Oscilloscopio a campionamento

Prima di discutere l'oscilloscopio a campionamento, dobbiamo conoscere il principio e il funzionamento di base di un oscilloscopio ordinario. È uno strumento che riceve uno o più segnali elettrici e produce la forma d'onda sullo schermo contemporaneamente. L'oscilloscopio a campionamento è una versione avanzata dell'oscilloscopio digitale con alcune caratteristiche aggiuntive e usi per scopi specifici.

È progettato per fornire una funzione ad alta frequenza campionando successivamente diverse forme d'onda. Questo tipo di oscilloscopio utilizza il teorema del campionamento per costruire la forma d'onda da diversi segnali di ingresso. Utilizzando una luce stroboscopica, si può osservare una frazione del movimento, ma quando si prendono molte immagini, si osserva un movimento meccanico molto rapido. L'oscilloscopio a campionamento funziona in modo simile alla tecnica stroboscopica ed è utilizzato per osservare segnali elettrici molto veloci. Sono necessari circa 1000 punti per creare la forma d'onda.

Funzionamento dell'Oscilloscopio a Campionamento

Come suggerisce il nome, raccoglie campioni da diverse forme d'onda successive e costruisce un'immagine completa della forma d'onda dai dati raccolti. La forma d'onda risultante viene amplificata con un filtro passa-basso a banda stretta e poi mostrata sullo schermo. Questa forma d'onda è composta dalla connessione di molti punti associati tra loro per costruire l'intera forma.

Ogni punto della forma d'onda è la deflessione verticale del punto del livello progressivo in ogni ciclo successivo di una forma d'onda a gradini. Vengono utilizzati per monitorare segnali ad alta frequenza fino a 50 GHz o più. La frequenza della forma d'onda visualizzata è superiore al tasso di campionamento dello strumento. È di circa 10 punti per divisione o più, con una larga banda passante dell'amplificatore di circa 15 GHz. Allo stadio di campionamento, i segnali hanno bassa frequenza e per ottenere una larga banda passante vengono combinati con un attenuatore.

Tuttavia, ciò riduce la gamma dinamica dello strumento. L'oscilloscopio a campionamento è limitato ai segnali ripetitivi e non reagisce agli eventi transitori. Mostra solo alte frequenze all'interno del limite di gamma.

Metodo di Campionamento

Prima di ogni ciclo di campionamento, l'impulso di trigger attiva un oscillatore e viene generata una tensione lineare. Quando l'ampiezza delle due tensioni è uguale, la scala a gradini avanza di un passo e viene generato un impulso di campionamento, che apre il cancello di campionamento per un campione della tensione di ingresso. La risoluzione della forma d'onda dipende dalle dimensioni dei passi del generatore a gradini. Esistono diversi modi per effettuare il campionamento, ma i due più comuni sono il metodo di campionamento in tempo reale e il metodo di campionamento equivalente.

Metodo di Campionamento in Tempo Reale

Nel metodo in tempo reale, il digitalizzatore lavora a velocità elevata in modo da poter registrare il maggior numero possibile di punti in una singola scansione. Il suo scopo principale è catturare con precisione eventi transitori ad alta frequenza. La forma d'onda transitoria è così unica che il livello di tensione o corrente in qualsiasi istante non può essere associato a quello dei suoi vicini. Questi eventi non si ripetono, quindi devono essere registrati nello stesso intervallo temporale in cui si verificano. La frequenza dei campioni è molto alta, circa 500 MHz, e il tasso di campionamento è di circa 100 campioni al secondo. Per memorizzare una forma d'onda ad alta frequenza, è necessaria una memoria ad alta velocità.

Metodo di Campionamento Equivalente

Il campionamento nel metodo equivalente si basa sul principio di profezia e stima, che è possibile solo con le forme d'onda ripetitive. Nel metodo equivalente, il digitalizzatore ottiene campioni da molte ripetizioni del segnale. Può prelevare uno o più campioni da ciascuna ripetizione. In questo modo, l'accuratezza nella cattura del segnale aumenta. La frequenza della forma d'onda risultante è molto superiore al tasso di campionamento dello strumento. Questo tipo di campionamento può essere eseguito con due metodi: il metodo casuale e il metodo sequenziale.

Metodo Casuale di Campionamento

Il metodo casuale di campionamento è il metodo di campionamento più comune. Utilizza un orologio interno regolato in modo tale da funzionare rispetto ai segnali di ingresso, e i campioni di segnale vengono prelevati continuamente, indipendentemente dal punto in cui venga attivato il trigger. I campioni raccolti sono regolari rispetto al tempo, ma casuali rispetto al trigger.

Metodo Sequenziale di Campionamento

In questa tecnica, i campioni vengono prelevati rispetto al trigger e sono indipendenti dalle impostazioni temporali. Ogni volta che viene rilevato il trigger, il campione viene registrato con un piccolo ritardo. È importante che il ritardo sia molto breve ma ben definito. Quando si verifica il successivo trigger, viene registrato con un ritardo incrementale leggermente maggiore rispetto al precedente. Lo spazzamento ritardato può avere un range da pochi microsecondi a pochi secondi. Supponiamo che il ritardo per la prima volta sia 't', allora il ritardo per la seconda volta sarà leggermente superiore a 't' e in questo modo i campioni vengono prelevati molte volte con un ritardo aggiunto fino a quando la finestra temporale non è piena.

Dichiarazione: Rispettare l'originale, gli articoli di qualità meritano di essere condivisi, in caso di violazione dei diritti d'autore contattare per la cancellazione.