Oscyloskop próbkujący

Przed omówieniem oscyloskopu próbkującego, musimy zrozumieć podstawowe zasady i działanie zwykłego oscyloskopu. Jest to przyrząd, który odbiera jeden lub więcej sygnałów elektrycznych, a następnie jednocześnie wyświetla ich przebiegi na ekranie. Oscyloskop próbkujący to zaawansowana wersja cyfrowego oscyloskopu z dodatkowymi funkcjami i zastosowaniami do specjalnych celów.

Jest zaprojektowany tak, aby zapewniać bardzo wysoką częstotliwość działania poprzez kolejne próbkowanie wielu przebiegów. Taki oscyloskop wykorzystuje twierdzenie o próbkowaniu do tworzenia przebiegu z wielu sygnałów wejściowych. Dzięki użyciu błyskowej lampy można zobaczyć fragment ruchu, ale gdy są robione zdjęcia szeregu obrazów, obserwuje się bardzo szybki ruch mechaniczny. Oscyloskop próbkujący działa podobnie jak technika stroboskopowa i służy do obserwacji bardzo szybkich sygnałów elektrycznych. Wymagane jest około 1000 punktów, aby utworzyć przebieg.

Działanie oscyloskopu próbkującego

Jak sama nazwa wskazuje, zbiera próbki z kilku kolejnych przebiegów i buduje kompletny obraz przebiegu z zebranych danych. Otrzymany przebieg jest wzmacniany przez filtr dolnoprzepustowy o niskiej częstotliwości, a następnie wyświetlany na ekranie. Ten przebieg jest tworzony przez połączenie wielu kropek, które są związane ze sobą, aby utworzyć cały kształt.

Każda kropka przebiegu to pionowe odchylenie punktu postępującego warstwy w każdym kolejnym cyklu przebiegu schodkowego. Służą one do monitorowania sygnałów o wysokiej częstotliwości, nawet do 50 GHz lub więcej. Częstotliwość wyświetlanego przebiegu jest wyższa niż częstotliwość próbkowania oscyloskopu. Wynosi około 10 punktów na podziałkę lub więcej, wraz z dużą szerokością pasma wzmacniacza około 15 GHz. Na etapie próbkowania sygnały mają niską częstotliwość, a aby osiągnąć dużą szerokość pasma, łączą się z atenuatorem.

Choć, zmniejsza to dynamiczny zakres przyrządu. Oscyloskop próbkujący jest ograniczony do powtarzalnych sygnałów i nie reaguje na zjawiska przejściowe. Wyświetlają tylko wysoką częstotliwość w granicach zakresu.

Metoda próbkowania

Przed każdym cyklem próbkowania impuls wyzwalający aktywuje oscylator i generuje liniowe napięcie. Gdy amplituda dwóch napięć jest taka sama, przebieg schodkowy przesuwa się o jeden stopień, a generowany jest impuls próbkujący, który otwiera bramkę próbkującą dla próby napięcia wejściowego. Rozdzielczość przebiegu zależy od rozmiaru kroków generatora schodkowego. Istnieje wiele sposobów pobierania próbek, ale dwa są najczęściej używane. Jeden to próbkowanie w czasie rzeczywistym, a drugi to metoda równoważnego próbkowania.

Metoda próbkowania w czasie rzeczywistym

W metodzie w czasie rzeczywistym cyfryzer pracuje z wysoką prędkością, co pozwala zarejestrować maksymalną liczbę punktów w jednym przebiegu. Głównym celem jest dokładne uchwycenie przejściowych zjawisk o wysokiej częstotliwości. Przebieg przejściowy jest tak unikalny, że jego poziom napięcia lub prądu w dowolnej chwili nie może być powiązany z najbliższymi. Te zjawiska nie powtarzają się, więc muszą być rejestrowane w tym samym okresie czasu, w którym występują. Częstotliwość próbek jest bardzo wysoka, około 500 MHz, a częstotliwość próbkowania wynosi około 100 próbek na sekundę. Aby przechować taki przebieg o wysokiej częstotliwości, wymagana jest pamięć o wysokiej prędkości.

Metoda równoważnego próbkowania

Próbkowanie w metodzie równoważnej opiera się na zasadzie przewidywania i estymacji, która jest możliwa tylko przy powtarzalnych przebiegach. W metodzie równoważnej cyfryzer pobiera próbki z wielu powtórzeń sygnałów. Może to być jedna lub więcej próbek z każdego powtórzenia. Dzięki temu zwiększa się dokładność uchwycenia sygnału. Częstotliwość otrzymanego przebiegu jest znacznie wyższa niż częstotliwość próbkowania oscyloskopu. Ta forma próbkowania może być wykonana dwoma metodami: losową i sekwencyjną.

Losowa metoda próbkowania

Losowa metoda próbkowania to najpopularniejsza metoda próbkowania. Używa wewnętrznego zegara, który jest dostosowany w taki sposób, że działa w stosunku do sygnałów wejściowych, a próbki są ciągle pobierane, niezależnie od miejsca wyzwalania. Próbki, które są zbierane, są regularne w stosunku do czasu, ale losowe w stosunku do wyzwalacza.

Sekwencyjna metoda próbkowania

W tej technice próbki są pobierane w stosunku do wyzwalacza i są niezależne od ustawienia czasu. Za każdym razem, gdy wykryty jest wyzwalacz, próba jest rejestrowana z małym opóźnieniem. Upewnij się, że opóźnienie powinno być bardzo krótkie, ale dobrze zdefiniowane. Gdy nastąpi następne wyzwalanie, jest ono rejestrowane z małym inkrementalnym opóźnieniem w stosunku do poprzedniego. Opóźnione skanowanie może mieć zakres od kilku mikrosekund do kilku sekund. Załóżmy, że opóźnienie pierwszego razu wynosi 't', to opóźnienie drugiego razu będzie trochę większe niż 't' i w ten sposób próbki są pobierane wiele razy z dodatkowym opóźnieniem, aż do wypełnienia okna czasowego.

Zdanie: Szacunek oryginału, dobre artykuły warto udostępniać, jak istnieje naruszenie praw autorskich proszę o kontakt z celami usunięcia.