Frekvensbegrænsning af et oscilloskop

Oscilloskoper er et utroligt nyttigt værktøj i elektronikverdenen efter en multimeter. Uden et oscilloskop er det ret svært at vide, hvad der sker i en kredsløb. Men denne type testudstyr har sin egen begrænsning. For at overkomme denne begrænsning, skal man forstå de svageste led i systemet fuldt ud og kompensere for det på den bedst mulige måde.
Vigtigste egenskab ved et oscilloskop er båndbredde. Hvordan hurtigt antallet af analoge prøver per sekund, som det kan læse, er den vigtigste faktor for et oscilloskop. Lad os først forstå, hvad båndbredde er. De fleste af os tror, at den maksimale tilladte frekvens af et oscilloskop er båndbredden. Faktisk er båndbredden for et oscilloskop den frekvens, hvorved et sinusformet inputsignal bliver dæmpet med 3dB, hvilket svarer til 29,3% lavere end signalets sande amplitude.

Det betyder, at ved den maksimale angivne frekvens, er amplituden, der vises af instrumentet, 70,7% af det faktiske amplitudesignal. Antag at ved maksimal frekvens, er den faktiske amplitude 5V, men den vil vises på skærmen som ~3,5V.

Et oscilloskop med specifikationen 1 GHz båndbredde eller under, viser en Gaussisk respons eller lavpasfrekvensrespons, som er en tredjedel af -3 dB frekvens i begyndelsen og ruller langsomt ned ved højere frekvenser.
Oscilloskoper med specifikationer over 1 GHz viser en maksimalt flad respons med en skarpere rulldown nær -3dB frekvens. Den laveste frekvens for et oscilloskop, hvorved inputsignalet bliver dæmpet med 3 dB, anses for at være båndbredden for oscilloskopet. Et oscilloskop med en maksimalt flad respons kan dæmpe in-band signaler, som er mindre i forhold til et oscilloskop med Gaussisk respons, og foretage mere præcise målinger på in-band signaler.

På den anden side dæmper et oscilloskop med Gaussisk respons out-band signaler, som er mindre i forhold til et oscilloskop med maksimalt flad respons. Det betyder, at et sådant oscilloskop har en hurtigere stigningstid i forhold til andre oscilloskoper med samme båndbredde specifikation. Stigningstidspecifikationen for et oscilloskop er tæt forbundet med dens båndbredde.
Et oscilloskop med Gaussisk respons vil have en stigningstid på ca. 0,35/f BW baseret på en 10% til 90% kriterie. Et oscilloskop med maksimalt flad respons har en stigningstid på ca. 0,4/f BW baseret på skarpheden af frekvensrulldown karakteristikken.

Du skal forstå, at stigningstiden er den hurtigste kant hastighed, som kan produceres af oscilloskopet, hvis inputsignalet har en teoretisk uendelig hurtig stigningstid. Men det er umuligt at måle den teoretiske værdi, så det er bedst at beregne den praktiske værdi.

Foranstaltninger, der kræves for præcise målinger i et oscilloskop

1. Den allerførste ting, som brugere skal vide, er båndbreddebegrænsningen for oscilloskopet. Båndbredden for oscilloskopet skal være bred nok til at rumme frekvenserne i signalet og vise bølgeformen korrekt.

2. Den probe, der bruges med oscilloskopet, spiller en vigtig rolle for udstyrets ydeevne. Båndbredden for oscilloskopet samt probe skal være i passende kombination. Brug af en ukorrekt oscilloskop-probe kan ødelægge hele testudstyrets ydeevne.

3. For at måle frekvens samt amplitude præcist, skal båndbredden for både oscilloskopet og den tilsluttede probe være langt over det signal, du ønsker at fange præcist. For eksempel, hvis den nødvendige præcision for amplitude er til ~1%, skal berate-faktoren for oscilloskopet være 0,1x, hvilket betyder, at et 100MHz oscilloskop kan fange 10MHz med en 1% fejl i amplitude.

4. Man skal tage højde for korrekt triggering af oscilloskopet, så den resulterende visning af bølgeformen bliver meget klarere.

5. Brugere skal være opmærksomme på jordklipper, når de foretager højhastigheds-målinger. Ledningen fra klippet producerer induktans og ringing i kredsløbet, hvilket påvirker målingerne.

6. Sammenfatning af hele artiklen er, at for analoge oscilloskoper, er båndbredden for oscilloskopet mindst tre gange højere end den højeste analoge frekvens i systemet. For digitale applikationer, er båndbredden for oscilloskopet mindst fem gange højere end den hurtigste klokkefrekvens i systemet.

Erklæring: Respektér det originale, godt artikel værd at dele, hvis der er overtrædelse kontakt for sletning.