Giới hạn Tần số của MáyОсциллограф

Giới hạn băng thông

Oscilloscopes, giống như multimeter, là công cụ thiết yếu để hiểu các mạch điện. Tuy nhiên, chúng có những giới hạn. Để sử dụng oscilloscope hiệu quả, điều quan trọng là phải biết những giới hạn này và tìm cách giải quyết chúng.

Đặc điểm quan trọng của oscilloscope là băng thông. Băng thông xác định tốc độ lấy mẫu tín hiệu tương tự. Băng thông là gì? Nhiều người nghĩ rằng đó là tần số tối đa mà máy đo có thể xử lý. Thực tế, băng thông là tần số mà tại đó biên độ tín hiệu giảm 3dB, hoặc 29.3% so với biên độ thực sự.

Tại tần số tối đa được đánh giá, oscilloscope hiển thị 70.7% của biên độ thực sự của tín hiệu. Ví dụ, nếu biên độ thực sự là 5V, máy sẽ hiển thị khoảng 3.5V.

Oscilloscopes có băng thông 1 GHz hoặc ít hơn có phản hồi tần số Gaussian hoặc thấp, bắt đầu từ một phần ba của tần số -3 dB và dần dần giảm ở tần số cao hơn.

Máy đo có thông số kỹ thuật lớn hơn 1 GHz cho thấy phản hồi phẳng tối đa với sự giảm đột ngột gần tần số -3dB. Tần số thấp nhất của oscilloscope mà tín hiệu đầu vào bị suy giảm 3 dB được coi là băng thông của máy. Oscilloscope có phản hồi phẳng tối đa có thể suy giảm tín hiệu trong dải ít hơn so với oscilloscope có phản hồi Gaussian và đo lường chính xác hơn trên tín hiệu trong dải.

Trong khi đó, máy đo có phản hồi Gaussian suy giảm tín hiệu ngoài dải ít hơn so với máy đo có phản hồi phẳng tối đa. Điều này có nghĩa là máy đo như vậy có thời gian tăng nhanh hơn so với các máy đo khác có cùng thông số kỹ thuật băng thông. Thông số kỹ thuật thời gian tăng của máy đo liên quan chặt chẽ đến băng thông của nó.

Máy đo kiểu Gaussian sẽ có thời gian tăng khoảng 0.35/f BW dựa trên tiêu chí 10% đến 90%. Máy đo kiểu phẳng tối đa có thời gian tăng khoảng 0.4/f BW dựa trên mức độ sắc nét của đặc tính giảm đột ngột theo tần số.

Thời gian tăng là tốc độ cạnh nhanh nhất mà oscilloscope có thể hiển thị nếu tín hiệu đầu vào có thời gian tăng vô cùng nhanh. Đo lường giá trị lý thuyết này là không thể, vì vậy tốt hơn là tính toán một giá trị thực tế.

Các biện pháp phòng ngừa cần thiết cho phép đo chính xác trong oscilloscope

Điều quan trọng nhất mà người dùng cần biết là giới hạn băng thông của máy đo. Băng thông của oscilloscope phải đủ rộng để chứa các tần số trong tín hiệu và hiển thị dạng sóng một cách chính xác.

Cây thăm dò được sử dụng với máy đo đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất của thiết bị. Băng thông của oscilloscope cũng như cây thăm dò phải kết hợp đúng cách. Sử dụng cây thăm dò không phù hợp có thể làm hỏng hiệu suất của toàn bộ thiết bị thử nghiệm.

Để đo lường tần số cũng như biên độ chính xác, băng thông của cả máy đo và cây thăm dò gắn vào nó phải cao hơn nhiều so với tín hiệu bạn muốn nắm bắt chính xác. Ví dụ, nếu độ chính xác yêu cầu của biên độ là ~1%, thì tỷ lệ berate của máy đo là 0.1x, tức là máy đo 100MHz có thể nắm bắt 10MHz với sai số biên độ 1%.

Người dùng cần xem xét việc kích hoạt chính xác của máy đo để hình ảnh dạng sóng rõ ràng hơn.

Người dùng nên lưu ý về kẹp tiếp đất khi thực hiện các phép đo tốc độ cao. Dây kẹp tạo ra cảm ứng và tiếng vang vào mạch, ảnh hưởng đến phép đo.

Tóm tắt của bài viết là, đối với máy đo analog, băng thông của máy đo ít nhất phải gấp ba lần tần số analog cao nhất của hệ thống. Đối với ứng dụng số, băng thông của máy đo ít nhất phải gấp năm lần tần số xung nhanh nhất của hệ thống.