Oscilloscope d'échantillonnage

Avant de discuter de l'oscilloscope à échantillonnage, nous devons connaître le principe de base et le fonctionnement d'un oscilloscope ordinaire. C'est un instrument qui reçoit un ou plusieurs signaux électriques et produit ensuite la forme d'onde sur l'écran en même temps. L'oscilloscope à échantillonnage est une version avancée de l'oscilloscope numérique avec certaines fonctionnalités supplémentaires pour des usages spécifiques.

Il est conçu pour fournir une fonction de très haute fréquence en échantillonnant successivement plusieurs formes d'onde. Un tel oscilloscope utilise le théorème d'échantillonnage pour fabriquer la forme d'onde à partir de plusieurs signaux d'entrée. En utilisant une lumière stroboscopique, on peut voir une fraction du mouvement, mais lorsqu'un ensemble d'images est pris, un mouvement mécanique très rapide est observé. L'oscilloscope à échantillonnage fonctionne de manière similaire à la technique stroboscopique et il est utilisé pour observer des signaux électriques très rapides. Environ 1000 points sont nécessaires pour créer la forme d'onde.

Fonctionnement de l'oscilloscope à échantillonnage

Comme son nom l'indique, il collecte des échantillons de plusieurs formes d'onde successives et construit une image complète de la forme d'onde à partir des données assemblées. La forme d'onde résultante est amplifiée par un filtre passe-bas de faible bande passante, puis affichée sur l'écran. Cette forme d'onde est construite en reliant de nombreux points associés entre eux pour former l'ensemble de la forme.

Chaque point de l'onde est la déviation verticale du point de la couche progressive dans chaque cycle successif d'une forme d'onde en escalier. Ils sont utilisés pour surveiller des signaux de haute fréquence allant jusqu'à 50 GHz ou plus. La fréquence de la forme d'onde affichée est supérieure au taux d'échantillonnage de l'oscilloscope. Il s'agit d'environ 10 points par division ou plus, avec une largeur de bande de l'amplificateur d'environ 15 GHz. Au stade de l'échantillonnage, les signaux ont une faible fréquence et pour atteindre une large bande passante, ils sont combinés avec un atténuateur.

Cela réduit cependant la plage dynamique de l'instrument. L'oscilloscope à échantillonnage est limité aux signaux répétitifs et n'est pas réactif aux événements transitoires. Ils n'affichent que des fréquences élevées dans la limite de gamme.

Méthode d'échantillonnage

Avant chaque cycle d'échantillonnage, l'impulsion de déclenchement active un oscillateur et une tension linéaire est générée. Lorsque l'amplitude de deux tensions est égale, l'escalier se déplace d'un cran et une impulsion d'échantillonnage est générée, ouvrant la porte d'échantillonnage pour un échantillon de la tension d'entrée. La résolution de la forme d'onde dépend de la dimension des crans du générateur en escalier. Il existe différentes façons de prendre des échantillons, mais deux sont couramment utilisées. L'une est la méthode d'échantillonnage en temps réel et l'autre est la méthode d'échantillonnage équivalent.

Méthode d'échantillonnage en temps réel

Dans la méthode en temps réel, le numériseur fonctionne à grande vitesse afin de pouvoir enregistrer un maximum de points en une seule balayage. Son objectif principal est de capturer avec précision des événements transitoires de haute fréquence. La forme d'onde transitoire est si unique que son niveau de tension ou de courant à tout instant ne peut être associé à ses voisins les plus proches. Ces événements ne se répètent pas, ils doivent donc être enregistrés dans le même cadre temporel où ils se produisent. La fréquence des échantillons est très élevée, environ 500 MHz, et le taux d'échantillonnage est d'environ 100 échantillons par seconde. Pour stocker une telle forme d'onde de haute fréquence, une mémoire à haute vitesse est nécessaire.

Méthode d'échantillonnage équivalent

L'échantillonnage par la méthode équivalente repose sur le principe de prédiction et d'estimation, ce qui est possible uniquement avec des formes d'onde répétitives. Dans la méthode équivalente, le numériseur prend des échantillons à partir de nombreuses répétitions de signaux. Il peut prendre un ou plusieurs échantillons à chaque répétition. Ainsi, la précision de la capture du signal augmente. La fréquence de la forme d'onde résultante est beaucoup plus élevée que le taux d'échantillonnage de l'oscilloscope. Ce type d'échantillonnage peut être réalisé par deux méthodes : la méthode aléatoire et la méthode séquentielle.

Méthode d'échantillonnage aléatoire

La méthode d'échantillonnage aléatoire est la méthode d'échantillonnage la plus courante. Elle utilise une horloge interne réglée de telle sorte qu'elle fonctionne en fonction des signaux d'entrée et que les échantillons déclenchés soient pris continuellement, peu importe où ils ont été déclenchés. Les échantillons collectés sont réguliers en termes de temps, mais aléatoires par rapport au déclenchement.

Méthode d'échantillonnage séquentielle

Dans cette technique, les échantillons sont pris par rapport au déclenchement et indépendamment du paramètre de temps. Dès que le déclenchement est détecté, l'échantillon est enregistré avec un petit retard. Assurez-vous que ce retard soit très court mais bien défini. Lorsque le déclenchement suivant se produit, il est enregistré avec un retard incrémental par rapport au précédent. Le balayage retardé peut avoir une plage de quelques microsecondes à quelques secondes. Supposons que le retard pour la première fois soit 't', alors le retard pour la deuxième fois sera légèrement supérieur à 't' et ainsi de suite, les échantillons sont pris de nombreuses fois avec un retard ajouté jusqu'à ce que la fenêtre de temps soit remplie.

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