Oscilloscope lấy mẫu

Trước khi thảo luận về oscilloscope lấy mẫu, chúng ta cần phải biết nguyên lý cơ bản và cách hoạt động của một oscilloscope thông thường. Đây là một thiết bị nhận một hoặc nhiều tín hiệu điện và sau đó tạo ra dạng sóng trên màn hình cùng lúc. Oscilloscope lấy mẫu là phiên bản nâng cao của oscilloscope số với một số tính năng bổ sung và sử dụng cho mục đích đặc biệt.

Nó được thiết kế để cung cấp chức năng tần số rất cao bằng cách lấy mẫu nhiều dạng sóng liên tiếp. Loại oscilloscope này sử dụng định lý lấy mẫu để tạo ra dạng sóng từ nhiều tín hiệu đầu vào. Bằng cách sử dụng đèn nháy, có thể nhìn thấy phần nhỏ của chuyển động, nhưng khi chụp nhiều hình ảnh, chuyển động cơ học rất nhanh được quan sát. Oscilloscope lấy mẫu hoạt động tương tự như kỹ thuật stroboscopic và được sử dụng để quan sát các tín hiệu điện rất nhanh. Khoảng 1000 điểm được yêu cầu để tạo ra dạng sóng.

Cách hoạt động của Oscilloscope lấy mẫu

Như tên gọi, nó thu thập mẫu từ nhiều dạng sóng liên tiếp và xây dựng bức tranh hoàn chỉnh của dạng sóng từ dữ liệu đã tập hợp. Dạng sóng kết quả được khuếch đại bằng bộ lọc băng tần thấp và sau đó hiển thị trên màn hình. Dạng sóng này được tạo thành bằng cách nối các chấm liên quan với nhau để tạo nên toàn bộ hình dạng.

Mỗi chấm của sóng là độ lệch dọc của điểm của lớp tiến triển trong mỗi chu kỳ liên tiếp của dạng sóng bậc thang. Chúng được sử dụng để theo dõi các tín hiệu tần số cao lên đến 50 GHz hoặc hơn. Tần số của dạng sóng được hiển thị cao hơn tỷ lệ lấy mẫu của máy đo. Nó khoảng 10 điểm trên mỗi đơn vị hoặc nhiều hơn cùng với băng thông lớn của bộ khuếch đại khoảng 15 GHz. Tại giai đoạn lấy mẫu, tín hiệu có tần số thấp và để đạt được băng thông lớn, nó được kết hợp với bộ giảm âm.

Tuy nhiên, điều này làm giảm phạm vi động của thiết bị. Oscilloscope lấy mẫu chỉ giới hạn cho các tín hiệu lặp lại và không phản ứng với các sự kiện tạm thời. Chúng chỉ hiển thị tần số cao trong giới hạn.

Phương pháp lấy mẫu

Trước mỗi chu kỳ lấy mẫu, xung kích hoạt kích hoạt một động cơ dao động và điện áp tuyến tính được tạo ra. Khi biên độ của hai điện áp bằng nhau, bậc thang di chuyển một bước và một xung lấy mẫu được tạo ra, mở cửa lấy mẫu cho một mẫu của điện áp đầu vào. Độ phân giải của dạng sóng phụ thuộc vào kích thước của các bước của bộ tạo bậc thang. Có nhiều cách lấy mẫu, nhưng hai cách được sử dụng phổ biến. Một là phương pháp lấy mẫu thời gian thực và cách khác là phương pháp lấy mẫu tương đương.

Phương pháp lấy mẫu thời gian thực

Trong phương pháp thời gian thực, thiết bị số hóa hoạt động ở tốc độ cao để có thể ghi lại nhiều điểm nhất trong một lần quét. Mục đích chính là để bắt chính xác các sự kiện tạm thời tần số cao. Dạng sóng tạm thời rất độc đáo, mức điện áp hoặc dòng điện tại bất kỳ thời điểm nào không thể liên kết với các điểm gần nhất. Các sự kiện này không lặp lại, do đó chúng phải được ghi lại trong cùng khung thời gian mà chúng xảy ra. Tần số của các mẫu rất cao khoảng 500 MHz và tỷ lệ lấy mẫu khoảng 100 mẫu mỗi giây. Để lưu trữ dạng sóng tần số cao như vậy, cần bộ nhớ tốc độ cao.

Phương pháp lấy mẫu tương đương

Lấy mẫu trong phương pháp tương đương dựa trên nguyên lý tiên đoán và ước lượng, điều này chỉ có thể với dạng sóng lặp lại. Trong phương pháp tương đương, thiết bị số hóa lấy mẫu từ nhiều lần lặp lại của tín hiệu. Nó có thể lấy một hoặc nhiều mẫu từ mỗi lần lặp lại. Bằng cách này, độ chính xác trong việc bắt tín hiệu tăng lên. Tần số của dạng sóng kết quả cao hơn nhiều so với tỷ lệ lấy mẫu của máy đo. Loại lấy mẫu này có thể được thực hiện bằng hai phương pháp: phương pháp ngẫu nhiên và phương pháp tuần tự.

Phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên

Phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên là phương pháp lấy mẫu phổ biến nhất. Nó sử dụng đồng hồ nội bộ được điều chỉnh sao cho chạy theo tín hiệu đầu vào và các mẫu được lấy liên tục, không phụ thuộc vào nơi kích hoạt. Các mẫu được thu thập đều đặn theo thời gian nhưng ngẫu nhiên theo kích hoạt.

Phương pháp lấy mẫu tuần tự

Trong kỹ thuật này, các mẫu được lấy theo kích hoạt và không phụ thuộc vào cài đặt thời gian. Khi phát hiện kích hoạt, mẫu được ghi lại với một độ trễ nhỏ. Đảm bảo rằng độ trễ phải rất ngắn nhưng được xác định rõ ràng. Khi kích hoạt tiếp theo xảy ra, nó được ghi lại với độ trễ tăng thêm so với lần trước. Quét chậm có thể có phạm vi từ vài micro giây đến vài giây. Giả sử độ trễ lần đầu là 't' thì độ trễ lần thứ hai sẽ nhiều hơn 't' một chút và theo cách này, các mẫu được lấy nhiều lần với độ trễ tăng thêm cho đến khi cửa sổ thời gian đầy đủ.

Tuyên bố: Hãy tôn trọng bản gốc, những bài viết tốt đáng được chia sẻ, nếu có vi phạm bản quyền vui lòng liên hệ để xóa.