محدودیت فرکانس اسکوپ دیجیتال

اسکوپ‌ها پس از مالتی‌متر، ابزار بسیار مفیدی در دنیای الکترونیک هستند. بدون اسکوپ، شناخت آنچه در یک مدار رخ می‌دهد بسیار دشوار است. اما این نوع تجهیزات آزمایشی خود دارای محدودیت‌هایی است. برای غلبه بر این محدودیت‌ها، باید ضعف‌های موجود در سیستم را به طور کامل درک کرده و به بهترین شکل ممکن جبران کرد. ویژگی مهم اسکوپ عرض باند آن است. سرعت نمونه‌برداری آنالوگ به ثانیه که می‌تواند بخواند، عامل کلیدی برای یک اسکوپ است. بیایید ابتدا بفهمیم، عرض باند چیست؟ بسیاری از ما فکر می‌کنیم که حداکثر فرکانس مجاز توسط اسکوپ، عرض باند است. در واقع، عرض باند یک اسکوپ فرکانسی است که در آن سیگنال ورودی سینوسی با ۳dB (که معادل ۲۹.۳٪ کاهش دامنه واقعی سیگنال است) کاهش می‌یابد.

این بدان معناست که در نقطه فرکانس حداکثر مشخص شده، دامنه نمایش داده شده توسط دستگاه ۷۰.۷٪ دامنه واقعی سیگنال است. فرض کنید در فرکانس حداکثر، دامنه واقعی ۵V است اما در صفحه نمایش به عنوان ~۳.۵V نمایش داده می‌شود.

اسکوپ با مشخصه ۱ GHz عرض باند یا کمتر، پاسخ گاوسی یا پاسخ فرکانسی پایین‌گذر را نشان می‌دهد که یک‌سوم فرکانس -3dB در ابتدا است و در فرکانس‌های بالاتر به آرامی کاهش می‌یابد. اسکوپ‌های با مشخصه بیش از ۱ GHz پاسخ بهینه را نشان می‌دهند با یک کاهش تیز نزدیک به فرکانس -3dB. کمترین فرکانس اسکوپ که سیگنال ورودی با ۳dB کاهش می‌یابد به عنوان عرض باند اسکوپ در نظر گرفته می‌شود. اسکوپ با پاسخ بهینه می‌تواند سیگنال‌های درون باند را کمتر از اسکوپ با پاسخ گاوسی کاهش دهد و اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری روی سیگنال‌های درون باند انجام دهد.

از طرف دیگر، اسکوپ با پاسخ گاوسی سیگنال‌های خارج باند را کمتر از اسکوپ با پاسخ بهینه کاهش می‌دهد. این بدان معناست که چنین اسکوپی زمان بالا رساندن سریع‌تری نسبت به سایر اسکوپ‌های با مشخصه عرض باند یکسان دارد. مشخصه زمان بالا رساندن یک اسکوپ به طور نزدیکی با عرض باند آن مرتبط است. یک اسکوپ با پاسخ گاوسی زمان بالا رساندن تقریباً ۰.۳۵/f BW بر اساس معیار ۱۰٪ تا ۹۰٪ دارد. یک اسکوپ با پاسخ بهینه زمان بالا رساندن تقریباً ۰.۴/f BW بر اساس تیزی مشخصه کاهش فرکانسی دارد.

باید بدانید که زمان بالا رساندن سریع‌ترین سرعت لبه‌ای است که می‌تواند توسط اسکوپ تولید شود اگر سیگنال ورودی دارای زمان بالا رساندن نظری بی‌نهایت سریع باشد. اما اندازه‌گیری مقدار نظری غیرممکن است بنابراین بهتر است مقدار عملی را محاسبه کنیم.

احتیاط‌های مورد نیاز برای اندازه‌گیری‌های دقیق در اسکوپ

1. مهم‌ترین چیزی که کاربران باید بدانند محدودیت عرض باند اسکوپ است. عرض باند اسکوپ باید به اندازه کافی گسترده باشد تا بتواند فرکانس‌های موجود در سیگنال را در بر بگیرد و موج را به درستی نمایش دهد.

2. سنگینی استفاده شده با اسکوپ نقش مهمی در عملکرد تجهیزات دارد. عرض باند اسکوپ و سنگینی باید ترکیب مناسبی داشته باشند. استفاده از سنگینی اسکوپ نامناسب می‌تواند عملکرد کل تجهیزات آزمایشی را خراب کند.

3. برای اندازه‌گیری دقیق فرکانس و دامنه، عرض باند هر دو اسکوپ و سنگینی متصل به آن باید به اندازه کافی بالاتر از سیگنالی باشد که می‌خواهید به طور دقیق ضبط کنید. به عنوان مثال، اگر دقت مورد نیاز دامنه حدود ~۱٪ است، عرض باند اسکوپ را ۰.۱x کاهش دهید، یعنی اسکوپ ۱۰۰MHz می‌تواند ۱۰MHz را با خطای ۱٪ در دامنه ضبط کند.

4. باید توجه داشته باشید که تحریک صحیح اسکوپ باعث می‌شود نمای نهایی موج واضح‌تر باشد.

5. کاربران باید در مورد کلیپ‌های زمین در زمان اندازه‌گیری‌های سریع احتیاط کنند. سیم کلیپ اندوکتانس و رنينگ به مدار اضافه می‌کند که اندازه‌گیری‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

6. خلاصه مقاله این است که برای اسکوپ آنالوگ، عرض باند اسکوپ حداقل سه برابر فرکانس آنالوگ بالاترین سیستم است. برای کاربردهای دیجیتال، عرض باند اسکوپ حداقل پنج برابر سریع‌ترین نرخ ساعت سیستم است.

بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن را دارند، در صورت وجود نقض حق تکثیر لطفاً تماس بگیرید و حذف کنید.