, που επηρεάζει τις μετρήσεις.

Η σύνοψη του ολόκληρου του άρθρου είναι ότι για αναλογικούς οσκιλλοσκόπους, το πλάτος συχνοτήτων του οσκιλλοσκόπου πρέπει να είναι τουλάχιστον τρία φορές μεγαλύτερο από την υψηλότερη αναλογική συχνότητα του συστήματος. Για ψηφιακές εφαρμογές, το πλάτος συχνοτήτων του οσκιλλοσκόπου πρέπει να είναι τουλάχιστον πέντε φορές μεγαλύτερο από την ταχύτερη συχνότητα του συστήματος.