وسیله نمایش اسکیموگراف

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

این دستگاه طراحی شده تا با نمونه برداری چندین موج به ترتیب، عملکرد فرکانس بسیار بالا را فراهم کند. چنین اسکوپی از قضیه نمونه برداری برای ساخت موجک از چندین سیگنال ورودی استفاده می‌کند. با استفاده از نور استروبوسکوپی، بخشی از حرکت قابل مشاهده است، اما وقتی مجموعه‌ای از تصاویر گرفته می‌شود، حرکت مکانیکی بسیار سریعی مشاهده می‌شود. اسکوپ نمونه برداری به روش استروبوسکوپی کار می‌کند و برای مشاهده سیگنال‌های الکتریکی بسیار سریع استفاده می‌شود. تقریباً ۱۰۰۰ نقطه برای ساخت موجک لازم است.

عملکرد اسکوپ نمونه برداری

همان‌طور که از نام آن پیداست، این دستگاه نمونه‌هایی از چندین موج متوالی جمع‌آوری کرده و از داده‌های تجمیع شده یک تصویر کامل از موجک را ساخته. موجک نتیجه با یک فیلتر عبور پهنای باند پایین تقویت شده و سپس روی صفحه نمایش داده می‌شود. این موجک با اتصال بسیاری از نقاط مرتبط با یکدیگر برای ساخت شکل کامل ساخته می‌شود.

هر نقطه از موج، انحراف عمودی نقطه‌ای از لایه پیشرو در هر چرخه متوالی از یک موج پله‌ای است. آنها برای نظارت بر سیگنال‌های با فرکانس بالا تا ۵۰ گیگاهرتز یا بیشتر استفاده می‌شوند. فرکانس موجک نمایش داده شده بالاتر از نرخ نمونه برداری اسکوپ است. این حدود ۱۰ نقطه در هر تقسیم یا بیشتر همراه با پهنای باند بزرگ تقویت کننده حدود ۱۵ گیگاهرتز است. در مرحله نمونه برداری، سیگنال‌ها فرکانس پایینی دارند و برای دستیابی به پهنای باند بزرگ با یک تضعیف کننده 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. آنها فقط فرکانس‌های بالا در محدوده مشخص را نمایش می‌دهند.

روش نمونه برداری

قبل از هر چرخه نمونه برداری، پالس تریگر یک نوسان ساز را فعال کرده و ولتاژ خطی تولید می‌شود. وقتی دامنه دو ولتاژ مساوی است، پله یک قدم حرکت می‌کند و یک پالس نمونه برداری تولید شده و دروازه نمونه برداری برای یک نمونه از ولتاژ ورودی باز می‌شود. دقت موجک به ابعاد پله‌های ژنراتور پله‌ای بستگی دارد. روش‌های مختلفی برای گرفتن نمونه وجود دارد اما دو روش رایج است. یکی روش زمان حقیقی و دیگری روش معادل است.

روش نمونه برداری زمان حقیقی

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

روش نمونه برداری معادل

نمونه برداری در روش معادل بر اساس اصول پیش‌بینی و برآورد کار می‌کند که تنها با موج‌های تکراری ممکن است. در روش معادل، دیجیتایزر نمونه‌هایی از تکرارهای متعدد سیگنال‌ها می‌گیرد. ممکن است یک یا چند نمونه از هر تکرار گرفته شود. با انجام این کار، دقت در ضبط سیگنال افزایش می‌یابد. فرکانس موجک نتیجه 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 رایج‌ترین روش نمونه برداری است. از یک ساعت داخلی استفاده می‌کند که به گونه‌ای تنظیم شده تا نسبت به سیگنال‌های ورودی کار کند و نمونه‌های تریگر شده به طور مداوم گرفته می‌شوند، صرف نظر از اینکه در 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 کوتاهی ثبت می‌شود. تأکید می‌شود که تأخیر باید بسیار کوتاه اما خوب تعریف شده باشد. وقتی تریگر بعدی رخ می‌دهد، با تأخیر زمانی کمی بیشتر نسبت به قبلی ثبت می‌شود. می‌توان تأخیر را از چند میکروثانیه تا چند ثانیه تنظیم کرد. فرض کنید تأخیر اولین بار 't' باشد، 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.