Obrázkový osciloskop

Než začneme diskutovat o vzorkujícím osciloskopu, musíme znát základní princip a funkci běžného osciloskopu. Je to přístroj, který přijímá jeden nebo více elektrických signálů a následně na obrazovce současně zobrazuje jejich vlnové formy. Vzorkující osciloskop je pokročilou verzí digitálního osciloskopu s několika dodatečnými funkcemi a použitím pro speciální účely.

Je navržen tak, aby poskytoval velmi vysokofrekvenční funkci vzorkováním několika vlnových forem postupně. Tento osciloskop používá větu o vzorkování pro vytvoření vlnové formy z několika vstupních signálů. Pomocí stroboskopického světla lze vidět část pohybu, ale když se pořídí série snímků, pozorujeme velmi rychlý mechanický pohyb. Vzorkující osciloskop funguje podobně jako stroboskopická technika a používá se k pozorování velmi rychlých elektrických signálů. Přibližně 1000 bodů je potřeba k vytvoření vlnové formy.

Funkce vzorkujícího osciloskopu

Jak naznačuje jeho název, shromažďuje vzorky z několika postupných vlnových forem a konstruuje kompletní obraz vlnové formy z seskupených dat. Výsledná vlnová forma je zesílena nízkopropustným filtrem a pak zobrazena na obrazovce. Tato vlnová forma je vytvořena spojením mnoha teček, které spolu souvisí a tvoří celkový tvar.

Každý bod vlny je svislá deflexe bodu postupné vrstvy v každém následujícím cyklu schodovité vlnové formy. Používají se k monitorování vysokofrekvenčních signálů až do 50 GHz a více. Frekvence zobrazené vlnové formy je vyšší než vzorkovací frekvence přístroje. Je to přibližně 10 bodů na dělení nebo více spolu s velkou propustností zesilovače asi 15 GHz. Na fázi vzorkování mají signály nízkou frekvenci a pro dosažení velké propustnosti se kombinují s atenuátorem.

Nicméně, to snižuje dynamický rozsah přístroje. Vzorkující osciloskop je omezen na opakující se signály a není reaktivní na přechodné události. Zobrazují pouze vysoké frekvence v rozmezí limitu.

Metoda vzorkování

Před každým cyklem vzorkování aktivuje impulz spouštěče oscilátor a generuje se lineární napětí. Když jsou amplitudy dvou napětí rovnocenné, schodiště se posune o jednu stupeň a generuje se vzorkovací impulz, který otevírá bránu vzorkování pro vzorek vstupního napětí. Rozlišení vlnové formy závisí na rozměrech kroků schodišťového generátoru. Existuje několik způsobů vzorkování, ale dva jsou nejčastěji používány. Jedním je metoda reálného času a druhým ekvivalentní metoda vzorkování.

Metoda reálného času

V metodě reálného času digitalizér pracuje s vysokou rychlostí, takže může zaznamenat co nejvíce bodů v jednom průchodu. Jeho hlavním cílem je zachytit vysokofrekvenční přechodné události s přesností. Přechodná vlnová forma je tak unikátní, že její napětí nebo proud v libovolném okamžiku nelze spojit s jejími nejbližšími hodnotami. Tyto události se neopakují, proto je musí být zaznamenány ve stejném časovém rámu, jak se odehrávají. Frekvence vzorků je velmi vysoká, asi 500 MHz, a vzorkovací frekvence je asi 100 vzorků za sekundu. Pro ukládání tak vysokofrekvenční vlnové formy je potřebná vysokorychlostní paměť.

Ekvivalentní metoda vzorkování

Vzorkování v ekvivalentní metodě funguje na principu předpovědi a odhadu, což je možné pouze s opakujícími se vlnovými formami. V ekvivalentní metodě digitalizér získává vzorky z mnoha opakování signálů. Může získat jeden nebo více vzorků z každého opakování. Tímto způsobem se zvyšuje přesnost zachycení signálu. Frekvence výsledné vlnové formy je mnohem vyšší než vzorkovací frekvence přístroje. Toto vzorkování lze provést dvěma metodami: náhodnou metodou a sekvencí metodou.

Náhodná metoda vzorkování

Náhodná metoda vzorkování je nejčastější metodou vzorkování. Používá interní hodiny, které jsou nastaveny tak, aby běžely vzhledem k vstupním signálům, a vzorky jsou zaznamenávány nepřetržitě, bez ohledu na místo spouštění. Vzorky, které jsou shromážděny, jsou pravidelné vzhledem k času, ale náhodné vzhledem ke spouštění.

Sekvenční metoda vzorkování

V této technice jsou vzorky zaznamenávány vzhledem ke spouštění a jsou nezávislé na časovém nastavení. Jakmile je detekován spouštěcí impulz, vzorek je zaznamenán s malou prodlevou. Ujistěte se, že prodleva by měla být velmi krátká, ale dobře definovaná. Když dojde k dalšímu spouštěcímu impulzu, je zaznamenán s malou inkrementální časovou prodlevou vzhledem k předchozímu. Prodleva může mít rozsah od několika mikrosekund po několik sekund. Pokud je prodleva poprvé 't', pak prodleva podruhé bude o něco větší než 't' a tímto způsobem se vzorky zaznamenávají mnohokrát s přidanou prodlevou, dokud nebude časové okno zaplněno.

Prohlášení: Respektujte původ, dobre články jsou hodné sdílení, pokud dojde k porušení autorských práv, kontaktujte nás pro jejich odebrání.