Ograničenje frekvencije osciloskopa

Ograničenje propusnosti

Osciloskopi, poput multimetara, su ključni alati za razumijevanje krugova. Međutim, imaju ograničenja. Za efikasnu uporabu osciloskopa bitno je poznavati ta ograničenja i pronaći načine da se suočimo s njima.

Ključna značajka osciloskopa jest njegova propusnost. Propusnost određuje koliko brzo može uzorkovati analogni signali. Što je propusnost? Mnoštvo ljudi smatra da je to maksimalna frekvencija koju osciloskop može obraditi. Zapravo, propusnost je frekvencija na kojoj amplituda signala pada za 3dB, ili 29.3% ispod njegove stvarne amplitude.

Na maksimalnoj ocijenjenoj frekvenciji, osciloskop pokazuje 70.7% stvarne amplitude signala. Na primjer, ako je stvarna amplituda 5V, osciloskop će je prikazati kao oko 3.5V.

Osciloskopi s propusnošću od 1 GHz ili manje imaju Gaussovu ili niskopropusnu frekventnu karakteristiku, koja počinje na trećini -3 dB frekvencije i postepeno opada na većim frekvencijama.

Osciloskopi s specifikacijom većom od 1 GHz pokazuju maksimalno ravnu karakteristiku s oštrim padanjem blizu -3dB frekvencije. Niska frekvencija osciloskopa na kojoj ulazni signal opada za 3 dB smatra se propusnošću osciloskopa. Osciloskop s maksimalno ravnim odzivom može slabiće utjecati na u-band signale uspoređujući s osciloskopom s Gaussovom karakteristikom i omogućiti preciznije mjerenje u-band signala.

S druge strane, osciloskop s Gaussovom karakteristikom slabije utječe na out-band signale uspoređujući s osciloskopom s maksimalno ravnim odzivom. To znači da takav osciloskop ima brži vrijeme uspona uspoređujući s drugim osciloskopima sa istom specifikacijom propusnosti. Specifikacija vrijeme uspona osciloskopa je tesno povezana s njegovom propusnošću.

Osciloskop s Gaussovim odgovorom ima vrijeme uspona od otprilike 0.35/f BW temeljeno na kriteriju 10% do 90%. Osciloskop s maksimalno ravnim odgovorom ima vrijeme uspona od otprilike 0.4/f BW temeljeno na ostrini karakteristike padanja frekvencije.

Vrijeme uspona je najbrža brzina ruba koju osciloskop može prikazati ako ulazni signal ima beskonačno brzo vrijeme uspona. Mjerenje teorijske vrijednosti je nemoguće, pa je bolje izračunati praktičnu vrijednost.

Prepreke potrebne za precizna mjerenja na osciloskopu

Najvažnije što korisnici moraju znati jest ograničenje propusnosti osciloskopa. Propusnost osciloskopa treba biti dovoljno široka da bi smjestila frekvencije unutar signala i ispravno prikazala valni oblik.

Sonda koja se koristi s osciloskopom igra važnu ulogu u performansama opreme. Propusnost osciloskopa, kao i sonde, trebaju biti u pravilnom kombinaciji. Upotreba nepravilne sonde za osciloskop može ometati performanse cijele testne opreme.

Za točno mjerenje frekvencije i amplitude, propusnost i scope i probe povezane s njim trebaju biti daleko iznad signala koji želite točno uhvatiti. Na primjer, ako je potrebna točnost amplitude ~1%, tada faktor berate scope-a treba pomnožiti sa 0.1x, što znači da 100MHz scope može uhvatiti 10MHz s greškom od 1% u amplitudi.

Trebalo bi uzeti u obzir točno pokretanje osciloskopa kako bi rezultirajući prikaz valnog oblika bio mnogo jasniji.

Korisnici bi trebali biti svjesni zabiljki za masu dok vrše brza mjerenja. Žica zabiljke proizvodi induktivnost i titranje u krugu što utječe na mjerenja.

Sažetak čitave članke jest da za analogne osciloskope, propusnost osciloskopa mora biti barem tri puta veća od najviše analognih frekvencija sustava. Za digitalne aplikacije, propusnost osciloskopa mora biti barem pet puta veća od najbrže satne frekvencije sustava.