Sampling Oscilloscope ترجمه به داری: وسیله نمایش نمونه‌برداری

قبل از بحث درباره اسکوپ نمونه برداری، باید با اصول و عملکرد یک اسکوپ معمولی آشنا شویم. این دستگاه یک یا چند سیگنال الکتریکی را دریافت کرده و سپس موجک را به طور همزمان روی صفحه نمایش می‌کند. اسکوپ نمونه برداری یک نسخه پیشرفته از اسکوپ دیجیتال با برخی ویژگی‌ها و کاربردهای خاص است.

این دستگاه طراحی شده تا با نمونه برداری از چندین موج متوالی، تابع فرکانس بسیار بالا را ارائه دهد. چنین اسکوپی از قضیه نمونه برداری برای ساخت موجک از چندین سیگنال ورودی استفاده می‌کند. با استفاده از نور استروبو، بخشی از حرکت قابل مشاهده است، اما وقتی تصاویر زیادی گرفته می‌شوند، حرکت مکانیکی بسیار سریع مشاهده می‌شود. اسکوپ نمونه برداری مانند تکنیک استروبوسکوپی عمل می‌کند و برای مشاهده سیگنال‌های الکتریکی بسیار سریع استفاده می‌شود. حدوداً ۱۰۰۰ نقطه برای ساخت موجک لازم است.

عملکرد اسکوپ نمونه برداری

همانطور که نامش نشان می‌دهد، این دستگاه نمونه‌هایی را از چندین موج متوالی جمع‌آوری می‌کند و با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده یک تصویر کامل از موج ایجاد می‌کند. موج نتیجه شده با یک فیلتر عبور پایین باند پهن کم فرکانس تقویت می‌شود و سپس روی صفحه نمایش داده می‌شود. این موج با اتصال نقاط متعددی که با یکدیگر مرتبط هستند ساخته می‌شود.

هر نقطه از موج، انحراف عمودی نقطه‌ای از لایه پیشرو در هر چرخه متوالی از یک موج پله‌ای است. این‌ها برای نظارت بر سیگنال‌های فرکانس بالا تا ۵۰ گیگاهرتز یا بیشتر استفاده می‌شوند. فرکانس موج نمایش داده شده بالاتر از نرخ نمونه برداری اسکوپ است. این حدوداً ۱۰ نقطه در هر تقسیم یا بیشتر همراه با باند عبور بزرگ تقویت‌کننده حدود ۱۵ گیگاهرتز است. در مرحله نمونه برداری، سیگنال‌ها فرکانس پایین دارند و برای دستیابی به باند عبور بزرگ با یک کاهنده ترکیب می‌شوند.

با این حال، این کار محدوده دینامیکی دستگاه را کاهش می‌دهد. اسکوپ نمونه برداری به سیگنال‌های تکراری محدود شده و به رویدادهای موقت واکنش نمی‌دهد. فقط موج‌های فرکانس بالا در محدوده مجاز نمایش داده می‌شوند.

روش نمونه برداری

قبل از هر چرخه نمونه برداری، پالس تریگر یک نوسان‌ساز را فعال می‌کند و ولتاژ خطی تولید می‌شود. وقتی دامنه دو ولتاژ مساوی است، پله‌ای یک قدم می‌رود و یک پالس نمونه برداری تولید می‌شود که دریچه نمونه برداری را برای یک نمونه از ولتاژ ورودی باز می‌کند. دقت موجک به ابعاد پله‌های ژنراتور پله‌ای بستگی دارد. روش‌های مختلفی برای گرفتن نمونه وجود دارد اما دو روش معمولاً استفاده می‌شوند. یکی روش نمونه برداری در زمان حقیقی و دیگری روش نمونه برداری معادل است.

روش نمونه برداری در زمان حقیقی

در روش زمان حقیقی، دیجیتایزر با سرعت بالا کار می‌کند تا بتواند حداکثر نقاط را در یک گردش ثبت کند. هدف اصلی آن ثبت دقیق رویدادهای موقت فرکانس بالا است. موج موقت به گونه‌ای منحصر به فرد است که سطح ولتاژ یا جریان آن در هر لحظه زمانی نمی‌تواند با نزدیک‌ترین‌های آن مرتبط باشد. این رویدادها تکرار نمی‌شوند، بنابراین باید در همان چارچوب زمانی که رخ می‌دهند ثبت شوند. فرکانس نمونه‌ها بسیار بالاست حدود ۵۰۰ مگاهرتز و نرخ نمونه برداری حدود ۱۰۰ نمونه در ثانیه است. برای ذخیره چنین موج فرکانس بالایی، حافظه سریع لازم است.

روش نمونه برداری معادل

نمونه برداری در روش معادل بر اساس اصول پیش‌بینی و تخمین کار می‌کند که فقط با موج‌های تکراری ممکن است. در روش معادل، دیجیتایزر نمونه‌ها را از تکرارهای زیادی از سیگنال‌ها می‌گیرد. ممکن است یک یا چند نمونه از هر تکرار بگیرد. با این کار، دقت در ثبت سیگنال افزایش می‌یابد. فرکانس موج نتیجه شده بسیار بالاتر از نرخ نمونه برداری اسکوپ است. این نوع نمونه برداری می‌تواند با دو روش انجام شود؛ روش تصادفی و روش متوالی.

روش تصادفی نمونه برداری

روش تصادفی نمونه برداری روش معمولی نمونه برداری است. از یک ساعت داخلی استفاده می‌کند که به گونه‌ای تنظیم شده که نسبت به سیگنال‌های ورودی کار می‌کند و نمونه‌های تریگر شده به طور مداوم گرفته می‌شوند، صرف نظر از اینکه کجا تریگر شده‌اند. نمونه‌های جمع‌آوری شده نسبت به زمان منظم هستند اما نسبت به تریگر تصادفی هستند.

روش متوالی نمونه برداری

در این تکنیک، نمونه‌ها نسبت به تریگر گرفته می‌شوند و مستقل از تنظیمات زمانی هستند. هر زمان که تریگر شناسایی می‌شود، نمونه با تأخیر کوتاه ثبت می‌شود. مطمئن شوید که تأخیر بسیار کوتاه اما به خوبی تعریف شده باشد. وقتی تریگر بعدی رخ دهد، با تأخیر زمانی کمی بیشتر نسبت به تریگر قبلی ثبت می‌شود. پهنای باند تأخیر می‌تواند از چند میکروثانیه تا چند ثانیه متغیر باشد. فرض کنید تأخیر اولین بار 't' است، آنگاه تأخیر دوم بیشتر از 't' خواهد بود و به این ترتیب نمونه‌ها چندین بار با تأخیر اضافه گرفته می‌شوند تا پنجره زمانی پر شود.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.