Osciloscópio de Amostragem

Antes de discutir o osciloscópio de amostragem, devemos conhecer o princípio básico e o funcionamento de um osciloscópio comum. É um instrumento que recebe um ou mais sinais elétricos e, em seguida, produz a forma de onda na tela simultaneamente. O osciloscópio de amostragem é uma versão avançada do osciloscópio digital com algumas características adicionais e usos para fins especiais.

Ele é projetado para fornecer uma função de alta frequência ao amostrar várias formas de onda sucessivamente. Tal osciloscópio usa o teorema de amostragem para fabricar a forma de onda a partir de vários sinais de entrada. Usando luz estroboscópica, pode-se ver uma fração do movimento, mas quando se toma um conjunto de imagens, observa-se um movimento mecânico muito rápido. O osciloscópio de amostragem funciona de maneira semelhante à técnica estroboscópica e é usado para observar sinais elétricos muito rápidos. Aproximadamente, são necessários 1000 pontos para criar a forma de onda.

Funcionamento do Osciloscópio de Amostragem

Como o nome sugere, ele coleta amostras de várias formas de onda sucessivas e constrói uma imagem completa da forma de onda a partir dos dados reunidos. A forma de onda resultante é amplificada com um filtro passa-baixo e, em seguida, mostrada na tela. Esta forma de onda é feita com a junção de muitos pontos associados uns aos outros para construir a forma inteira.

Cada ponto da onda é a deflexão vertical do ponto da camada progressiva em cada ciclo sucessivo de uma forma de onda em escada. Eles são usados para monitorar sinais de alta frequência até 50 GHz ou mais. A frequência da forma de onda exibida é maior do que a taxa de amostragem do osciloscópio. É de cerca de 10 pontos por divisão ou mais, juntamente com uma largura de banda de amplificador de aproximadamente 15 GHz. Na etapa de amostragem, os sinais têm baixa frequência e, para alcançar grande largura de banda, combinam-se com um atenuador.

Embora isso reduza a faixa dinâmica do instrumento. O osciloscópio de amostragem está limitado a sinais repetitivos e não responde a eventos transitórios. Eles só exibem alta frequência dentro do limite de faixa.

Método de Amostragem

Antes de cada ciclo de amostragem, o pulso de disparo ativa um oscilador e gera uma tensão linear. Quando a amplitude de duas tensões é igual, a escada move um degrau e um pulso de amostragem é gerado, abrindo a porta de amostragem para uma amostra da tensão de entrada. A resolução da forma de onda depende da dimensão dos degraus do gerador de escada. Existem diferentes maneiras de coletar amostras, mas duas são comumente usadas. Uma é o método de amostragem em tempo real e a outra é o método de amostragem equivalente.

Método de Amostragem em Tempo Real

No método em tempo real, o digitalizador trabalha em alta velocidade, podendo registrar o máximo de pontos em uma varredura. Seu principal objetivo é capturar eventos transitórios de alta frequência com precisão. A forma de onda transitória é tão única que seu nível de tensão ou corrente em qualquer instante de tempo não pode ser associado aos seus mais próximos. Esses eventos não se repetem, então devem ser registrados no mesmo intervalo de tempo em que ocorrem. A frequência das amostras é muito alta, cerca de 500 MHz, e a taxa de amostragem é de cerca de 100 amostras por segundo. Para armazenar tal forma de onda de alta frequência, é necessário uma memória de alta velocidade.

Método de Amostragem Equivalente

A amostragem no método equivalente baseia-se no princípio de profecia e estimativa, o que é possível apenas com formas de onda repetitivas. No método equivalente, o digitalizador obtém amostras de muitas repetições de sinais. Pode tomar uma ou mais amostras de cada repetição. Fazendo isso, a precisão na captura do sinal aumenta. A frequência da forma de onda resultante é muito maior do que a taxa de amostragem do osciloscópio. Este tipo de amostragem pode ser feito por dois métodos: método aleatório e método sequencial.

Método Aleatório de Amostragem

O método aleatório de amostragem é o método de amostragem mais comum. Ele usa um relógio interno ajustado de tal forma que funciona em relação aos sinais de entrada e as amostras de sinal são tomadas continuamente, independentemente de onde foi acionado. As amostras coletadas são regulares em relação ao tempo, mas aleatórias em relação ao disparo.

Método Sequencial de Amostragem

Nesta técnica, as amostras são tomadas em relação ao disparo e são independentes da configuração de tempo. Sempre que o disparo é detectado, a amostra é registrada com um pequeno atraso. Certifique-se de que o atraso deve ser muito curto, mas bem definido. Quando o próximo disparo ocorre, ele é registrado com um atraso incremental em relação ao anterior. O varredura atrasada pode ter uma faixa de alguns microssegundos a alguns segundos. Suponhamos que o atraso pela primeira vez seja 't', então o atraso pela segunda vez será um pouco mais do que 't' e, desta forma, as amostras são tomadas muitas vezes com atraso adicional até que a janela de tempo seja preenchida.

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