Frekvenční omezení osciloskopu

Osciloskopy jsou neuvěřitelně užitečným nástrojem v oblasti elektroniky po multimetru. Bez osciloskopu je velmi těžké zjistit, co se děje v obvodu. Tento typ testovacího vybavení má však svá vlastní omezení. Aby se tato omezení překonala, musí být plně pochopeny nejslabší články systému a kompenzovány co nejlépe možně.
Důležitou vlastností osciloskopu je pásmo. Rychlost, jakou může číst počet analogových vzorků za sekundu, je klíčovým faktorem pro osciloskop. Pojďme nejdříve porozumět, co je pásmo. Většina z nás věří, že maximální povolená frekvence osciloskopem je pásmo. Ve skutečnosti je pásmo osciloskopu frekvence, na které je sinusový vstupní signál oslaben o 3 dB, což je 29,3 % nižší než skutečná amplituda signálu.

To znamená, že v bodě maximální povolené frekvence je amplituda zobrazená přístrojem 70,7 % skutečné amplitudy signálu. Předpokládejme, že v maximální frekvenci je skutečná amplituda 5 V, ale na obrazovce se zobrazí jako ~3,5 V.

Osciloskop s parametry 1 GHz pásmo nebo nižší ukazuje Gaussovu odezvu nebo frekvenční charakteristiku dolní propusti, která je jedna třetina -3 dB frekvence na začátku a pomalu klesá na vyšších frekvencích.
Osciloskopy s parametry vyššími než 1 GHz ukazují maximálně rovnou odezvu s ostrým klesáním blízko -3 dB frekvence. Nejnižší frekvence osciloskopu, při které je vstupní signál oslaben o 3 dB, se považuje za pásmo přístroje. Osciloskop s maximálně rovnou odezvou může oslabit signály v pásmu, které jsou méně ve srovnání s osciloskopem s Gaussovou odezvou a provádět přesnější měření na signálech v pásmu.

Na druhou stranu osciloskop s Gaussovou odezvou oslabuje signály mimo pásmo, které jsou méně ve srovnání s osciloskopem s maximálně rovnou odezvou. To znamená, že takový osciloskop má rychlejší dobu stoupání ve srovnání s jinými osciloskopy stejných parametrů. Parametr doby stoupání osciloskopu je úzce spojen s jeho pásmem.
Osciloskop s Gaussovou odezvou bude mít dobu stoupání přibližně 0,35/f BW na základě kritéria 10% až 90%. Osciloskop s maximálně rovnou odezvou má dobu stoupání přibližně 0,4/f BW na základě ostrosti charakteristiky klesání frekvence.

Musíte pochopit, že doba stoupání je nejrychlejší hranicí, kterou může osciloskop vyprodukovat, pokud má vstupní signál teoreticky nekonečně rychlou dobu stoupání. Ale měření teoretické hodnoty je nemožné, takže je lepší spočítat praktickou hodnotu.

Předběžná opatření pro přesná měření v osciloskopu

1. Nejdůležitější věc, kterou uživatelé musí vědět, je pásmové omezení osciloskopu. Pásmo osciloskopu by mělo být dostatečně široké, aby mohlo akomodovat frekvence uvnitř signálu a správně zobrazit vlnovou formu.

2. Sonda používaná s osciloskopem hraje důležitou roli v výkonu vybavení. Pásmo osciloskopu i sondy by mělo být vhodně kombinováno. Použití nesprávné sondy k osciloskopu může poškodit výkon celého testovacího vybavení.

3. Aby bylo možné přesně změřit frekvenci a amplitudu, musí být pásmo jak osciloskopu, tak sondy připojené k němu výrazně nad signálem, který chcete zachytit přesně. Například, pokud je požadovaná přesnost amplitudy ~1 %, pak je třeba brát v úvahu faktor 0,1x, což znamená, že 100 MHz osciloskop může zachytit 10 MHz s chybou 1 % v amplitudě.

4. Je třeba zohlednit správné spouštění osciloskopu, aby výsledný pohled na vlnovou formu byl mnohem jasnější.

5. Uživatelé by měli být obeznámeni s přívody země při provádění měření vysoké rychlosti. Drát přívodu vytváří indukci a ozvěnu v obvodu, což ovlivňuje měření.

6. Shrnutí celého článku je, že pro analogový osciloskop by mělo být pásmo osciloskopu alespoň třikrát vyšší než nejvyšší analogová frekvence systému. Pro digitální aplikace by mělo být pásmo osciloskopu alespoň pětkrát vyšší než nejrychlejší hodinový signál systému.

Prohlášení: Respektujte původ, kvalitní články jsou hodné sdílení, pokud dojde k porušení autorských práv, kontaktujte nás pro odstranění.