नमूना लेने वाला ओसिलोस्कोप

सैंपलिंग ऑसिलोस्कोप पर चर्चा करने से पहले, हमें एक सामान्य ऑसिलोस्कोप के मूल सिद्धांत और कार्य को जानना चाहिए। यह एक उपकरण है जो एक या अधिक विद्युत सिग्नल प्राप्त करता है और फिर साथ ही साथ स्क्रीन पर तरंग रूप उत्पन्न करता है। सैंपलिंग ऑसिलोस्कोप डिजिटल ऑसिलोस्कोप का एक उन्नत संस्करण है जिसमें कुछ अतिरिक्त विशेषताएँ और विशेष उद्देश्यों के लिए उपयोग होते हैं।

यह कई तरंग रूपों को लगातार सैंपल करके बहुत उच्च आवृत्ति का कार्य प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ऐसा ऑसिलोस्कोप सैंपलिंग प्रमेय का उपयोग करके विभिन्न इनपुट सिग्नलों से तरंग रूप बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। स्ट्रोब लाइट का उपयोग करके गति का एक भाग देखा जा सकता है, लेकिन जब छवियों का एक समूह लिया जाता है, तो बहुत तेज़ यांत्रिक गति देखी जाती है। सैंपलिंग ऑसिलोस्कोप स्ट्रोबोस्कोपिक तकनीक के समान कार्य करता है और यह बहुत तेज़ विद्युत सिग्नलों को देखने के लिए उपयोग किया जाता है। लगभग 1000 बिंदुओं की आवश्यकता होती है ताकि तरंग रूप बनाया जा सके।

सैंपलिंग ऑसिलोस्कोप का कार्य

इसका नाम से ही पता चलता है, यह कई लगातार तरंग रूपों से नमूनों का संग्रह करता है और फिर इकट्ठा किए गए डेटा से तरंग रूप की पूरी तस्वीर बनाता है। परिणामी तरंग रूप को एक निम्न पास फिल्टर से विस्तारित किया जाता है और फिर स्क्रीन पर दिखाया जाता है। यह तरंग रूप एक दूसरे से संबंधित कई डॉट्स को जोड़कर बनाया जाता है।

तरंग का प्रत्येक डॉट एक सीढ़ी तरंग रूप के प्रत्येक लगातार चक्र में प्रगतिशील परत के बिंदु का ऊर्ध्वाधर विस्थापन है। ये 50 GHz या अधिक तक उच्च आवृत्ति के सिग्नलों की निगरानी के लिए उपयोग किए जाते हैं। दिखाई देने वाले तरंग रूप की आवृत्ति स्कोप की नमूना दर से अधिक होती है। यह लगभग 10 टुकड़े प्रति विभाजन या अधिक होता है साथ ही एम्प्लिफायर की लगभग 15 GHz की बड़ी बैंडविड्थ होती है। सैंपलिंग चरण पर, सिग्नलों की आवृत्ति कम होती है और बड़ी बैंडविड्थ प्राप्त करने के लिए इसे एक अटेन्यूएटर के साथ जोड़ा जाता है।

हालांकि, यह उपकरण की डायनामिक रेंज को कम कर देता है। सैंपलिंग ऑसिलोस्कोप का उपयोग लगातार सिग्नलों के लिए सीमित है और अस्थायी घटनाओं पर प्रतिक्रिया नहीं देता है। वे केवल सीमा सीमा के भीतर उच्च आवृत्ति को ही दिखाते हैं।

सैंपलिंग विधि

प्रत्येक सैंपलिंग चक्र से पहले, ट्रिगर पल्स एक ओसिलेटर को सक्रिय करता है और लाइनर वोल्टेज उत्पन्न होता है। जब दो वोल्टेज की एम्प्लीट्यूड समान होती है, तो सीढ़ी एक कदम बढ़ जाती है और एक सैंपलिंग पल्स उत्पन्न होता है और यह इनपुट वोल्टेज के एक नमूने के लिए सैंपलिंग गेट को खोलता है। तरंग रूप का रिझोल्यूशन सीढ़ी जनरेटर के कदमों के आयाम पर निर्भर करता है। नमूना लेने के विभिन्न तरीके हैं, लेकिन दो आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं। एक वास्तविक समय नमूना और दूसरा तुल्य नमूना विधि है।

