Osciloscopio de muestreo

Antes de discutir o osciloscopio de muestreo, debemos coñecer o principio básico e funcionamento dun osciloscopio ordinario. É un instrumento que recibe unha ou máis señales eléctricas e despois produce a forma de onda na pantalla simultaneamente. O osciloscopio de muestreo é unha versión avanzada do osciloscopio digital con algunhas características adicionais e usos para propósitos especiais.

Está deseñado para proporcionar unha función de moi alta frecuencia mediante o muestreo de varias formas de onda sucesivamente. Este tipo de osciloscopio usa o teorema de muestreo para construír a forma de onda a partir de varias señales de entrada. Usando unha luz estroboscópica, pode verse unha fracción do movemento, pero cando se toman un conxunto de imaxes, observase un movemento mecánico moi rápido. O osciloscopio de muestreo funciona similar á técnica estroboscópica e úsase para observar señales eléctricas moi rápidas. Aproximadamente, son necesarios 1000 puntos para crear a forma de onda.

Funcionamento do osciloscopio de muestreo

Como o nome indica, recolle mostras de varias formas de onda sucesivas e constrúe unha imaxe completa da forma de onda a partir dos datos recolectados. A forma de onda resultante amplifícase cun filtro de paso baixo e despois amóstrase na pantalla. Esta forma de onda faiuse unindo moitos puntos asociados entre si para construír a forma completa.

Cada punto da onda é a deflexión vertical do punto da capa progresiva en cada ciclo sucesivo dunha forma de onda en escada. Úsanse para monitorizar señales de alta frecuencia ata 50 GHz ou máis. A frecuencia da forma de onda amosada é superior á taxa de muestreo do osciloscopio. É aproximadamente 10 puntos por división ou máis, xunto cun ancho de banda grande do amplificador de aproximadamente 15 GHz. Na etapa de muestreo, as señales teñen unha frecuencia baixa e para lograr un ancho de banda grande combínase cun atenuador.

Aínda que, isto reduci o rango dinámico do instrumento. O osciloscopio de muestreo está limitado a señales repetitivas e non responde a eventos transitorios. Só amosan altas frecuencias dentro do límite de rango.

Método de muestreo

Antes de cada ciclo de muestreo, o pulso de disparo activa un oscilador e xérase unha tensión linear. Cando a amplitud de dúas tensións é igual, a escada dá un paso e xérase un pulso de muestreo, que abre a porta de muestreo para obter unha mostra da tensión de entrada. A resolución da forma de onda depende da dimensión dos pasos do xerador de escada. Hai diferentes métodos de muestreo, pero dous son os máis comúns. Un é o método de muestreo en tempo real e o outro é o método de muestreo equivalente.

Método de muestreo en tempo real

No método de tempo real, o digitalizador traballa a alta velocidade para poder rexistrar o máximo de puntos nunha única varredura. O seu propósito principal é capturar eventos transitorios de alta frecuencia con precisión. A forma de onda transitoria é tan única que o nivel de voltaxe ou corrente en calquera instante de tempo non pode asociarse cos seus máis próximos. Estes eventos non se repiten, polo que deben rexistrarse no mesmo marco temporal no que ocorren. A frecuencia das mostras é moi alta, aproximadamente 500 MHz, e a taxa de muestreo é de aproximadamente 100 mostras por segundo. Para almacenar unha forma de onda de tal alta frecuencia, é necesario unha memoria de alta velocidade.

Método de muestreo equivalente

O muestreo no método equivalente funciona sobre o principio da profecía e estimación, que só é posible con formas de onda repetitivas. No método equivalente, o digitalizador obtén mostras de moitas repeticións das señales. Pode tomar unha ou máis mostras de cada repetición. Ao facelo, aumenta a precisión na captura da señal. A frecuencia da forma de onda resultante é moito maior que a taxa de muestreo do osciloscopio. Este tipo de muestreo pode realizarse por dous métodos: o método aleatorio e o método secuencial.

Método de muestreo aleatorio

O método de muestreo aleatorio é o método de muestreo máis común. Usa un reloxo interno que se axusta de xeito que corre en relación coas señales de entrada, e as mostras de sinal disparadas recóllense continuamente, independentemente de onde se dispararon. As mostras recolectadas son regulares en relación ao tempo, pero aleatorias en relación ao disparo.

Método de muestreo secuencial

Nesta técnica, as mostras recóllense en relación ao disparo e son independentes da configuración de tempo. Cada vez que se detecta o disparo, a mostra rexístrese con un pequeno retardo. Asegúrase de que o retardo debe ser moi curto pero ben definido. Cando ocorre o seguinte disparo, rexístrase con un pequeno incremento de retardo respecto ao anterior. A varredura retardada pode ter un rango de poucos microsegundos a varios segundos. Supoñamos que o retardo a primeira vez é 't', entón o retardo a segunda vez será pouco máis que 't' e desta maneira as mostras recóllense varias veces con un retardo adicional até que o ventá de tempo estea completo.

Declaración: Respete o orixinal, artigos bons merecen compartirse, se hai algúnha infracción contacte para eliminar.