サンプリングオシロスコープ

サンプリングオシロスコープについて議論する前に、普通のオシロスコープの基本原理と機能を理解する必要があります。これは、一つまたは複数の電気信号を受け取り、それらの波形を同時に画面に表示する装置です。サンプリングオシロスコープはデジタルオシロスコープの進化版であり、特定の目的のために追加された機能が特徴です。

この装置は、いくつかの波形を連続的にサンプリングすることで非常に高い周波数機能を提供するように設計されています。このようなオシロスコープは、サンプリング定理を使用して複数の入力信号から波形を作成します。ストロボライトを使用すると、動きの一部を見ることができます。しかし、一連の画像を撮影すると、非常に高速な機械的な動きが観察されます。サンプリングオシロスコープはストロボスコープ技術と同様に機能し、非常に高速な電気信号を観察するために使用されます。約1000点が必要です。

サンプリングオシロスコープの機能

その名前が示すように、これは複数の連続する波形からサンプルを集め、集められたデータから波形の全体像を作成します。結果の波形は低域通過フィルターで増幅され、その後画面に表示されます。この波形は、互いに関連する多くのドットを連結して全体の形状を作成しています。

波の各ドットは、階段状波形の各周期における進行層の点の垂直偏向です。これらは、最大50 GHz以上の高周波信号の監視に使用されます。表示される波形の周波数は、スコープのサンプルレートよりも高いです。これは、約10ピース毎の区画またはそれ以上、および約15 GHzの大きな帯域幅を持つアンプと共に使用されます。サンプリング段階では、信号は低周波であり、大帯域幅を達成するために減衰器と組み合わせます。

ただし、これにより装置のダイナミックレンジが低下します。サンプリングオシロスコープは反復信号に限定され、一時的なイベントには対応していません。それらは範囲内の高周波のみを表示します。

サンプリング方法

各サンプリングサイクルの前に、トリガーパルスが発振器を活性化し、直線電圧が生成されます。二つの電圧の振幅が等しくなると、階段が一歩進み、サンプリングパルスが生成され、入力電圧のサンプルを得るためにサンプリングゲートが開きます。波形の解像度は、階段ジェネレータのステップの寸法によって決まります。サンプリングにはさまざまな方法がありますが、一般的に使用されるのはリアルタイムサンプリングと同等サンプリング方法の二つです。

リアルタイムサンプリング方法

リアルタイム方法では、デジタイザは高速で動作し、一回のスウィープで最大限のポイントを記録できます。主な目的は、正確に高周波の一時的なイベントを捕捉することです。一時的な波形は非常に独特であり、その瞬間の電圧または電流レベルは最も近いものと関連付けることができません。これらのイベントは繰り返されないため、発生した時間枠内で記録する必要があります。サンプルの周波数は非常に高く、約500 MHzで、サンプルレートは約100サンプル/秒です。このような高周波の波形を保存するには、高速メモリが必要です。

同等サンプリング方法

同等サンプリングは、予言と推定の原則に基づいており、これは反復波形でのみ可能です。同等方法では、デジタイザは信号の多くの反復からサンプルを得ます。それぞれの反復から一つまたは複数のサンプルを得ることができます。これにより、信号の捕捉精度が向上します。結果の波形の周波数は、スコープのサンプルレートよりもはるかに高いです。このタイプのサンプリングは、ランダム方法と順次方法の二つの方法で行うことができます。

ランダムサンプリング方法

ランダムサンプリング方法は最も一般的なサンプリング方法です。内部クロックを使用し、入力信号に対して調整され、信号トリガーからのサンプルが継続的に取得されます。収集されたサンプルは時間に関して規則的ですが、トリガーに関してはランダムです。

順次サンプリング方法

この技術では、トリガーに対するサンプリングが行われ、時間設定とは独立しています。トリガーが検出されると、小さな遅延でサンプルが記録されます。遅延は非常に短く、明確であることが必要です。次のトリガーが発生すると、前のものに対するわずかな時間遅延で記録されます。遅延スイープの範囲は、数マイクロ秒から数秒までです。最初の遅延が‘t’であれば、次の遅延は‘t’よりも少し長くなります。このようにして、サンプルは遅延を加えて何度も取得され、時間ウィンドウが満たされるまで続きます。

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