Batasan Frekuensi pada Oskiloskop

Batas Bandwidth

Oscilloskop, seperti multimeter, adalah alat yang penting untuk memahami rangkaian. Namun, mereka memiliki batasan. Untuk menggunakan oscilloskop secara efektif, sangat penting untuk mengetahui batasan-batasan ini dan mencari cara untuk mengatasinya.

Fitur kunci dari oscilloskop adalah bandwidth-nya. Bandwidth menentukan seberapa cepat ia dapat mengambil sampel sinyal analog. Apa itu bandwidth? Banyak yang berpikir bahwa itu adalah frekuensi maksimum yang dapat ditangani oleh oscilloskop. Sebenarnya, bandwidth adalah frekuensi di mana amplitudo sinyal turun sebesar 3dB, atau 29.3% di bawah amplitudo sebenarnya.

Pada frekuensi maksimum yang ditentukan, oscilloskop menunjukkan 70.7% dari amplitudo sebenarnya sinyal. Misalnya, jika amplitudo sebenarnya adalah 5V, oscilloskop akan menampilkan sekitar 3.5V.

Oscilloskop dengan bandwidth 1 GHz atau kurang memiliki respons frekuensi Gaussian atau low-pass, dimulai pada sepertiga dari frekuensi -3 dB dan berkurang secara bertahap pada frekuensi yang lebih tinggi.

Oscilloskop dengan spesifikasi lebih dari 1 GHz menunjukkan respons yang paling rata dengan roll-off yang lebih tajam dekat frekuensi -3dB. Frekuensi terendah oscilloskop di mana sinyal input dikurangi sebesar 3 dB dianggap sebagai bandwidth oscilloskop. Oscilloskop dengan respons yang paling rata dapat mengurangi sinyal dalam band yang lebih sedikit dibandingkan dengan oscilloskop dengan respons Gaussian dan melakukan pengukuran yang lebih akurat pada sinyal dalam band.

Di sisi lain, oscilloskop dengan respons Gaussian mengurangi sinyal luar band yang lebih sedikit dibandingkan dengan oscilloskop dengan respons yang paling rata. Ini berarti bahwa oscilloskop tersebut memiliki waktu naik yang lebih cepat dibandingkan dengan oscilloskop lain dengan spesifikasi bandwidth yang sama. Spesifikasi waktu naik oscilloskop berkaitan erat dengan bandwidth-nya.

Oscilloskop jenis respons Gaussian akan memiliki waktu naik sekitar 0.35/f BW berdasarkan kriteria 10% hingga 90%. Oscilloskop jenis respons yang paling rata memiliki waktu naik sekitar 0.4/f BW berdasarkan kekakuan karakteristik roll-off frekuensi.

Waktu naik adalah kecepatan tepi tercepat yang dapat ditampilkan oleh oscilloskop jika sinyal input memiliki waktu naik yang tak terhingga. Mengukur nilai teoretis ini tidak mungkin, jadi lebih baik menghitung nilai praktisnya.

Pencegahan yang Diperlukan untuk Pengukuran yang Tepat di Oscilloskop

Hal pertama yang harus diketahui oleh pengguna adalah batasan bandwidth oscilloskop. Bandwidth oscilloskop harus cukup lebar untuk menampung frekuensi dalam sinyal dan menampilkan bentuk gelombang dengan benar.

Probes yang digunakan dengan oscilloskop memainkan peran penting dalam kinerja peralatan. Bandwidth oscilloskop serta probes harus dalam kombinasi yang tepat. Menggunakan probes oscilloskop yang tidak tepat dapat merusak kinerja seluruh peralatan uji.

Untuk mengukur frekuensi serta amplitudo dengan akurat, bandwidth dari oscilloskop dan probes yang terpasang padanya harus jauh di atas sinyal yang ingin ditangkap dengan tepat. Misalnya, jika akurasi amplitudo yang diperlukan adalah ~1%, maka faktor berate oscilloskop dikalikan 0.1x, yang berarti oscilloskop 100MHz dapat menangkap 10MHz dengan kesalahan 1% dalam amplitudo.

Perlu dipertimbangkan pemicuan yang benar dari oscilloskop sehingga tampilan bentuk gelombang menjadi lebih jelas.

Pengguna harus menyadari klip tanah saat melakukan pengukuran kecepatan tinggi. Kabel klip menghasilkan induktansi dan ringing ke dalam rangkaian yang mempengaruhi pengukuran.

Ringkasan dari artikel ini adalah bahwa untuk oscilloskop analog, bandwidth oscilloskop setidaknya tiga kali lebih tinggi dari frekuensi analog tertinggi sistem. Untuk aplikasi digital, bandwidth oscilloskop setidaknya lima kali lebih tinggi dari laju jam tercepat sistem.