वास्तविक समय नमूना विधि

वास्तविक समय विधि में डिजिटाइज़र उच्च गति से काम करता है ताकि एक स्वीप में अधिकतम बिंदुओं को रजिस्टर किया जा सके। इसका मुख्य उद्देश्य उच्च आवृत्ति की अस्थायी घटनाओं को सटीकता से पकड़ना है। अस्थायी तरंग रूप इतना विशिष्ट होता है कि किसी भी समय पर इसके वोल्टेज या विद्युत धारा का स्तर इसके निकटतम के साथ संबंधित नहीं होता। ये घटनाएँ अपने आप को दोहराती नहीं हैं, इसलिए इन्हें उन्हीं समय रेखा में रजिस्टर किया जाना चाहिए जैसे वे होती हैं। नमूनों की आवृत्ति बहुत उच्च होती है लगभग 500 MHz और नमूना दर लगभग 100 नमूने प्रति सेकंड होती है। ऐसे उच्च आवृत्ति के तरंग रूप को संग्रहीत करने के लिए एक उच्च गति वाली मेमोरी की आवश्यकता होती है।

तुल्य नमूना विधि

तुल्य विधि में सैंपलिंग भविष्यवाणी और अनुमान के सिद्धांत पर काम करता है, जो केवल लगातार तरंग रूपों के साथ संभव है। तुल्य विधि में डिजिटाइज़र लगातार सिग्नलों के कई पुनरावृत्तियों से नमूने लेता है। यह प्रत्येक पुनरावृत्ति से एक या अधिक नमूने ले सकता है। ऐसा करके, सिग्नल को पकड़ने में सटीकता बढ़ जाती है। परिणामी तरंग रूप की आवृत्ति स्कोप नमूना दर से बहुत अधिक होती है। यह प्रकार की सैंपलिंग दो विधियों से की जा सकती है; यादृच्छिक विधि और क्रमिक विधि।

यादृच्छिक नमूना विधि

यादृच्छिक नमूना विधि सैंपलिंग की सबसे सामान्य विधि है। इसमें एक आंतरिक क्लॉक का उपयोग किया जाता है जो इनपुट सिग्नलों के संबंध में इस प्रकार संचालित होता है कि सिग्नल ट्रिगर से निरंतर नमूने लिए जाते हैं, चाहे यह कहीं भी ट्रिगर हो। लिए गए नमूने समय के संबंध में नियमित होते हैं, लेकिन ट्रिगर के संबंध में यादृच्छिक होते हैं।

क्रमिक नमूना विधि

इस तकनीक में, नमूने ट्रिगर के संबंध में लिए जाते हैं और यह समय सेटिंग से स्वतंत्र होता है। जब भी ट्रिगर पाया जाता है, तो नमूना एक छोटी देर के बाद रिकॉर्ड किया जाता है। सुनिश्चित करें कि देरी बहुत छोटी होनी चाहिए, लेकिन अच्छी तरह से परिभाषित होनी चाहिए। जब अगला ट्रिगर होता है, तो यह पिछले के संबंध में थोड़ी वृद्धि वाले समय देरी के साथ रिकॉर्ड किया जाता है। देरी वाला स्वीप कुछ माइक्रोसेकंड से कुछ सेकंड तक हो सकता है। मान लीजिए पहली बार देरी 't' है, तो दूसरी बार देरी थोड़ी अधिक 't' होगी और इस प्रकार नमूने बार-बार थोड़ी देरी के साथ लिए जाते हैं जब तक समय विंडो भर नहीं हो जाता।

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